DE112010003273B4 - An apparatus and method for capacitive linear displacement measurement - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft eine Vorrichtung und ein Verfahren für kapazitive lineare Verlagerungsmessung, wobei die Streifenelektroden auf der Basis in einer Reihe äquidistant angeordnet sind, und jeweils N aufeinanderfolgende Streifenelektroden eine räumliche Periode bilden, und eine erste Gruppe von Signalleitungen von N Signalleitungen gebildet wird, wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist; wobei in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung die N Signalleitungen der ersten Gruppe von Signalleitungen in einer Signalgenerierungsperiode der Reihe nach mit Anregungssignalen geladen werden; wobei die Verbindung zwischen jeder Streifenelektrode und der ersten Gruppe von Signalleitungen bewirkt, dass alle Kombinationen von Anregungssignalen, die an allen Verlagerungspositionen durch die Leseeinheit in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung detektiert werden, voneinander verschieden sind; wobei sich die Leseeinheit entlang den Streifenelektroden bewegt und die Signalkombinationen ausgibt, die an den Streifenelektroden, die sie abdeckt, detektiert werden und den der Signalkombination entsprechenden Wert der absoluten Verlagerung an die Verlagerungsbestimmungseinheit übergibt. Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine einfachere und kostensparende absolute Verlagerungsmessung und bietet eine hohe Störsicherheit.The present invention provides an apparatus and method for capacitive linear displacement measurement, wherein the strip electrodes on the base are arranged equidistantly in a row, and each N successive strip electrode forms a spatial period, and a first group of signal lines is formed from N signal lines, wherein N is an integer greater than or equal to 2; wherein, in the absolute displacement measurement mode, the N signal lines of the first group of signal lines are sequentially loaded with excitation signals in a signal generation period; the connection between each strip electrode and the first group of signal lines causes all combinations of excitation signals, which are detected at all displacement positions by the reading unit in the absolute displacement measurement mode, to be different from one another; wherein the reading unit moves along the strip electrodes and outputs the signal combinations which are detected at the strip electrodes which it covers and which transfers the value of the absolute displacement corresponding to the signal combination to the displacement determination unit. The present invention enables a simpler and cost-saving absolute displacement measurement and offers a high level of interference immunity.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Technologie der Verlagerungsmessung und insbesondere auf eine Vorrichtung und ein Verfahren für kapazitive lineare Verlagerungsmessung.The present invention relates to displacement measurement technology, and more particularly to a capacitive linear displacement measurement apparatus and method.

Technischer HintergrundTechnical background

Die bestehenden Verfahren für kapazitive lineare Verlagerungsmessung können im Wesentlichen unterteilt werden in inkrementelle Verlagerungsmessung und absolute Verlagerungsmessung. Wegen ihrer niedrigen Kosten, der einfachen Vorgehensweise und der hohen Messgenauigkeit wird bisher weitgehend die inkrementelle Verlagerungsmessung eingesetzt; inkrementelle Verlagerungsmessung kann jedoch nur die relative Verlagerung bestimmen, und wenn es erforderlich ist, die absolute Verlagerung zu bestimmen, muss beim Einschalten der absolute Bezugspunkt gefunden werden, wobei der Vorgang des Findens des absoluten Bezugspunktes häufig das Bewegen der Leseeinheit erfordert, so dass sie den Ort des Bezugspunktes durchläuft und die Information über den Ort aufzeichnet. Ein solcher Vorgang ist zeitaufwändig, und in manchen Fällen ist es nicht erlaubt, die Leseeinheit zu bewegen. Die absolute Verlagerungsmessung kann so durchgeführt werden, dass sie den Wert der absoluten Verlagerung direkt findet, ohne dass sie den Bezugspunkt finden muss, aber die Technik ist kompliziert und bietet eine geringe Messgenauigkeit.The existing methods for capacitive linear displacement measurement can be essentially subdivided into incremental displacement measurement and absolute displacement measurement. Because of their low cost, the simple procedure and the high accuracy of measurement, the incremental displacement measurement has been widely used so far; incremental displacement measurement, however, can only determine the relative displacement, and when it is necessary to determine the absolute displacement, the absolute reference point must be found at power-up, and the process of finding the absolute reference often requires moving the reader so that it can Go through the location of the reference point and record the information about the place. Such a process is time consuming and in some cases it is not allowed to move the reading unit. The absolute displacement measurement can be performed so that it finds the value of the absolute displacement directly without having to find the reference point, but the technique is complicated and offers a low measurement accuracy.

Zunächst werden die Prinzipien der inkrementellen Verlagerungsmessung und der absoluten Verlagerungsmessung kurz beschrieben. Die Vorrichtungen zur Verlagerungsmessung für beide Vorgehensweisen enthalten eine Verlagerungsskalierungseinheit und eine Leseeinheit.First, the principles of incremental displacement measurement and absolute displacement measurement will be briefly described. The displacement measurement devices for both approaches include a displacement scaling unit and a reading unit.

Die Verlagerungsskalierungseinheit in der inkrementellen Verlagerungsmessung enthält Streifenelektroden, die gleichmäßig angeordnet sind und gleiche Form, Größe und elektrische Leitfähigkeit besitzen, d. h., sie müssen gleich sein. Die Breite und der Abstand der Streifenelektroden sind gleich, um die Skala der Verlagerung zu markieren. Eine räumliche Periode ist durch eine feste Anzahl N festgelegt, und jeweils N aufeinanderfolgende Streifenelektroden sind als räumliche Periode festgelegt, und jede Streifenelektrode wird mit Signalen mit einer festen Phasendifferenz innerhalb der räumlichen Periode geladen. Die Leseeinheit und die Streifenelektroden, die sie abdeckt, bilden eine Kapazität, die die Signale, die in die Streifenelektroden geladen werden, erfassen kann; die Verlagerung der Leseeinheit relativ zum Bezugspunkt moduliert die Signale der Streifenelektroden, die von der Leseeinheit abgedeckt werden, und bewirkt dadurch die Veränderungen in der Phase der erfassten Signale. Indem die zugehörige Beziehung zwischen der relativen Verlagerung und der Phase des gelesenen Signals benutzt wird, ist es möglich, die Information über die relative Verlagerung dadurch zu erhalten, dass die Phasenwerte der ausgegebenen Signale bestimmt werden.The displacement scaling unit in the incremental displacement measurement includes stripe electrodes that are uniformly arranged and have the same shape, size, and electrical conductivity, that is, as shown in FIG. they have to be the same. The width and spacing of the strip electrodes are the same to mark the scale of the displacement. A spatial period is fixed by a fixed number N, and each N consecutive stripe electrodes are set as a spatial period, and each stripe electrode is charged with signals having a fixed phase difference within the spatial period. The reading unit and the strip electrodes that it covers form a capacitance that can detect the signals being loaded into the strip electrodes; the displacement of the reading unit relative to the reference modulates the signals of the strip electrodes covered by the reading unit, thereby causing the changes in the phase of the detected signals. By using the related relationship between the relative displacement and the phase of the read signal, it is possible to obtain the information about the relative displacement by determining the phase values of the signals output.

Die absolute Verlagerung erfordert, dass die Signale, die von der Leseeinheit an jeder Verlagerungs-Position gelesen werden, voneinander verschieden sein sollten, d. h. sie erfordert, dass jede Skala unterscheidbar sein sollte.The absolute shift requires that the signals read by the reader at each shift position should be different from each other, i. H. it requires that every scale should be distinguishable.

Derzeit ist das Verfahren der inkrementellen Verlagerungsmessung eine etablierte Technologie, die weitgehend eingesetzt wird, die Technologie der absoluten Verlagerungsmessung ist jedoch noch im Stadium der Entwicklung, und es gibt im Stand der Technik hauptsächlich die beiden folgenden Verfahren der absoluten Verlagerungsmessung:
Das erste Verfahren: Inkrementelle Verlagerungsmessung und absolute Verlagerungsmessung auf gleichmäßig verteilten Elektroden werden mit Hilfe des räumlichen Multiplexens erreicht. In dieser Vorgehensweise wird jede Elektrode in einer Folge von gleichmäßig verteilten Elektroden in der Verlagerungsskalierungseinheit in einen oberen und einen unteren Teil zerschnitten. Für eine ungerade Anzahl von Streifenelektroden folgen die Schnittpositionen der periodischen Sinuskurve und für eine gerade Anzahl von Streifenelektroden folgen die Schnittpositionen der periodischen Cosinuskurve. Bei der inkrementellen Verlagerungsmessung wird sowohl in den oberen Teil als auch in den unteren Teil jeder Elektrode das gleiche Signal geladen und wenn die Schnittspalte klein genug ist, kann jede Elektrode als inkrementelle Mess-Skala betrachtet werden. Bei der absoluten Verlagerungsmessung werden sowohl in den oberen als auch in den unteren Teil jeder Elektrode Signale mit entgegengesetzter Phase geladen, die Signale, die von der Leseeinheit mit einer bestimmten Verlagerung erfasst werden, sind abhängig von der Flächendifferenz zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil jeder von der Leseeinheit abgedeckten Elektrode, was zu Unterschieden in den Phasenwerten der Signale führt, die von der Leseeinheit mit jeder Verlagerung ausgegeben werden. Indem die zugehörige Beziehung zwischen der absoluten Verlagerung und der Phase der von der Leseeinheit ausgegebenen Signale benutzt wird, ist es möglich, die Information über die absolute Verlagerung dadurch zu erhalten, dass die Phasenwerte der Ausgangs-Signale bestimmt werden.Currently, the incremental displacement measurement method is an established technology widely used, but the absolute displacement measurement technology is still in the development stage, and in the prior art, there are mainly the following two methods of absolute displacement measurement:
The first method: Incremental displacement measurement and absolute displacement measurement on uniformly distributed electrodes are achieved by means of spatial multiplexing. In this procedure, each electrode in a sequence of evenly distributed electrodes in the displacement scaling unit is cut into upper and lower parts. For an odd number of strip electrodes, the cut positions follow the periodic sine curve, and for an even number of strip electrodes, the cut positions follow the periodic cosine curve. In the incremental displacement measurement, the same signal is loaded into both the upper part and the lower part of each electrode, and if the kerf is small enough, each electrode can be considered as an incremental measurement scale. In the absolute displacement measurement, signals of opposite phase are loaded into both the upper and lower parts of each electrode, and the signals detected by the reading unit with a certain displacement are dependent on the area difference between the upper part and the lower part each electrode covered by the reading unit, resulting in differences in the phase values of the signals output by the reading unit with each shift. By using the associated relationship between the absolute displacement and the phase of the signals output by the reading unit, it is possible to obtain the absolute displacement information by determining the phase values of the output signals.

Das zweite Verfahren: Die Verlagerungsskalierungseinheit enthält mehrere Reihen gleichmäßig verteilter und paralleler Elektroden und die Leseeinheit kann in jeder Position mehrere Reihen von Elektroden abdecken. Wenn die absolute Verlagerungsmessung durchgeführt wird, umfasst jede Reihe von Elektroden Elektrodengruppen, die sowohl mit einem positiven Signal als auch mit einem negativen Signal verbunden sind. Bei jeder Verlagerung ist die Kombination der Polung der Signale, die von den von der Leseeinheit abgedeckten Elektroden aufgezeichnet werden, unterschiedlich. Anhand der zugehörigen Beziehung zwischen der Verlagerung und der Kombination der Polung ist es möglich, die Information über die absolute Verlagerung dadurch zu erhalten, dass die Kombination der Polung bestimmt wird, die durch die gelesenen Signalen ausgegeben wird.The Second Method: The Displacement Scaling Unit contains multiple rows of evenly distributed and parallel electrodes, and the reader unit can cover multiple rows of electrodes in any position. If the absolute Displacement measurement is performed, each row of electrodes electrode groups, which are connected to both a positive signal and a negative signal. At each displacement, the combination of the polarity of the signals recorded by the electrodes covered by the reading unit is different. From the related relationship between the displacement and the combination of the polarity, it is possible to obtain the absolute displacement information by determining the combination of the polarity output by the read signals.

In der vorstehend beschriebenen ersten Vorgehensweise wird jedoch die absolute Verlagerungsmessung durchgeführt, indem die analoge Größe bestimmt wird, die leicht durch die Neigung der Leseeinheit beeinflusst wird. Da die tatsächliche Montage und die Bewegung der Leseeinheit nicht vollständig parallel zur Verlagerungsskalierungseinheit sind, variiert die gemessene absolute Verlagerung mit dem Neigungsgrad der Leseeinheit, und die Störsicherheit ist gering. Außerdem muss jede Elektrode an einer bestimmten Position zerschnitten werden, was zu einem komplizierten Produktionsverfahren und hohen Kosten führt. In der zweiten Vorgehensweise wird, da sie mehrere Reihen von Elektroden enthält, daher eine große Anzahl von Elektroden benötigt, was zu hohen Kosten und zu Schwierigkeiten bei der Verbindung jeder Elektrode mit der Signalleitung der festgelegten Polung führt.However, in the first approach described above, the absolute displacement measurement is performed by determining the analog quantity that is easily influenced by the inclination of the reading unit. Since the actual mounting and the movement of the reading unit are not completely parallel to the displacement scaling unit, the measured absolute displacement varies with the degree of inclination of the reading unit, and the noise immunity is low. In addition, each electrode must be cut at a certain position, resulting in a complicated production process and high cost. In the second approach, since it contains multiple rows of electrodes, therefore, a large number of electrodes are required, resulting in high cost and difficulty in connecting each electrode to the fixed polarity signal line.

DE 28 17 544 C2 beschreibt ein Messsystem zur Bestimmung absoluter Längen- und Winkelmessung, wobei eine Kombination unterschiedlicher Messmethoden zum Einsatz kommt. DE 28 17 544 C2 describes a measuring system for the determination of absolute length and angle measurement using a combination of different measuring methods.

WO 00/63 653 A2 beschreibt eine kapazitive Messanordnung. Zur Bestimmung der Position wird eine Kapazität zwischen einer Elektrode eines beweglichen Teils und einer Elektrode eines festen Teils ermittelt. WO 00/63 653 A2 describes a capacitive measuring arrangement. To determine the position, a capacitance between an electrode of a movable part and an electrode of a fixed part is determined.

EP 0 635 700 A1 beschreibt weiter eine Methode und eine Vorrichtung, um absolute Winkelpositionen und Längspositionen in digitale Informationen umzuwandeln. EP 0 635 700 A1 further describes a method and apparatus for converting absolute angular positions and longitudinal positions into digital information.

WO 2006/002 311 A2 beschreibt ebenfalls eine kapazitive Messanordnung, wobei mittels Signalen, mit denen Elektroden periodisch beaufschlagt werden, die Position einer beweglichen Einheit bestimmt werden kann. WO 2006/002 311 A2 also describes a capacitive measuring arrangement, wherein the position of a movable unit can be determined by means of signals, with which electrodes are periodically acted upon.

Im Hinblick darauf ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren für die kapazitive lineare Verlagerungsmessung zu schaffen, um eine einfachere absolute Verlagerungsmessung zu ermöglichen, die kostengünstig ist und eine hohe Störsicherheit bietet.In view of this, the object of the present invention is to provide a device and a method for the capacitive linear displacement measurement, in order to enable a simpler absolute displacement measurement, which is inexpensive and offers high interference immunity.

Eine Vorrichtung für kapazitive lineare Verlagerungsmessung, die Folgendes umfasst: eine Verlagerungsskalierungseinheit, eine Leseeinheit und eine Verlagerungsbestimmungseinheit;
wobei die Verlagerungsskalierungseinheit eine Basis, M identische Streifenelektroden und eine erste Gruppe von Signalleitungen umfasst, wobei M eine ganze Zahl größer oder gleich 4 ist; die M Streifenelektroden auf der Basis in einer Reihe äquidistant angeordnet sind und jeweils N aufeinanderfolgende Streifenelektroden eine räumliche Periode bilden; wobei die erste Gruppe von Signalleitungen N Signalleitungen umfasst, wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist; wobei in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung in die N Signalleitungen der ersten Gruppe von Signalleitungen in einer Signalgenerierungs-Periode der Reihe nach Anregungssignale geladen werden; wobei die Verbindung zwischen jeder Streifenelektrode und der ersten Gruppe von Signalleitungen bewirkt, dass sich alle Kombinationen von Anregungssignalen, die bei jeder Verlagerung durch die Leseeinheit in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung detektiert werden, voneinander unterscheiden;
wobei die Leseeinheit so verwendet wird, dass sie sich entlang der M Streifenelektroden bewegt und in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung R Streifenelektroden abdeckt, wobei sie die Anregungssignale detektiert, die in die Streifenelektroden, die sie abdeckt, geladen werden, und die detektierten Signalkombinationen ausgibt, wobei R eine ganze Zahl größer oder gleich N ist;
wobei die Verlagerungsbestimmungseinheit verwendet wird, um den Wert der Verlagerung, der der Signalkombination entspricht, die von der Leseeinheit in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung ausgegeben wird, gemäß der vorgegebenen zugehörigen Beziehung zwischen dem Wert der Verlagerung und der Signalkombination zu bestimmen.A capacitive linear displacement measuring apparatus comprising: a displacement scaling unit, a reading unit, and a displacement determination unit;
wherein the displacement scaling unit comprises a base, M identical stripe electrodes, and a first group of signal lines, where M is an integer greater than or equal to 4; the M strip electrodes are arranged equidistantly on the base in a row and each N consecutive strip electrodes form a spatial period; wherein the first group of signal lines comprises N signal lines, where N is an integer greater than or equal to 2; wherein in the mode of absolute displacement measurement in the N signal lines of the first group of signal lines in a signal generation period sequentially, excitation signals are loaded; wherein the connection between each strip electrode and the first group of signal lines causes all combinations of excitation signals detected in each displacement by the reading unit in the absolute displacement measurement mode to be different;
wherein the read unit is used to move along the M strip electrodes and in the absolute displacement measurement mode R covers stripe electrodes, detecting the excitation signals that are loaded into the stripe electrodes that it covers, and outputting the detected signal combinations, where R is an integer greater than or equal to N;
wherein the displacement determination unit is used to determine the value of the displacement corresponding to the signal combination output from the reading unit in the absolute displacement measurement mode according to the predetermined related relationship between the value of the displacement and the signal combination.

Ferner umfasst die Verlagerungsskalierungseinheit eine zweite Gruppe von Signalleitungen, die weitere N Signalleitungen umfasst. In der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung werden die erste Gruppe von Signalleitungen und die zweite Gruppe von Signalleitungen mit Trägersignalen der gleichen Signalform geladen, wobei die Phasendifferenz zwischen den Trägersignalen, die der Reihe nach in Abständen in die Signalleitungen in jeder Gruppe von Signalleitungen geladen werden, 360°/N beträgt; wobei die Verbindung zwischen jeder Streifenelektrode und der ersten Gruppe und zweiten Gruppe von Signalleitungen bewirkt, dass die Phasen der Anregungssignale, die in jeder räumlichen Periode an der gleichen Stelle der Reihenfolge in die Streifenelektroden geladen werden, in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung gleich sind;
wobei die Leseeinheit ferner genutzt wird, um in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung KN Streifenelektroden abzudecken und die detektierten Signale auszugeben, wobei K eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist;
wobei die Verlagerungsbestimmungseinheit ferner verwendet wird, um den Wert der Verlagerung entsprechend der Phase des Signals, das von der Leseeinheit in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung ausgegeben wird, gemäß der zugehörigen Beziehung zwischen der Signalphase und dem Wert der Verlagerung zu bestimmen.Furthermore, the displacement scaling unit comprises a second group of signal lines comprising further N signal lines. In the incremental displacement measurement mode, the first group of signal lines and the second group of signal lines are loaded with carrier signals of the same waveform, with the phase difference between the carrier signals successively loaded at intervals in the signal lines in each group of signal lines 360 ° / N is; wherein the connection between each of the strip electrodes and the first group and the second group of signal lines causes the phases of the excitation signals loaded in the stripe electrodes at the same location of the order in each spatial period to be equal in the incremental displacement measurement mode;
wherein the reading unit is further used to operate in incremental mode Displacement measurement KN stripe electrodes and output the detected signals, where K is an integer greater than or equal to 1;
wherein the displacement determination unit is further used to determine the value of the displacement according to the phase of the signal output from the reading unit in the incremental displacement measurement mode according to the related relationship between the signal phase and the value of the displacement.

Ferner umfasst die Vorrichtung: einen Signalgenerator, der verwendet wird, um in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung die Anregungssignale der Reihe nach in die N Signalleitungen der ersten Gruppe von Signalleitungen in einer Signalgenerierungs-Periode zu laden, nachdem er den Auftrag für eine Messung erhalten hat; wobei der Signalgenerator in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung, nachdem er die Aufträge für eine Messung erhalten hat, gleichzeitig die Trägersignale der gleichen Signalform in die erste Gruppe von Signalleitungen und die zweite Gruppe von Signalleitungen lädt, wobei die Phasendifferenz zwischen den Trägersignalen, die der Reihe nach in Abständen an die Signalleitungen in jeder Gruppe von Signalleitungen angelegt werden, 360°/N beträgt;
Die Vorrichtung umfasst ferner: eine Betriebsartschalteinheit, um die Leseeinheit und die Verlagerungsbestimmungseinheit gleichzeitig in die Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung oder die Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung zu schalten.Further, the apparatus comprises: a signal generator used to load the excitation signals in order in the absolute displacement measurement mode in order into the N signal lines of the first group of signal lines in a signal generation period after receiving the order for measurement ; wherein the signal generator in the incremental displacement measurement mode, having received the orders for a measurement, simultaneously loads the carrier signals of the same waveform into the first group of signal lines and the second group of signal lines, the phase difference between the carrier signals being that of the row after being applied to the signal lines in each group of signal lines at intervals, is 360 ° / N;
The apparatus further comprises: an operation mode switching unit for simultaneously switching the reading unit and the displacement determination unit to the incremental displacement measurement mode or the absolute displacement measurement mode.

In diesem Fall umfasst die Leseeinheit: einen Aufnahmebereich für die absolute Messung und einen Aufnahmebereich für die inkrementelle Messung;
wobei der Aufnahmebereich für die absolute Messung mindestens einen rechteckigen Erfassungsbereich umfasst und insgesamt R Streifenelektroden abdeckt, um die detektierten Signalkombinationen in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung auszugeben; wobei die rechteckigen Erfassungsbereiche durch einen nichtleitenden Bereich voneinander getrennt werden;
wobei der Aufnahmebereich für die inkrementelle Messung K Erfassungsbereiche einer besonderen Form umfasst und jeder Erfassungsbereich N Streifenelektroden abdeckt, um das detektierte Signal in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung auszugeben; wobei die besonderen Formen in Längsrichtung der Streifenelektroden nicht konstante Amplituden aufweisen.In this case, the reading unit comprises: a recording area for the absolute measurement and a recording area for the incremental measurement;
wherein the absolute measurement pick-up area comprises at least one rectangular detection area and covers a total of R strip electrodes for outputting the detected signal combinations in the absolute displacement measurement mode; wherein the rectangular detection areas are separated by a non-conductive area;
wherein the incremental measurement receiving area comprises K detection areas of a particular shape and each detection area covers N stripe electrodes for outputting the detected signal in the incremental displacement measurement mode; wherein the particular shapes in the longitudinal direction of the strip electrodes do not have constant amplitudes.

In diesem Fall umfasst die Verlagerungsbestimmungseinheit einen Decodierer und einen Tabellenprüfer;
wobei der Decodierer verwendet wird, um die Signalkombination, die von der Leseeinheit in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung ausgegeben wird, in den binären absoluten Code zu decodieren und diesen dem Tabellenprüfer zu übergeben; wobei in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung der Decoder die Phase des Signals, das von der Leseeinheit ausgegeben wird, bestimmt und sie an den Tabellenprüfer übergibt;
wobei der Tabellenprüfer verwendet wird, um den zum erhaltenen absoluten Code gehörenden Wert der Verlagerung gemäß der vorgegebenen zugehörigen Beziehung zwischen dem absoluten Code und dem Wert der Verlagerung zu bestimmen; wobei der Tabellenprüfer ferner verwendet wird, um den zur Phase des erhaltenen Signals gehörenden Wert der Verlagerung gemäß der vorgegebenen zugehörigen Beziehung zwischen der Signalphase und dem Wert der Verlagerung zu bestimmen.In this case, the displacement determination unit comprises a decoder and a table validator;
wherein the decoder is used to decode the signal combination output from the reading unit in the absolute displacement measurement mode into the binary absolute code and to pass it to the table validator; wherein, in the mode of incremental displacement measurement, the decoder determines the phase of the signal output from the reading unit and passes it to the table checker;
wherein the table checker is used to determine the value of the displacement associated with the obtained absolute code according to the predetermined associated relationship between the absolute code and the value of the displacement; wherein the table checker is further used to determine the value of the displacement associated with the phase of the received signal according to the predetermined associated relationship between the signal phase and the value of the displacement.

Im speziellen Fall ist der Wert für das N gleich 4 und die Streifenelektroden, die in jeder räumlichen Periode an der gleichen Stelle in der Reihenfolge stehen, sind mit den Signalleitungen in der ersten Gruppe oder der zweiten Gruppe von Signalleitungen entsprechend dieser Stelle in der Reihenfolge verbunden;
wobei der Signalgenerator in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung in einer Signalgenerierungs-Periode das Anregungssignal im zeitlichen Multiplex-Verfahren der Reihe nach in die vier Signalleitungen in der ersten Gruppe von Signalleitungen lädt; und wobei in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung der Signalgenerator gleichzeitig die Trägersignale in die Signalleitungen in der ersten Gruppe von Signalleitungen und der zweiten Gruppe von Signalleitungen lädt, und wobei die Phasendifferenz zwischen den Trägersignalen, die der Reihe nach in Abständen in die Signalleitungen in jeder Gruppe von Signalleitungen geladen werden, 90° beträgt.In the specific case, the value of the N is equal to 4, and the stripe electrodes which are in the same place in the same place in each spatial period are connected to the signal lines in the first group or the second group of signal lines corresponding to that place in the order ;
the signal generator in the absolute displacement measurement mode in a signal generation period sequentially charging the excitation signal in the time division multiplexing manner into the four signal lines in the first group of signal lines; and wherein, in the incremental displacement measurement mode, the signal generator simultaneously charges the carrier signals to the signal lines in the first group of signal lines and the second group of signal lines, and wherein the phase difference between the carrier signals, in turn, at intervals in the signal lines in each group of signal lines is loaded, 90 °.

Vorzugsweise ist das Anregungssignal ein Impulssignal.Preferably, the excitation signal is a pulse signal.

Das Trägersignal ist ein trigonometrisches Signal oder ein Rechtecksignal.The carrier signal is a trigonometric signal or a square wave signal.

Vorzugsweise ist die Basis eine flexible Leiterplatte, und sind die Streifenelektroden und Signalleitungen auf die Basis mit Hilfe des Rollendruck-Verfahrens aufgebracht.Preferably, the base is a flexible circuit board and the strip electrodes and signal lines are applied to the base by means of the web-fed process.

Ein Verfahren für kapazitive lineare Verlagerungsmessung, das in einer Vorrichtung verwendet wird, die eine Verlagerungsskalierungseinheit, eine Leseeinheit und eine Verlagerungsbestimmungseinheit umfasst, wobei die Verlagerungsskalierungseinheit eine Basis, M identische Streifenelektroden und eine erste Gruppe von Signalleitungen umfasst, wobei M eine ganze Zahl größer oder gleich 4 ist; wobei die M Streifenelektroden auf der Basis in einer Reihe äquidistant angeordnet sind, und aufeinanderfolgende Streifenelektroden eine räumliche Periode aufweisen; wobei die erste Gruppe von Signalleitungen N Signalleitungen umfasst, wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist; wobei in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung Anregungssignale während einer Signalgenerierungs-Periode der Reihe nach in die N Signalleitungen der ersten Gruppe von Signalleitungen geladen werden; wobei die Verbindung zwischen jeder Streifenelektrode und der ersten Gruppe von Signalleitungen bewirkt, dass sich alle Kombinationen von Anregungssignalen, die bei jeder Verlagerung durch die Leseeinheit in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung detektiert werden, voneinander unterscheiden; wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
Die Leseeinheit bewegt sich entlang der M Streifenelektroden und gibt die detektierte Signalkombination der R Streifenelektroden aus, die in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung abgedeckt werden, wobei R eine ganze Zahl größer oder gleich N ist;
die Verlagerungsbestimmungseinheit bestimmt den Wert der Verlagerung, der der Signalkombination entspricht, die von der Leseeinheit in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung detektiert wird, gemäß der vorgegebenen zugehörigen Beziehung zwischen dem Wert der Verlagerung und der Signalkombination.A capacitive linear displacement measurement method used in a device comprising a displacement scaling unit, a reading unit, and a displacement determining unit, wherein the displacement scaling unit comprises a base, M identical stripe electrodes, and a first group of signal lines, where M is an integer greater than or equal to 4 is; the M strip electrodes on the base in one Row are arranged equidistantly, and successive strip electrodes have a spatial period; wherein the first group of signal lines comprises N signal lines, where N is an integer greater than or equal to 2; wherein in the absolute displacement measurement mode, excitation signals are sequentially loaded into the N signal lines of the first group of signal lines during a signal generation period; wherein the connection between each strip electrode and the first group of signal lines causes all combinations of excitation signals detected in each displacement by the reading unit in the absolute displacement measurement mode to be different; the method comprising:
The reading unit moves along the M strip electrodes and outputs the detected signal combination of the R strip electrodes covered in the absolute displacement measurement mode, where R is an integer greater than or equal to N;
the displacement determination unit determines the value of the displacement corresponding to the signal combination detected by the reading unit in the absolute displacement measurement mode according to the predetermined related relationship between the value of the displacement and the signal combination.

Ferner umfasst die Verlagerungsskalierungseinheit eine zweite Gruppe von Signalleitungen, die weitere N Signalleitungen umfasst; wobei in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung in die Signalleitungen in der ersten Gruppe von Signalleitungen und der zweite Gruppe von Signalleitungen gleichzeitig Trägersignale der gleichen Signalform geladen werden, und wobei die Phasendifferenz zwischen den Trägersignalen, die der Reihe nach in Abständen in die Signalleitungen in jeder Gruppe von Signalleitungen geladen werden, 360°/N beträgt; wobei die Verbindung zwischen jeder Streifenelektrode und der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe von Signalleitungen auch bewirkt, dass in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung die Streifenelektroden, die in jeder räumlichen Periode an der gleichen Stelle in der Reihenfolge stehen, mit den gleichen Signalphasen geladen werden; wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst:
Die Leseeinheit gibt die Signale aus, die von den KN Streifenelektroden detektiert werden, die im inkrementellen Modus der Verlagerungsmessung abgedeckt werden, wobei K eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist;
die Verlagerungsmesseinheit bestimmt den Wert der Verlagerung entsprechend der Signalphase, die von der Leseeinheit in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung ausgegeben wird, gemäß der zugehörigen Beziehung zwischen der Signalphase und dem Wert der Verlagerung.Furthermore, the displacement scaling unit comprises a second group of signal lines comprising further N signal lines; wherein, in the mode of incremental displacement measurement, carrier signals of the same waveform are simultaneously loaded into the signal lines in the first group of signal lines and the second group of signal lines, and the phase difference between the carrier signals sequentially spaced at the signal lines in each group of signal lines loaded is 360 ° / N; wherein the connection between each of the strip electrodes and the first group and the second group of signal lines also causes the strip electrodes, which are in the same place in the same place in each spatial period, to be loaded with the same signal phases in the incremental displacement measurement mode; the method further comprising:
The reading unit outputs the signals detected by the KN stripe electrodes covered in the incremental mode of the displacement measurement, where K is an integer greater than or equal to 1;
the displacement measuring unit determines the value of the displacement corresponding to the signal phase output from the reading unit in the incremental displacement measurement mode according to the related relationship between the signal phase and the value of the displacement.

Vorzugsweise umfasst das Verfahren ferner: Bestimmen des endgültigen Wertes für die Verlagerung durch Kombinieren des Wertes der Verlagerung, der in der Betriebsart der absoluten Messung bestimmt wurde, und des Wertes der Verlagerung, der in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung bestimmt wurde, durch die Verlagerungsbestimmungseinheit.Preferably, the method further comprises: determining the final value for the displacement by combining the value of the displacement determined in the absolute measurement mode and the value of the displacement determined in the incremental displacement measurement mode by the displacement determination unit.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung ersichtlich ist, ermöglicht die vorliegende Erfindung, dass die Leseeinheit in einer Signalperiode die Signalkombinationen der R Streifenelektroden, die in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung abgedeckt werden, ausgeben kann, indem die Anregungssignale der Reihe nach in die Streifenelektroden in jeder räumlichen Periode in einer Signalperiode geladen werden, und sie ermöglicht, die absolute Verlagerungsmessung mit nur einer Reihe von Streifenelektroden zu erhalten, indem die absolute Verlagerung der Leseeinheit mit den Signalkombinationen eindeutig identifiziert wird. Im Vergleich mit dem zweiten Verfahren des Standes der Technik, das mehrere Reihen von Streifenelektroden verwendet, reduziert die vorliegende Erfindung die Komplexität der Schaltung und den Platzbedarf und vereinfacht damit die Konstruktion der Vorrichtung außerordentlich. Im Vergleich mit dem ersten Verfahren des Standes der Technik ist die vorliegende Erfindung einfacher umzusetzen, indem sie den aufwändigen Vorgang des Zerschneidens beseitigt. Zusätzlich ist das Verfahren der vorliegenden Erfindung, in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung innerhalb einer Signalperiode die Signalkombinationen zu erhalten, tatsächlich ein Verfahren der digitalen Erfassung absoluter Codes, das unempfindlich ist gegenüber dem Neigungsgrad der Leseeinheit, was im Vergleich zum ersten Verfahren aus dem Stand der Technik zu einer größeren Störsicherheit führt.As is apparent from the above description, the present invention enables the reading unit to output, in one signal period, the signal combinations of the R stripe electrodes covered in the absolute displacement measurement mode by sequentially injecting the excitation signals into the stripe electrodes in each spatial one Period in a signal period, and enables the absolute displacement measurement to be obtained with only a series of strip electrodes by uniquely identifying the absolute displacement of the reading unit with the signal combinations. In comparison with the second prior art method using multiple rows of strip electrodes, the present invention reduces circuit complexity and space requirements, thereby greatly simplifying the construction of the device. In comparison with the first prior art method, the present invention is easier to implement by eliminating the laborious process of cutting. In addition, the method of the present invention to obtain the signal combinations in the mode of absolute displacement measurement within one signal period is in fact a method of absolute digital detection which is insensitive to the degree of tilt of the reading unit, compared to the first prior art method Technology leads to greater interference immunity.

Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings

1 zeigt ein Strukturdiagramm der Vorrichtung, wie in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geschaffen. 1 Fig. 12 shows a structural diagram of the device as provided in the embodiment of the present invention.

2 zeigt ein beispielhaftes Diagramm der Vorrichtung, wie in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geschaffen. 2 shows an exemplary diagram of the device as created in the embodiment of the present invention.

3A ist eine schematische Zeichnung, die das Anregungssignal zeigt, das vom Signalgenerator erzeugt wird, wie in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geschaffen. 3A Fig. 12 is a schematic drawing showing the excitation signal generated by the signal generator as provided in the embodiment of the present invention.

3B ist eine schematische Zeichnung, die die Verlagerung des Aufnahmebereichs zeigt, wie in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geschaffen. 3B Fig. 12 is a schematic drawing showing the displacement of the accommodating portion as provided in the embodiment of the present invention.

3C zeigt die Signalformen der Signale, die von der Leseeinheit ausgegeben werden, auf Basis der 3a und 3b, wie in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geschaffen. 3C FIG. 14 shows the waveforms of the signals output from the reading unit based on the 3a and 3b as created in the embodiment of the present invention.

4 ist eine schematische Zeichnung der Leiterplatte der Verlagerungsskalierungseinheit, wie in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geschaffen. 4 FIG. 13 is a schematic drawing of the printed circuit board of the displacement scaling unit as provided in the embodiment of the present invention.

Beispielhafte AusführungsformenExemplary embodiments

Um die Zielsetzung, die technischen Lösungen und die Vorteile der vorliegenden Erfindung leichter ersichtlich zu machen, bietet das Folgende zusammen mit den Zeichnungen und bestimmten Ausführungsformen eine detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung.In order to more readily understand the objectives, technical solutions and advantages of the present invention, the following, together with the drawings and certain embodiments, provides a detailed description of the present invention.

Zunächst wird zum leichteren Verständnis die Vorrichtung, die die vorliegende Erfindung schafft, beschrieben. 1 zeigt ein Strukturdiagramm der Vorrichtung, wie sie in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geschaffen wird. Wie in 1 gezeigt ist, kann die Vorrichtung Folgendes umfassen: eine Verlagerungsskalierungseinheit 100, eine Leseeinheit 110 und eine Verlagerungsbestimmungseinheit 120.First, for ease of understanding, the apparatus embodying the present invention will be described. 1 Fig. 10 shows a structural diagram of the device as provided in the embodiment of the present invention. As in 1 is shown, the device may include: a displacement scaling unit 100 , a reading unit 110 and a displacement determination unit 120 ,

In diesem Fall umfasst die Verlagerungsskalierungseinheit 100: eine Basis 101, M identische Streifenelektroden 102, Signalleitungen 103 und einen Signalgenerator 104, wobei M eine ganze Zahl größer oder gleich 4 ist.In this case, the relocation scaling unit includes 100 : One Base 101 , M identical strip electrodes 102 , Signal lines 103 and a signal generator 104 where M is an integer greater than or equal to 4.

M Streifenelektroden sind auf der Basis 101 in einer Reihe äquidistant angeordnet und die Basis besteht aus dielektrischen Materialien. Alle Streifenelektroden besitzen die gleiche Form, Größe und elektrische Leitfähigkeit.M strip electrodes are based 101 arranged in a row equidistant and the base is made of dielectric materials. All strip electrodes have the same shape, size and electrical conductivity.

Jeweils N aufeinanderfolgende Streifenelektroden aus den M Streifenelektroden 102 sind als räumliche Periode festgelegt, und N Signalleitungen in den Signalleitungen 103 umfassen eine erste Gruppe von Signalleitungen, z. B. die Signalleitungen oberhalb der in der Zeichnung gezeigten Streifenelektroden 102, wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist.N consecutive strip electrodes each from the M strip electrodes 102 are set as the spatial period, and N signal lines in the signal lines 103 comprise a first group of signal lines, e.g. For example, the signal lines above the strip electrodes shown in the drawing 102 where N is an integer greater than or equal to 2.

Nachdem er den Auftrag zur Messung in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung erhalten hat, lädt der Signalgenerator 104 innerhalb einer Signalgenerierungs-Periode der Reihe nach Anregungssignale in die N Signalleitungen in der ersten Gruppe von Signalleitungen, um die Anregungssignale in jede Streifenelektrode zu laden, die mit den Signalleitungen der ersten Gruppe verbunden ist.After receiving the order to measure in absolute displacement measurement mode, the signal generator loads 104 sequentially, within a signal generation period, exciting signals into the N signal lines in the first group of signal lines to load the excitation signals into each strip electrode connected to the signal lines of the first group.

Die Leseeinheit 110 bewegt sich entlang der in einer Reihe angeordneten Streifenelektroden 104 und deckt in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung R Streifenelektroden ab und kann die Anregungssignale, die in die abgedeckten Streifenelektroden geladen sind, detektieren und die detektierten Signalkombinationen ausgeben; wobei R eine ganze Zahl größer oder gleich N ist; die Werte von R können entsprechend dem Messbereich der absoluten Verlagerungsmessung bestimmt werden.The reading unit 110 moves along the strip electrodes arranged in a row 104 and in the absolute displacement measurement mode R, covers strip electrodes and can detect the excitation signals loaded in the covered strip electrodes and output the detected signal combinations; where R is an integer greater than or equal to N; the values of R can be determined according to the measuring range of the absolute displacement measurement.

Die Signalkombination in der Leseeinheit 110 kann durch einen binären Code dargestellt werden und wird später näher beschrieben.The signal combination in the reading unit 110 can be represented by a binary code and will be described later.

In der Verlagerungsskalierungseinheit 100 ist jede Streifenelektrode auf eine Weise mit den Signalleitungen verbunden, die sicherstellt, dass die Signalkombinationen, die von der Leseeinheit 110 in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung detektiert werden, in jeder Verlagerungsposition verschieden sind.In the relocation scaling unit 100 Each strip electrode is connected to the signal lines in a manner that ensures that the signal combinations coming from the reading unit 110 are detected in the mode of absolute displacement measurement, are different in each displacement position.

Die Verlagerungsbestimmungseinheit 120 dient zur Bestimmung des Wertes der Verlagerung, der der Signalkombination entspricht, die von der Leseeinheit 110 in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung ausgegeben wird, gemäß der vorgegebenen zugehörigen Beziehung zwischen dem Wert der Verlagerung und der Signalkombination.The displacement determination unit 120 is used to determine the value of the displacement that corresponds to the signal combination that the reading unit 110 in the absolute displacement measurement mode according to the predetermined related relationship between the value of the displacement and the signal combination.

Ferner kann die Vorrichtung, die in der vorliegenden Erfindung geschaffen wird, zusätzlich zum Ausführen der oben beschriebenen absoluten Verlagerungsmessung auch die inkrementelle Verlagerungsmessung durchführen, wobei in diesem Fall die Signalleitung 103 2N Signalleitungen umfassen kann, und die anderen N Leitungen zur zweiten Gruppe von Signalleitungen gehören, z. B. die Signalleitungen unterhalb der in der Zeichnung gezeigten Streifenelektroden 102.Further, in addition to performing the absolute displacement measurement described above, the apparatus provided in the present invention can also perform the incremental displacement measurement, in which case the signal line 103 2N signal lines, and the other N lines belong to the second group of signal lines, e.g. For example, the signal lines below the strip electrodes shown in the drawing 102 ,

Nachdem er den Auftrag für eine Messung in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung erhalten hat, lädt der Signalgenerator 104 gleichzeitig die Trägersignale der gleichen Signalform in die beiden Gruppen von Signalleitungen, wobei die Phasendifferenz zwischen den Trägersignalen, die der Reihe nach in Abständen in die Signalleitungen in jeder Gruppe von Signalleitungen geladen werden, 360°/N beträgt. In diesem Fall können die Trägersignale, die in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung geladen werden, sinusförmige Signale oder Rechtecksignale sein.After receiving the order for a measurement in the mode of incremental displacement measurement, the signal generator loads 104 simultaneously the carrier signals of the same waveform into the two groups of signal lines, wherein the phase difference between the carrier signals sequentially loaded at intervals in the signal lines in each group of signal lines is 360 ° / N. In this case, the carrier signals loaded in the incremental displacement measurement mode may be sinusoidal signals or square wave signals.

Die Leseeinheit 110 bewegt sich ebenfalls entlang der in einer Reihe angeordneten Streifenelektroden und detektiert die Signale, die in die abgedeckten Streifenelektroden geladen sind, wobei sie bei der inkrementellen Verlagerungsmessung KN Bandelelektroden abdeckt und die detektierten Signale ausgibt, wobei K eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist. Wenn K größer als 1 ist, kann die Signalstärke, die von der Leseeinheit 110 detektiert wird, erhöht werden, womit die Leistungsfähigkeit der Leseeinheit 110 verbessert wird.The reading unit 110 Also, it moves along the stripe electrodes arranged in a row and detects the signals loaded in the covered stripe electrodes, and in the incremental displacement measurement KN Bandelelektroden covers and outputs the detected signals, where K is an integer greater than or equal to 1. If K is greater than 1, the signal strength used by the reading unit 110 is detected, increased, bringing the performance of the reading unit 110 is improved.

Um zu ermöglichen, dass das Gerät gleichzeitig die inkrementelle Verlagerungsmessung durchführen kann, bewirkt die Verbindungsbeziehung zwischen jeder Streifenelektrode 102 und den Signalleitungen 103, dass die Phasen der Signale, die in die Streifenelektroden geladen werden, die an der jeweils gleichen Stelle in der Reihenfolge in jeder zeitlichen Periode stehen, bei der inkrementellen Verlagerungsmessung gleich sind.In order to allow the apparatus to perform the incremental displacement measurement at the same time, the connection relationship between each strip electrode is effected 102 and the signal lines 103 in that the phases of the signals loaded in the stripe electrodes, which are in the same place in the order in each time period, are the same in the incremental displacement measurement.

In der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung bestimmt die Verlagerungsbestimmungseinheit 120 den Wert der Verlagerung, der der Signalphase entspricht, die von der Leseeinheit 110 ausgegeben wird, gemäß der zugehörigen Beziehung zwischen der Signal-Phase und dem Wert der Verlagerung.In the incremental displacement measurement mode, the displacement determination unit determines 120 the value of the displacement that corresponds to the signal phase, that of the reading unit 110 according to the related relationship between the signal phase and the value of the displacement.

Ferner umfasst die Vorrichtung: eine Betriebsartschalteinheit 130, um die Betriebsart der Messung für die Leseeinheit 110, den Signalgenerator 104 und die Verlagerungsbestimmungseinheit 120 umzuschalten, d. h. in die Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung oder die Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung zu schalten.Furthermore, the device comprises: a mode switching unit 130 to the mode of measurement for the reading unit 110 , the signal generator 104 and the displacement determination unit 120 to switch, ie to switch to the mode of incremental displacement measurement or the mode of absolute displacement measurement.

Die Betriebsartschalteinheit 130 kann getrennt angeordnet sein oder in Form eines Schalters vorhanden sein, der in der Verlagerungsskalierungseinheit 100 angeordnet ist. In 2 ist er in der Verlagerungsskalierungseinheit 100 angeordnet.The mode switching unit 130 may be arranged separately or in the form of a switch included in the displacement scaling unit 100 is arranged. In 2 he is in the relocation scaling unit 100 arranged.

Es ist zu beachten, dass der Signalgenerator 104 der oben beschriebenen Vorrichtung sowohl in der Vorrichtung zur kapazitiven linearen Verlagerungsmessung angeordnet sein kann, wie in 1 gezeigt ist, als auch zusätzlich außerhalb der Vorrichtung angeordnet sein kann, d. h., dass der vorhandene Signalgenerator verwendet wird, um das entsprechende Anregungs- oder Trägersignal für die Vorrichtung zur kapazitiven linearen Verlagerungsmessung zur Verfügung zu stellen.It should be noted that the signal generator 104 the device described above can be arranged both in the device for capacitive linear displacement measurement, as in 1 is shown, as may be additionally arranged outside the device, that is, that the existing signal generator is used to provide the corresponding excitation or carrier signal for the device for capacitive linear displacement measurement available.

Um die obige Vorrichtung besser zu verdeutlichen, wird im Folgenden angenommen, dass N gleich 4 ist, d. h. es werden 4 Streifenelektroden zu einer räumlichen Periode zusammengefasst, wobei die Anzahl M der in einer Reihe angeordneten Streifenelektroden weit größer als 4 ist, um den Messbereich zu gewährleisten. 2 zeigt ein beispielhaftes Diagramm der Vorrichtung in dieser Ausführungsform. Wie in 2 gezeigt ist, kann die Leseeinheit 110 in der Vorrichtung zwei Aufnahmebereiche enthalten: den Aufnahmebereich für die absolute Messung 111 und den Aufnahmebereich für die inkrementelle Messung 112.In order to better illustrate the above device, it is assumed below that N equals 4, ie 4 stripe electrodes are combined into one spatial period, the number M of stripe electrodes arranged in a row being far greater than 4, around the measuring range guarantee. 2 shows an exemplary diagram of the device in this embodiment. As in 2 is shown, the reading unit 110 in the device contain two recording areas: the recording area for the absolute measurement 111 and the recording area for the incremental measurement 112 ,

Zunächst wird die absolute Verlagerungsmessung beschrieben:
Der Aufnahmebereich für die absolute Messung 111 besteht aus mindestens einem rechteckigen Erfassungsbereich, der von insgesamt R Streifenelektroden abgedeckt ist, um die detektierte Signalkombination in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung in einer Signalgenerierungs-Periode sequentiell auszugeben. In 2 sind die beiden rechteckigen Flächen der schraffierten Teile im Aufnahmebereich für die absolute Messung 111 Erfassungsbereiche, von denen jeder 4 Streifenelektroden abdecken kann, wobei beide Erfassungsbereiche insgesamt 8 Streifenelektroden abdecken können, wobei in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung Kombinationen von 8 Signalen ausgegeben werden und der Messbereich für die Verlagerung, der gemessen werden kann, (28 – 8) × L ist, wobei L die Summe der Breiten der Streifenelektroden und der Abstände zwischen den Streifenelektroden ist. Die konkrete Anzahl der Aufnahmebereiche kann in Abhängigkeit vom erforderlichen Messbereich für die Verlagerung festgelegt werden.First, the absolute displacement measurement is described:
The recording area for the absolute measurement 111 consists of at least one rectangular detection area covered by a total of R strip electrodes for sequentially outputting the detected signal combination in the mode of absolute displacement measurement in a signal generation period. In 2 are the two rectangular areas of the hatched parts in the recording area for the absolute measurement 111 Detecting regions of which can cover every 4 stripe electrodes, wherein both detection areas can cover a total of 8 stripe electrodes, wherein combinations of 8 signals are output in the mode of the absolute displacement measurement and the measurement range for the displacement, which can be measured, (2 8 - 8) × L, where L is the sum of the widths of the strip electrodes and the distances between the strip electrodes. The specific number of recording areas can be determined depending on the required measuring range for the displacement.

Zwischen den Erfassungsbereichen des absoluten Aufnahmebereichs 111 befindet sich ein Trennungsbereich, um Signalstörungen zwischen den beiden Erfassungsbereichen zu verhindern. In jedem Erfassungsbereich kann es eine Ausgabeleitung geben, die jeweils die detektierten Signale an die Verlagerungsbestimmungseinheit 120 übergibt, um die 8-Bit-Signalkombinationen zusammenzusetzen.Between the detection areas of the absolute recording area 111 There is a separation area to prevent signal interference between the two detection areas. In each detection area, there may be an output line, each of which detects the detected signals to the displacement determination unit 120 passes to assemble the 8-bit signal combinations.

Die Leseeinheit 110 befindet sich gegenüber der Verlagerungsskalierungseinheit 100 und bewegt sich entlang der in einer Reihe angeordneten Streifenelektroden 102. Die in einer Reihe angeordneten Streifenelektroden 102 befinden sich in der Mitte der Basis 101, sowohl mit der gleiche Breite der Elektroden als auch dem gleichen Abstand zwischen den Elektroden. Noch optimaler ist es, wenn die Breite der Elektroden und der Abstand zwischen den Elektroden gleich bleiben, so dass jede Breite und jeder Abstand als Maßstab dienen kann. Die 8 Signalleitungen 103 sind in zwei Gruppen aufgeteilt, von denen eine sich oberhalb der Streifenelektroden befindet und die andere sich unterhalb der Streifenelektroden befindet. Jeweils 4 aufeinanderfolgende Streifenelektroden bilden eine räumliche Periode und die Streifenelektroden, die sich in jeder räumlichen Periode in der gleichen Anordnung befinden, sind mit den zugehörigen Signalleitungen in der gleichen Anordnung im oberen und im unteren Teil verbunden. Die Streifenelektroden in einer räumlichen Periode werden mit A, B, C und D; die mit A gekennzeichnete Streifenelektrode kann sich mit der Signalleitung verbinden, die der Streifenelektrode im oberen und im unteren Teil am nächsten ist; die mit B gekennzeichnete Streifenelektrode kann sich mit der Signalleitung verbinden, die der Streifenelektrode im oberen und im unteren Teil am zweitnächsten ist; die mit C gekennzeichnete Streifenelektrode kann sich mit der Signalleitung verbinden, die der Streifenelektrode im oberen und im unteren Teil am drittnächsten ist; und die mit D gekennzeichnete Streifenelektrode kann sich mit der Signalleitung verbinden, die am weitesten von der Streifenelektrode im oberen und im unteren Teil entfernt ist.The reading unit 110 is opposite the relocation scaling unit 100 and moves along the strip electrodes arranged in a row 102 , The arranged in a row strip electrodes 102 are in the middle of the base 101 , both with the same width of the electrodes and the same distance between the electrodes. It is even more optimal if the width of the electrodes and the distance between the electrodes remain the same, so that each width and each distance can serve as a standard. The 8 signal lines 103 are divided into two groups, one above the strip electrodes and the other below the strip electrodes. Each 4 successive strip electrodes form a spatial period, and the strip electrodes, which are in the same arrangement in each spatial period, are connected to the associated signal lines in the same arrangement in the upper and lower parts. The stripe electrodes in a spatial period are labeled A, B, C and D; the strip electrode labeled A may contact the signal line connect, which is the strip electrode in the upper and in the lower part closest; the strip electrode labeled B may connect to the signal line which is the second closest to the strip electrode in the upper and lower parts; the strip electrode labeled C may connect to the signal line which is the third closest to the strip electrode in the upper and lower parts; and the strip electrode labeled D may connect to the signal line furthest from the strip electrode in the upper and lower parts.

Unter der Annahme, dass der Signalgenerator 104 in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung die Anregungssignale der Reihe nach in die Signalleitungen des oberen Teils lädt, wird in dieser Ausführungsform das Beispiel gewählt, dass ein Impulssignal geladen wird. Es können auch andere Signaltypen sein, jedoch muss sichergestellt sein, dass, wenn die Signalleitungen an jeder Streifenelektrode verbunden sind, die Arten der Verbindung der Streifenelektroden und der Signalleitungen im oberen Teil dazu führt, dass die an allen Verlagerungspositionen vom Aufnahmebereich für absolute Messung III in der Leseeinheit 110 erhaltenen 8-Bit-Signalkombinationen verschieden sind. In bestimmten Ausführungen kann zunächst die 8-Bit Signalkombination bestimmt werden und können die Signalleitungen der verschiedenen Streifenelektroden entsprechend der 8-Bit-Signalkombinationen verbunden werden, dann kann die zugehörige Beziehung zwischen den Signalkombinationen und dem Wert für die Verlagerung aufgezeichnet werden, um sie von der Verlagerungsbestimmungseinheit 120 zu verwenden.Assuming that the signal generator 104 In the absolute displacement measurement mode, when the excitation signals are sequentially loaded in the signal lines of the upper part, in this embodiment, the example that a pulse signal is charged is selected. There may also be other types of signal, however, it must be ensured that when the signal lines at each strip electrode are connected, the types of connection of the strip electrodes and the signal lines in the upper part results in that at all the displacement positions of the absolute measurement receiving area III in FIG the reading unit 110 obtained 8-bit signal combinations are different. In certain embodiments, first the 8-bit signal combination may be determined, and the signal lines of the various strip electrodes may be connected according to the 8-bit signal combinations, then the associated relationship between the signal combinations and the value for the displacement may be recorded to derive them from the relocation determination unit 120 to use.

Wenn der Signalgenerator 104 die Anweisung für eine Messung erhält, nachdem er von der Betriebsartschalteinheit 130 in die Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung geschaltet wurde, sollten die Impulssignale der Reihe nach in die 4 Signalleitungen im oberen Teil geladen werden, indem das Verfahren des zeitlichen Multiplexens in einer Signalgenerierungs-Periode angewendet wird, wie in 3a gezeigt ist, wobei eine Gruppe von Impulssignalen zu 4 Zeitpunkten in einer Signalgenerierungs-Periode generiert wird, nämlich t1, t2, t3 bzw. t4, die zum Zeitpunkt t1 generierten Impulssignale in die Signalleitung geladen werden, die der Streifenelektrode am nächsten ist, wobei die zum Zeitpunkt t2 generierten Impulssignale in die Signalleitung geladen werden, die der Streifenelektrode am zweitnächsten ist, wobei die zum Zeitpunkt t3 generierten Impulssignale in die Signalleitung geladen werden, die der Streifenelektrode am drittnächsten ist, wobei die zum Zeitpunkt t4 generierten Impulssignale in die Signalleitung geladen werden, die am weitesten von der Streifenelektrode entfernt ist, wobei auf diese Weise die Impulssignale zum Zeitpunkt t4 in die mit A gekennzeichnete Streifenelektrode geladen werden können und die Impulssignale zum Zeitpunkt t2 in die mit B gekennzeichnete Streifenelektrode geladen werden können, die Impulssignale zum Zeitpunkt t3 in die mit C gekennzeichnete Streifenelektrode geladen werden können und die Impulssignale zum Zeitpunkt t4 in die mit D gekennzeichnete Streifenelektrode geladen werden können.When the signal generator 104 receives the instruction for a measurement, after being received from the mode switch unit 130 was switched to the mode of absolute displacement measurement, the pulse signals should be sequentially loaded into the 4 signal lines in the upper part by applying the method of temporal multiplexing in a signal generation period as shown in FIG 3a is shown, wherein a group of pulse signals at 4 times in a signal generation period is generated, namely t1, t2, t3 and t4, respectively, the pulse signals generated at time t1 are loaded into the signal line which is closest to the strip electrode, the pulse signals generated at time t2 are loaded into the signal line which is the second closest to the strip electrode, and the pulse signals generated at time t3 are loaded into the signal line which is the third closest to the strip electrode, and the pulse signals generated at time t4 are loaded into the signal line In this way, the pulse signals can be charged to the strip electrode labeled A at time t4, and the pulse signals can be charged to the strip electrode labeled B at time t2, the pulse signals at time t3 in FIG marked C e stripe electrode can be charged and the pulse signals can be loaded at time t4 in the strip electrode labeled D.

Wenn die Position des Aufnahmebereichs für die absolute Messung 111 in der Leseeinheit 110 so ist, wie es in 3b gezeigt wird, ist die Signalform der Signale, die von der Leseeinheit 110 detektiert werden wie in 3c gezeigt. Die Leseeinheit 110 gibt die detektierten Signale zum Decodierer 121 in der Verlagerungsbestimmungseinheit 120 aus, dann decodiert der Decodierer 121 die empfangenen Signale, wobei unter der Annahme, dass die Signale, die detektiert werden können, zu 1 decodiert werden, und die Signale, die nicht detektiert werden können, zu 0 decodiert werden, die Signalkombinationen, die von der Leseeinheit 110 in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung zu den 4 Zeitpunkten der Reihe nach in einer Signalgenerierungs-Periode detektiert werden, in den 8-Bit binären absoluten Code 10110101 decodiert werden. Namentlich werden die Impulssignale, die in die Streifenelektroden geladen werden, die mit den Signalleitungen im oberen Teil verbunden sind, zu 1 übersetzt und werden die Impulssignale (es kann eine Störung vorliegen), die in die Streifenelektroden geladen werden, die mit den Signalleitungen im unteren Teil verbunden sind, zu 0 übersetzt.When the position of the recording area for the absolute measurement 111 in the reading unit 110 that's how it is in 3b is shown is the waveform of the signals from the reading unit 110 be detected as in 3c shown. The reading unit 110 gives the detected signals to the decoder 121 in the displacement determination unit 120 off, then the decoder decodes 121 the received signals, assuming that the signals that can be detected are decoded to 1, and the signals that can not be detected are decoded to 0, the signal combinations used by the reading unit 110 in the mode of absolute displacement measurement at the 4 times in sequence in a signal generation period, in which 8-bit binary-code 10110101 is decoded. Namely, the pulse signals that are loaded into the strip electrodes connected to the signal lines in the upper part are translated to 1, and the pulse signals (there is a disturbance) that are loaded into the strip electrodes coincide with the signal lines in the lower one Part connected to 0 translated.

Der Decodierer 121 sendet die decodierten absoluten Codes an den Tabellenprüfer 112, der den zum erhaltenen absoluten Code gehörenden Wert der Verlagerung gemäß der zugehörigen Beziehung zwischen den vorgegebenen absoluten Codes und dem Wert der Verlagerung bestimmt, wobei der Wert der Verlagerung der aktuelle absolute Wert der Verlagerung der Leseeinheit ist.The decoder 121 sends the decoded absolute codes to the table checker 112 which determines the value of the displacement associated with the obtained absolute code in accordance with the associated relationship between the predetermined absolute codes and the value of the displacement, the value of the displacement being the actual absolute value of the displacement of the reading unit.

Die oben genannten absoluten Codes sind binäre digitale Codes, die im Vergleich zu einem analogen Signal einer externen Störung besser widerstehen können, und das Verfahren der Codierung ist einfacher und zuverlässiger, wobei die identische Beschaffenheit der Streifenelektroden dabei nicht zerstört wird und die vorliegende Erfindung realisiert werden kann, indem nur eine Reihe von Streifenelektroden verwendet wird, wobei die Verbindung einfach und leicht in Bearbeitung und Herstellung ist.The abovementioned absolute codes are binary digital codes which can better withstand an external disturbance compared to an analog signal, and the method of coding is simpler and more reliable, while the identical nature of the stripe electrodes is not destroyed and the present invention is realized can be achieved by using only a series of strip electrodes, the connection being simple and easy to process and manufacture.

Zusätzlich legt die Länge des binären Codes fest, wie viele absolute Codes verwendet werden können, womit die absolute eindeutige Messlänge bestimmt werden kann, wobei eine große Messlänge häufig binäre Codes mit mehr als 4 Bits erfordert; im Allgemeinen erfordert eine metrische Länge absolute Codes größer als 8 Bits.In addition, the length of the binary code determines how many absolute codes can be used, thus the absolute unique measurement length can be determined, with a large measurement length often requiring binary codes of more than 4 bits; In general, a metric length requires absolute codes greater than 8 bits.

Es ist zu sehen, dass die Messung der absoluten Verlagerung tatsächlich die Breite der Streifenelektroden zur Messgenauigkeit nutzt, da die Breite der Elektrode häufig in mm angegeben ist; daher ist die Genauigkeit des absoluten Werts der Verlagerung auch in mm angegeben, die Messgenauigkeit ist also grob. Das kann jedoch durch inkrementelle Verlagerungsmessung ausgeglichen werden, die eine relative Verlagerung mit großer Genauigkeit messen kann. Schließlich kann der Wert der Verlagerung, der mit Hilfe der absoluten Verlagerungsmessung gemessen wurde, mit dem Wert der Verlagerung, der durch inkrementelle Verlagerungsmessung gemessen wurde, zu dem endgültigen Wert der Verlagerung mit hoher Genauigkeit kombiniert werden. It can be seen that the measurement of the absolute displacement actually uses the width of the strip electrodes for measurement accuracy, since the width of the electrode is often indicated in mm; Therefore, the accuracy of the absolute value of the displacement is also indicated in mm, the measurement accuracy is therefore rough. However, this can be compensated by incremental displacement measurement, which can measure relative displacement with great accuracy. Finally, the value of the displacement measured by the absolute displacement measurement can be combined with the value of the displacement measured by incremental displacement measurement to the final value of the displacement with high accuracy.

Das obige ist die Beschreibung der absoluten Verlagerungsmessung, wie sie von der Vorrichtung ausgeführt wird. Im Folgenden wird die inkrementelle Verlagerungsmessung, wie sie von der Vorrichtung ausgeführt wird, beschrieben.The above is the description of the absolute displacement measurement as performed by the device. In the following, the incremental displacement measurement as performed by the apparatus will be described.

Wenn der Signalgenerator 104 auf Anweisung der Betriebsartschalteinheit 130 in die Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung geschaltet wird, lädt er, wenn er einen Auftrag für eine Messung erhält, gleichzeitig die Trägersignale der gleichen Signalform in die Signalleitungen im oberen und unteren Teil, wobei die Phasendifferenz zwischen den Trägersignalen, die der Reihe nach in Abständen in die Signalleitungen im oberen Teil geladen werden, 360°/N beträgt, die Phasendifferenz zwischen den Trägersignalen, die der Reihe nach in Abständen in die benachbarten Signalleitungen im unteren Teil geladen werden, 360°/N beträgt, und bewirkt, dass die Phasen der Signale, die an die Streifenelektroden angelegt werden, die in jeder räumlichen Periode jeweils an der gleichen Stelle in der Reihenfolge stehen, gleich sind. Das Trägersignal kann ein Sinus-Signal, ein Cosinus-Signal, ein Rechtecksignal, usw. sein.When the signal generator 104 upon instruction of the mode switch unit 130 is switched to the mode of incremental displacement measurement, when receiving an order for a measurement, it simultaneously loads the carrier signals of the same waveform into the signal lines in the upper and lower portions, with the phase difference between the carrier signals sequentially spaced at intervals the signal lines in the upper part are loaded, is 360 ° / N, the phase difference between the carrier signals, which are loaded sequentially at intervals in the adjacent signal lines in the lower part, 360 ° / N, and causes the phases of the signals which are applied to the stripe electrodes which are in the same place in order in each spatial period, are the same. The carrier signal may be a sine signal, a cosine signal, a square wave signal, etc.

Zum Beispiel lädt der Signalgenerator 104 die Sinus-Funktion mit einem Phasenabstand von 90° der Reihe nach in die Signalleitungen im oberen und unteren Teil, genauer: lädt das Signal V0cos(ωt) in die Signalleitung, die der Streifenelektrode im oberen und im unteren Teil am nächsten ist, lädt das Signal V0cos(ωt + 90°) in die Signalleitung, die der Streifenelektrode im oberen und im unteren Teil am zweitnächsten ist, lädt das Signal V0cos(ωt + 180°) in die Signalleitung, die der Streifenelektrode im oberen und im unteren Teil am drittnächsten ist, und lädt das Signal V0cos(ωt + 270°) in die Signalleitung, die von der Streifenelektrode im oberen und im unteren Teil am weitesten entfernt ist. Auf diese Weise wird in alle Streifenelektroden, die mit A gekennzeichnet sind, das Signal V0cos(ωt) geladen, wird in alle Streifenelektroden, die mit B gekennzeichnet sind, das Signal V0cos(ωt + 90°) geladen, wird in alle Streifenelektroden, die mit C gekennzeichnet sind, das Signal V0cos(ωt + 180°) geladen und wird in alle Streifenelektroden, die mit D gekennzeichnet sind, das Signal V0cos(ωt + 270°) geladen.For example, the signal generator loads 104 the sine function with a phase separation of 90 ° in turn into the signal lines in the upper and lower part, more precisely: loads the signal V 0 cos (ωt) in the signal line, which is the strip electrode in the upper and in the lower part closest, Loads the signal V 0 cos (ωt + 90 °) in the signal line, which is the second closest to the strip electrode in the upper and lower part, loads the signal V 0 cos (ωt + 180 °) in the signal line, the strip electrode in the upper and in the lower part on the third to the next, and loads the signal V 0 cos (ωt + 270 °) in the signal line, which is the farthest from the strip electrode in the upper and in the lower part. In this way, the signal V 0 cos (ωt) is loaded into all the stripe electrodes marked A, when the signal V 0 cos (ωt + 90 °) is loaded into all stripe electrodes marked B, it becomes all stripe electrodes marked C, the signal V 0 cos (ωt + 180 °) loaded and is loaded in all the strip electrodes, marked D, the signal V 0 cos (ωt + 270 °).

Wenn die Leseeinheit 110 auf Anweisung der Betriebsartschalteinheit 130 in die Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung geschaltet wird, verwendet sie den Aufnahmebereich für die inkrementelle Messung 112. Der Aufnahmebereich für die inkrementelle Messung 112 kann K Erfassungsbereiche einer besonderen Form enthalten, wobei K eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist. In diesem Fall deckt jeder Erfassungsbereich N Streifenelektroden ab, d. h. eine räumliche Periode, und gibt die detektierten Signale in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung aus. Die Signalausgabe in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung kann eine andere Ausgabeleitung verwenden als die, die von der Signalausgabe in der Betriebsart der absoluten Messung verwendet wird.When the reading unit 110 upon instruction of the mode switch unit 130 is switched to the mode of incremental displacement measurement, it uses the recording area for the incremental measurement 112 , The recording area for the incremental measurement 112 K can contain coverage areas of a particular form, where K is an integer greater than or equal to 1. In this case, each detection area covers N stripe electrodes, ie, a spatial period, and outputs the detected signals in the incremental displacement measurement mode. The signal output in the incremental displacement measurement mode may use a different output line than that used by the signal output in the absolute measurement mode.

Zusätzlich ist zu beachten, dass, da die Ausführung der Messung in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung von den verschiedenen Signalphasen abhängt, die von den verschiedenen relativen Verlagerungspositionen ausgegeben werden, das Erfassen der Signale auf den Streifenelektroden durch die Leseeinheit 110 im eigentlichen Sinne mit Hilfe der für Kondensatoren gültigen Gesetzmäßigkeiten ausgeführt wird, und dass ein Erfassungsbereich die Streifenelektroden einer räumlichen Periode abdeckt. Wenn der Abdeckungsbereich für die verschiedenen Streifenelektroden gleich ist, dann wird der Abstand von einer räumlichen Periode keine unterschiedlichen Phasenwerte erzeugen, weshalb dann, wenn der Abstand einer räumlichen Periode den Unterschied der Werte für die Phasen erzeugen kann, der Bereich aller Streifenelektroden, die in jeder Abstands-Position abgedeckt werden, eine Abweichung aufweisen wird. Das kann dadurch erreicht werden, dass ein Erfassungsbereich von einer besonderen Form verwendet wird, wobei die besondere Form eine nicht konstante Amplitude in Längsrichtung der Streifenelektrode aufweisen muss, z. B. indem sie einem bestimmten funktionalen Zusammenhang folgt, etwa einer Sinusfunktion, einer Cosinusfunktion, der Funktion einer Dreieckwelle, usw. Der Erfassungsbereich im Aufnahmebereich für die inkrementelle Messung 112 folgt, wie in 2 gezeigt, in Längsrichtung der Streifenelektrode hinsichtlich der Amplitude zum Beispiel einer Sinusfunktion.In addition, it should be noted that since the execution of the measurement in the incremental displacement measurement mode depends on the various signal phases output from the various relative displacement positions, the detection of the signals on the strip electrodes by the reading unit 110 in the strict sense, with the aid of the laws valid for capacitors, and that a detection area covers the strip electrodes of a spatial period. If the coverage area for the different strip electrodes is the same, then the distance from one spatial period will not produce different phase values, and therefore, if the spacing of a spatial period can produce the difference in values for the phases, the range of all stripe electrodes in each Distance position are covered, will have a deviation. This can be achieved by using a detection area of a particular shape, the particular shape having to have a non-constant amplitude in the longitudinal direction of the strip electrode, e.g. By following a particular functional relationship, such as a sine function, a cosine function, the function of a triangular wave, etc. The detection range in the incremental measurement acquisition area 112 follows, as in 2 shown in the longitudinal direction of the strip electrode in terms of the amplitude, for example, a sine function.

Die Signale, die von der Leseeinheit 110 in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung ausgegeben werden, sind eigentlich das zusammengesetzte Signal der verschiedenen Streifenelektroden, das in der aktuellen Verlagerungsposition detektiert wird, und die Phase des zusammengesetzten Signals und die relative Verlagerung der Leseeinheit bilden einen linearen Zusammenhang, mit dessen Hilfe die Verlagerungsbestimmungseinheit 120 in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung den Wert der relativen Verlagerung bestimmen kann, der der von der Leseeinheit 110 ausgegebenen Signalphase entspricht. Der Bezugspunkt des Wertes der relativen Verlagerung ist in der Regel der Startpunkt der räumlichen Periode der aktuellen Verlagerung.The signals coming from the reading unit 110 in the incremental displacement measurement mode, are actually the composite signal of the various strip electrodes detected in the current displacement position and the phase of the composite signal and the relative displacement of the reading unit form a linear relationship, by means of which the displacement determination unit 120 In the incremental displacement measurement mode, it is possible to determine the value of the relative displacement of the reading unit 110 output signal phase corresponds. The reference point of the relative displacement value is usually the starting point of the spatial period of the current displacement.

In dieser Betriebsart bestimmt der Decodierer 121 in der Verlagerungsbestimmungseinheit 120 die Signalphase, die von der Leseeinheit 110 in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung ausgegeben wird, und liefert sie an den Tabellenprüfer 122; der Tabellenprüfer 122 bestimmt den zugehörigen Wert der Verlagerung für die empfangene Signalphase gemäß der vorgegebenen zugehörigen Beziehung zwischen der Signalphase und dem Wert der Verlagerung.In this mode, the decoder determines 121 in the displacement determination unit 120 the signal phase coming from the reading unit 110 in the absolute displacement measurement mode, and supplies it to the table checker 122 ; the table validator 122 determines the associated value of the shift for the received signal phase according to the predetermined associated relationship between the signal phase and the value of the shift.

Die Betriebsart der inkrementellen Messung bestimmt den Wert der relativen Verlagerung dadurch, dass sie die Phase der Ausgabesignale bestimmt, wobei die Genauigkeit des Wertes der Verlagerung, der auf diese Weise erhalten wird, sehr hoch ist, wodurch eine Verlagerung gemessen werden kann, die kleiner ist als die Breite der Streifenelektrode und die Größenordnung von um erreichen kann. In der vorliegenden Erfindung kann der Wert der endgültig gemessenen Verlagerung die Einbeziehung des Wertes der absoluten Verlagerung, der in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung gemessen wurde, in den Wert der relativen Verlagerung sein, der in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung gemessen wurde, wobei die Größenordnung der Breite der Streifenelektrode, die in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung gemessen wurde, geringer ist als die Verlagerung der Breite der Streifenelektrode, die mit Hilfe der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung gemessen wurde. In der speziellen Kombination sollte zunächst der Anfangswert der räumlichen Periode als Wert der absoluten Verlagerung bestimmt werden, der in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung gemessen wurde, woraufhin der endgültige Wert der Verlagerungsmessung durch Addieren des Anfangswertes der räumlichen Periode zum relativen Wert erhalten wird, der in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung gemessen wird.The incremental measurement mode determines the value of the relative displacement by determining the phase of the output signals, and the accuracy of the value of the displacement thus obtained is very high, whereby a displacement which is smaller can be measured than the width of the strip electrode and the order of magnitude of can be achieved. In the present invention, the value of the final measured displacement may be the inclusion of the absolute displacement value measured in the absolute displacement measurement mode in the value of the relative displacement measured in the incremental displacement measurement mode, the order of magnitude the width of the strip electrode measured in the mode of absolute displacement measurement is less than the displacement of the width of the strip electrode measured by the mode of incremental displacement measurement. In the specific combination, first, the initial value of the spatial period should be determined as the value of the absolute displacement measured in the absolute displacement measurement mode, whereupon the final value of the displacement measurement is obtained by adding the initial value of the spatial period to the relative value obtained in the incremental displacement measurement mode is measured.

Die Verlagerungsskalierungseinheit 100 in der vorliegenden Erfindung ist im Allgemeinen in der Form einer Leiterplatte (PCB) gefertigt. Wenn die Leiterplatte auf einer harten Basis 101 hergestellt ist, kann das Herstellungsverfahren keine Skala mit der Länge von mehreren Metern produzieren, wobei die für den Einsatz erforderliche Länge üblicherweise größer als 1 Meter ist. Wenn jedoch eine flexible Leiterplatte (FPCB) verwendet wird, kann eine lange Skala zusammenhängend produziert werden. Wie 4 zeigt, sind die Streifenelektrode 102 und die Signalleitung 103 im Rollendruck-Verfahren auf die Vorderseite der flexiblen Basis 101 aufgebracht und verbindet der Leitungsdraht 105 auf der Rückseite die Streifenelektrode 102 und die Signalleitung 103 über eine Steckverbindung. Dieses doppelseitige und einschichtige Entwurfsverfahren ist für die Herstellung mit Hilfe des Rollendruck-Verfahrens geeignet, das die Bearbeitungslänge erlaubt, die mehrere Meter bis mehrere zehn Meter erreicht.The relocation scaling unit 100 in the present invention is generally made in the form of a printed circuit board (PCB). If the circuit board on a hard base 101 The method of manufacture can not produce a scale of several meters in length, the length required for use usually being greater than 1 meter. However, if a flexible printed circuit board (FPCB) is used, a long scale can be produced contiguously. As 4 shows are the strip electrode 102 and the signal line 103 in web-fed printing on the front of the flexible base 101 applied and connects the conductor wire 105 on the back the strip electrode 102 and the signal line 103 via a plug connection. This double-sided and single-layered design method is suitable for production by means of the web-fed printing method which allows the processing length to reach several meters to several tens of meters.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist erkennbar, dass das Verfahren und die Vorrichtung, die durch die vorliegende Erfindung geschaffen werden, folgende Vorteile haben:

  • 1) Die vorliegende Erfindung führt dazu, dass die Leseeinheit in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung die Signalkombinationen der abgedeckten R Streifenelektroden der Reihe nach innerhalb einer Signalperiode ausgibt mit Hilfe des Verfahrens, dass die Anregungssignale der Reihe nach innerhalb der verschiedenen räumlichen Perioden in einer Signalperiode in die Streifenelektroden geladen werden, wobei die absolute Verlagerung der Leseeinheit mit Hilfe der Signalkombinationen identifiziert werden kann, so dass die absolute Verlagerungsmessung einfach mit Hilfe der einzelnen Reihe von Streifenelektroden durchgeführt werden kann, im Gegensatz zu den mehrfachen Reihen von Elektroden im zweiten Verfahren des Standes der Technik, wodurch die Komplexität der Schaltung und der Platzbedarf reduziert werden und die Konstruktion der Vorrichtung außerordentlich vereinfacht wird; zudem verzichtet sie im Gegensatz zum ersten Verfahren des Standes der Technik auf den aufwändigen Vorgang des Zerschneidens und kann die absolute Verlagerungsmessung einfacher ausführen.
  • 2) Was die vorliegende Erfindung mit Hilfe der absoluten Verlagerungsmessung erhält, sind Signalkombinationen in einer Signalperiode, was tatsächlich eine Art digitaler Modus für das Erhalten absoluter Codes ist, wobei sie unempfindlich gegenüber dem Neigungsgrad der Leseeinheit ist und im Vergleich zum ersten Verfahren des Standes der Technik eine größere Störsicherheit bietet.
  • 3) Zusätzlich zur absoluten Verlagerungsmessung ermöglicht die vorliegende Erfindung, die gleiche Vorrichtung für die inkrementelle Verlagerungsmessung umzubauen, da die Gesamtheit der Streifenelektroden nicht zerstört wird, um die Vorteile der hohen Genauigkeit der inkrementellen Verlagerungsmessung einzubeziehen und die Messgenauigkeit der absoluten Verlagerungsmessung außerordentlich zu verbessern.
  • 4) Die vorliegende Erfindung benötigt nur eine einzelne Reihe von Streifenelektroden und sie erfordert keinen komplizierten Herstellungsprozess, wodurch sie kostengünstiger ist als die beiden Verfahren des Standes der Technik. Zusätzlich kann die vorliegende Erfindung das Rollendruck-Verfahren nutzen und eine Vorrichtung mit einer längeren Skala herstellen.
From the foregoing description, it can be seen that the method and apparatus provided by the present invention have the following advantages:
  • 1) The present invention results in the reading unit in the absolute displacement measurement mode outputting the signal combinations of the covered R strip electrodes sequentially within one signal period by the method that the excitation signals are received in sequence within the different spatial periods in one signal period the stripe electrodes are charged, whereby the absolute displacement of the reading unit can be identified by means of the signal combinations, so that the absolute displacement measurement can be easily performed by means of the single row of stripe electrodes, as opposed to the multiple rows of electrodes in the second method of the prior art Technology, which reduces the complexity of the circuit and the space required and the construction of the device is greatly simplified; Moreover, unlike the first prior art method, it dispenses with the laborious process of cutting and can more easily perform the absolute displacement measurement.
  • 2) What the present invention obtains by means of the absolute displacement measurement are signal combinations in one signal period, which is actually a kind of digital mode for obtaining absolute codes, being insensitive to the degree of tilt of the reading unit and compared to the first prior art method Technology offers greater immunity to interference.
  • 3) In addition to the absolute displacement measurement, the present invention makes it possible to rebuild the same incremental displacement measuring apparatus because the entirety of the strip electrodes is not destroyed to take advantage of the high accuracy of the incremental displacement measurement and greatly improve the measurement accuracy of the absolute displacement measurement.
  • 4) The present invention requires only a single row of strip electrodes and does not require a complicated manufacturing process, thereby being less expensive than the two prior art methods. In addition, the present invention may utilize the web-fed method and produce a device with a longer scale.

Das Vorstehende beschreibt lediglich die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, was nicht bedeutet, dass die Erfindung darauf eingeschränkt ist. Jede Art von Änderungen, gleichwertige Ersetzungen und Verbesserungen innerhalb des Erfindungsgedankens und des Prinzips der vorliegenden Erfindung sollen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung eingeschlossen sein.The foregoing merely describes the preferred embodiments of the present invention, which does not mean that the invention is limited thereto. Any kind of changes, equivalent substitutions and improvements within the spirit and the principle of the present invention are intended to be included within the scope of the present invention.

Claims (12)

Vorrichtung für kapazitive lineare Verlagerungsmessung, die Folgendes umfasst: eine Verlagerungsskalierungseinheit (100), eine Leseeinheit (110) und eine Verlagerungsbestimmungseinheit (120); dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungsskalierungseinheit (100) eine Basis (101), M identische Streifenelektroden (102) und eine erste Gruppe von Signalleitungen (103) aufweist, wobei M eine ganze Zahl größer oder gleich 4 ist; wobei die M Streifenelektroden (102) auf der Basis (101) in einer Reihe äquidistant angeordnet sind, und jeweils N aufeinanderfolgende Streifenelektroden (102) eine räumliche Periode bilden; wobei die erste Gruppe von Signalleitungen (103) N Signalleitungen (103) umfasst, wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist; wobei in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung (111) die N Signalleitungen (103) in der ersten Gruppe von Signalleitungen (103) in einer Signalgenerierungsperiode der Reihe nach mit Anregungssignalen geladen werden; wobei die Verbindung zwischen jeder Streifenelektrode (102) und der ersten Gruppe von Signalleitungen (103) dazu führt, dass sämtliche Kombinationen von Anregungssignalen, die an allen Verlagerungs-Positionen von der Leseeinheit (110) in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung (111) detektiert werden, voneinander verschieden sind; wobei die Leseeinheit (110) sich entlang der M Streifenelektroden (102) bewegt und in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung (111) R Streifenelektroden (102) abdeckt, wobei sie die Anregungssignale detektiert, die in die Streifenelektroden (102) geladen werden, die sie abdeckt, und die detektierten Signalkombinationen ausgibt, wobei R eine ganze Zahl größer oder gleich N ist; und die Verlagerungsbestimmungseinheit (120) verwendet wird, um den zugehörigen Wert der Verlagerung für eine Signalkombination zu bestimmen, die von der Leseeinheit (110) in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung (111) ausgegeben wird, indem sie die vorgegebene zugehörige Beziehung zwischen dem Wert der Verlagerung und der Signalkombination verwendet.Capacitive linear displacement measurement apparatus comprising: a displacement scaling unit ( 100 ), a reading unit ( 110 ) and a displacement determination unit ( 120 ); characterized in that the displacement scaling unit ( 100 ) One Base ( 101 ), M identical strip electrodes ( 102 ) and a first group of signal lines ( 103 ), where M is an integer greater than or equal to 4; the M strip electrodes ( 102 ) on the base ( 101 ) are arranged equidistantly in a row, and in each case N successive strip electrodes ( 102 ) form a spatial period; wherein the first group of signal lines ( 103 ) N signal lines ( 103 ), where N is an integer greater than or equal to 2; wherein in the mode of absolute displacement measurement ( 111 ) the N signal lines ( 103 ) in the first group of signal lines ( 103 ) are loaded in sequence with excitation signals in a signal generation period; the connection between each strip electrode ( 102 ) and the first group of signal lines ( 103 ) results in that all combinations of excitation signals, which at all displacement positions of the reading unit ( 110 ) in the mode of absolute displacement measurement ( 111 ) are different from each other; the reading unit ( 110 ) along the M strip electrodes ( 102 ) and in the mode of absolute displacement measurement ( 111 ) R strip electrodes ( 102 ), detecting the excitation signals entering the strip electrodes ( 102 ) which it covers and outputs the detected signal combinations, where R is an integer greater than or equal to N; and the displacement determination unit ( 120 ) is used to determine the associated value of the displacement for a signal combination 110 ) in the mode of absolute displacement measurement ( 111 ) is output by using the predetermined associated relationship between the value of the displacement and the signal combination. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungsskalierungseinheit (100) ferner eine zweite Gruppe von Signalleitungen (103) umfasst, die weitere N Signalleitungen umfasst; wobei in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung (112) die erste Gruppe von Signalleitungen und die zweite Gruppe von Signalleitungen mit Trägersignalen der gleichen Signalform geladen werden, und die Phasendifferenz zwischen den Trägersignalen, die der Reihe nach in Abständen in die Signalleitungen (103) jeder Gruppe von Signalleitungen geladen werden, 360°/N beträgt; wobei die Verbindung zwischen jeder Streifenelektrode (102) und der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe von Signalleitungen (103) bewirkt, dass die Streifenelektroden (102), die in jeder räumlichen Periode jeweils an der gleichen Stelle der Reihenfolge stehen, in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung (112) mit der gleichen Phase von Trägersignalen geladen werden; wobei die Leseeinheit (110) ferner verwendet wird, um in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung (112) KN Streifenelektroden (102) abzudecken und die detektierten Signale auszugeben, wobei K eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist; und die Verlagerungsbestimmungseinheit (120) ferner verwendet wird, um den Wert der Verlagerung entsprechend der Phase des Signals, das von der Leseeinheit (110) in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung (112) ausgegeben wird, zu bestimmen, indem sie die zugehörige Beziehung zwischen der Phase des Signals und dem Wert der Verlagerung verwendet.Apparatus according to claim 1, characterized in that the displacement scaling unit ( 100 ) a second group of signal lines ( 103 ) comprising further N signal lines; wherein in the mode of incremental displacement measurement ( 112 ), the first group of signal lines and the second group of signal lines are loaded with carrier signals of the same waveform, and the phase difference between the carrier signals, which are arranged at intervals in the signal lines ( 103 ) of each group of signal lines is 360 ° / N; the connection between each strip electrode ( 102 ) and the first group and the second group of signal lines ( 103 ) causes the strip electrodes ( 102 ), which are in the same place of the order in each spatial period, in the mode of incremental displacement measurement ( 112 ) are charged with the same phase of carrier signals; the reading unit ( 110 ) is further used in the mode of incremental displacement measurement ( 112 ) KN strip electrodes ( 102 ) and output the detected signals, where K is an integer greater than or equal to 1; and the displacement determination unit ( 120 ) is further used to determine the value of the displacement in accordance with the phase of the signal supplied by the reading unit ( 110 ) in the mode of incremental displacement measurement ( 112 ) is determined by using the associated relationship between the phase of the signal and the value of the displacement. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner Folgendes umfasst: einen Signalgenerator (104), der verwendet wird, um die Anregungssignale der Reihe nach in die N Signalleitungen der ersten Gruppe von Signalleitungen (103) in einer Signalisierungsperiode zu laden, nachdem er in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung (111) die Anweisung für eine Messung erhalten hat; wobei die Signalleitungen (103) in der ersten Gruppe und in der zweiten Gruppe von Signalleitungen gleichzeitig mit Trägersignalen der gleichen Signalform geladen werden, nachdem der Signalgenerator (104) in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung (112) die Anweisung für eine Messung erhalten hat, und die Phasendifferenz zwischen den Trägersignalen, die der Reihe nach in Abständen in die Signalleitungen (103) in jeder Gruppe von Signalleitungen geladen werden, 360°/N beträgt. Apparatus according to claim 2, characterized in that the apparatus further comprises: a signal generator ( 104 ) used to sequentially feed the excitation signals into the N signal lines of the first group of signal lines (FIG. 103 ) in a signaling period after being in the mode of absolute displacement measurement ( 111 ) has received the instruction for a measurement; the signal lines ( 103 ) in the first group and in the second group of signal lines are loaded simultaneously with carrier signals of the same waveform after the signal generator ( 104 ) in the mode of incremental displacement measurement ( 112 ) has received the instruction for a measurement, and the phase difference between the carrier signals, which in turn at intervals in the signal lines ( 103 ) in each group of signal lines is 360 ° / N. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner Folgendes umfasst: eine Betriebsartschalteinheit (130), die verwendet wird, um sowohl die Leseeinheit (110) als auch die Verlagerungsbestimmungseinheit (120) in die Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung (112) oder in die Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung (111) zu schalten.Apparatus according to claim 2, characterized in that the apparatus further comprises: a mode switching unit ( 130 ), which is used to both the reading unit ( 110 ) as well as the displacement determination unit ( 120 ) in the mode of incremental displacement measurement ( 112 ) or in the mode of absolute displacement measurement ( 111 ) to switch. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leseeinheit (110) Folgendes umfasst: einen Aufnahmebereich für die absolute Messung (111) und einen Aufnahmebereich für die inkrementelle Messung (112); wobei der Aufnahmebereich für die absolute Messung (111) mindestens einen rechteckigen Erfassungsbereich umfasst, der insgesamt R Streifenelektroden (102) abdeckt, und verwendet wird, um in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung (111) die detektierten Signalkombinationen auszugeben; wobei sich zwischen den rechteckigen Erfassungsbereichen ein nichtleitender Trennbereich befindet; wobei der Aufnahmebereich für die inkrementelle Messung K Erfassungsbereiche von besonderer Form umfasst und jeder Erfassungsbereich N Streifenelektroden (102) abdeckt, um in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung (112) die detektierten Signale auszugeben; und die besonderen Formen in Längsrichtung der Streifenelektroden (102) nicht konstante Amplituden aufweisen.Apparatus according to claim 2, characterized in that the reading unit ( 110 ) Comprising: a recording area for the absolute measurement ( 111 ) and a recording area for the incremental measurement ( 112 ); wherein the recording area for the absolute measurement ( 111 ) comprises at least one rectangular detection area comprising a total of R strip electrodes ( 102 ) and is used in the absolute displacement measurement mode ( 111 ) output the detected signal combinations; wherein there is a non-conductive separation area between the rectangular detection areas; wherein the incremental measurement receiving area comprises K detection areas of a particular shape, and each detection area comprises N stripe electrodes (FIG. 102 ) in the mode of incremental displacement measurement ( 112 ) output the detected signals; and the particular shapes in the longitudinal direction of the strip electrodes ( 102 ) do not have constant amplitudes. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungsbestimmungseinheit (120) Folgendes umfasst: einen Decodierer (121) und einen Tabellenprüfer (122); wobei der Decodierer (121) verwendet wird, um die von der Leseeinheit (110) in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung (111) ausgegebenen Signalkombinationen in binäre absolute Codes zu decodieren und die Codes an den Tabellenprüfer (122) zu übergeben; wobei in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung (112) der Decodierer (121) die Phase der von der Leseeinheit (110) ausgegebenen Signale bestimmt und sie an den Tabellenprüfer (122) übergibt; wobei der Tabellenprüfer (122) verwendet wird, um den zum erhaltenen absoluten Code gehörenden Wert der Verlagerung gemäß der vorgegebenen zugehörigen Beziehung zwischen der Signalkombination und dem Wert der Verlagerung zu bestimmen; und der Tabellenprüfer (122) den der Phase des empfangenen Signals entsprechenden Wert der Verlagerung gemäß der vorgegebenen zugehörigen Beziehung zwischen der Signalphase und dem Wert der Verlagerung bestimmt.Device according to claim 2, characterized in that the displacement determining unit ( 120 ) Comprises: a decoder ( 121 ) and a table checker ( 122 ); the decoder ( 121 ) is used by the reading unit ( 110 ) in the mode of absolute displacement measurement ( 111 ) decoded signal combinations into binary absolute codes and the codes to the table checker ( 122 ) to hand over; wherein in the mode of incremental displacement measurement ( 112 ) the decoder ( 121 ) the phase of the reading unit ( 110 ) and send them to the table checker ( 122 ) passes; the table checker ( 122 ) is used to determine the value of the displacement associated with the obtained absolute code according to the predetermined associated relationship between the signal combination and the value of the displacement; and the table validator ( 122 ) determines the value of the displacement corresponding to the phase of the received signal in accordance with the predetermined associated relationship between the signal phase and the value of the displacement. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass N gleich 4 ist, die Streifenelektroden (102), die in jeder räumlichen Periode an der jeweils gleichen Stelle der Reihenfolge stehen, mit den Signalleitungen in der ersten Gruppe oder zweiten Gruppe von Signalleitungen (103) entsprechend ihrer Stelle in der Reihenfolge verbunden sind; wobei der Signalgenerator (104) in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung (111) das Anregungssignal in einer Signalgenerierungs-Periode der Reihe nach im zeitlichen Multiplex-Verfahren in die vier Signalleitungen in der ersten Gruppe von Signalleitungen (103) lädt; wobei die Signalleitungen in der ersten Gruppe und in der zweiten Gruppe von Signalleitungen in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung (112) gleichzeitig mit Trägersignalen geladen werden und die Phasendifferenz zwischen den Trägersignalen, die der Reihe nach in Abständen in die Signalleitungen in jeder Gruppe von Signalleitungen (103) geladen werden, 90° beträgt.Device according to claim 3, characterized in that N equals 4, the strip electrodes ( 102 ), which are in the same position in the same order in each spatial period, with the signal lines in the first group or second group of signal lines ( 103 ) are connected according to their place in the order; the signal generator ( 104 ) in the mode of absolute displacement measurement ( 111 ) in a signal generation period in sequence in the time division multiplex method in the four signal lines in the first group of signal lines ( 103 ) loads; wherein the signal lines in the first group and in the second group of signal lines in the mode of incremental displacement measurement ( 112 ) are loaded simultaneously with carrier signals and the phase difference between the carrier signals, which are successively spaced at intervals in the signal lines in each group of signal lines ( 103 ) is 90 °. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Anregungssignal ein Impulssignal ist; und das Trägersignal ein trigonometrisches Signal oder ein Rechtecksignal ist.Device according to one of claims 2 to 7, characterized in that the excitation signal is a pulse signal; and the carrier signal is a trigonometric signal or a square wave signal. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis (101) eine flexible Leiterplatte ist und die Streifenelektroden (102) und Signalleitungen (103) auf die Basis mit Hilfe des Rollendruck-Verfahrens aufgebracht sind.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the base ( 101 ) is a flexible printed circuit board and the strip electrodes ( 102 ) and signal lines ( 103 ) are applied to the base by means of the web-fed printing process. Verfahren für kapazitive lineare Verlagerungsmessung, die in der Vorrichtung verwendet wird, die eine Verlagerungsskalierungseinheit (100), eine Leseeinheit (110) und eine Verlagerungsbestimmungseinheit (120) umfasst, wobei die Verlagerungsskalierungseinheit (100) Folgendes umfasst: eine Basis (101), M identische Streifenelektroden (102) und eine erste Gruppe von Signalleitungen (103), wobei M eine ganze Zahl größer oder gleich 4 ist; die M Streifenelektroden (102) auf der Basis in einer Reihe äquidistant angeordnet sind, und jeweils N aufeinanderfolgende Streifenelektroden (102) eine räumliche Periode bilden, wobei die erste Gruppe von Signalleistungen N Signalleitungen (103) umfasst, wobei N eine ganze Zahl größer oder gleich 2 ist; wobei in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung die N Signalleitungen der ersten Gruppe von Signalleitungen (103) in einer Signalgenerierungsperiode der Reihe nach mit Anregungssignalen geladen werden; die Verbindung zwischen jeder Streifenelektrode (102) und der ersten Gruppe von Signalleitungen (103) bewirkt, dass in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung (111) sämtliche Kombinationen von Anregungssignalen, die an allen Verlagerungs-Positionen von der Leseeinheit (110) detektiert werden, voneinander verschieden sind; wobei das Verfahren Folgendes umfasst: die Leseeinheit (110) bewegt sich entlang der M Streifenelektroden (102) und gibt die Signalkombinationen aus, die an den abgedeckten R Streifenelektroden (102) in der Betriebsart der absoluten Verlagerungsmessung (111) detektiert werden, wobei R eine ganze Zahl größer oder gleich N ist; und die Verlagerungsbestimmungseinheit (120) bestimmt den Wert der Verlagerung, der der Signalkombination entspricht, die von der Leseeinheit (110) in der Betriebsart der absoluten Verschiebungsmessung detektiert wird, gemäß der vorgegebenen zugehörigen Beziehung zwischen dem Wert der Verlagerung und der Signalkombination.Capacitive linear displacement measurement method used in the device comprising a displacement scaling unit ( 100 ), a reading unit ( 110 ) and a displacement determination unit ( 120 ), wherein the displacement scaling unit ( 100 ) Comprising: a base ( 101 ), M identical strip electrodes ( 102 ) and a first group of signal lines ( 103 ), where M is an integer greater than or equal to 4; the M strip electrodes ( 102 ) are arranged equidistantly on the basis in a row, and in each case N successive strip electrodes ( 102 ) form a spatial period, the first group of signal powers N signal lines ( 103 ), where N is an integer greater than or equal to 2; wherein, in the mode of absolute displacement measurement, the N signal lines of the first group of signal lines ( 103 ) are loaded in sequence with excitation signals in a signal generation period; the connection between each strip electrode ( 102 ) and the first group of signal lines ( 103 ) causes in the mode of absolute displacement measurement ( 111 ) all combinations of excitation signals which are at all displacement positions of the reading unit ( 110 ) are different from each other; the method comprising: the reading unit ( 110 ) moves along the M strip electrodes ( 102 ) and outputs the signal combinations present on the covered R strip electrodes ( 102 ) in the mode of absolute Displacement measurement ( 111 ), where R is an integer greater than or equal to N; and the displacement determination unit ( 120 ) determines the value of the displacement that corresponds to the signal combination that the reading unit ( 110 ) is detected in the mode of absolute displacement measurement according to the predetermined associated relationship between the value of the displacement and the signal combination. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verlagerungsskalierungseinheit (100) ferner eine zweite Gruppe von Signalleitungen umfasst, wobei die zweite Gruppe von Signalleitungen weitere N Signalleitungen (103) umfasst und in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung (112) die erste Gruppe von Signalleitungen und die zweite Gruppe von Signalleitungen gleichzeitig mit Trägersignalen der gleichen Signalform geladen werden, wobei die Phasendifferenz zwischen den Trägersignalen, die der Reihe nach in Abständen in die Signalleitungen (103) in jeder Gruppe von Signalleitungen (103) geladen werden, 360°/N beträgt; wobei die Verbindung zwischen jeder Streifenelektrode (102) und der ersten Gruppe und zweiten Gruppe von Signalleitungen (103) außerdem bewirkt, dass die Streifenelektroden (102), die in jeder räumlichen Periode jeweils an der gleichen Stelle der Reihenfolge stehen, in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung (112) mit den gleichen Signalphasen geladen werden; wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: die Leseeinheit (110) gibt in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung (112) die an den abgedeckten KN Streifenelektroden (102) detektierten Signale aus, wobei K eine ganze Zahl größer oder gleich 1 ist; die Verlagerungsmesseinheit bestimmt den Wert der Verlagerung entsprechend der Phase des Signals, das von der Leseeinheit (110) in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung ausgegeben wird, gemäß der zugehörigen Beziehung zwischen der Signalphase und dem Wert der Verlagerung.Method according to claim 10, characterized in that the displacement scaling unit ( 100 ) further comprises a second group of signal lines, the second group of signal lines further N signal lines ( 103 ) and in the mode of incremental displacement measurement ( 112 ) the first group of signal lines and the second group of signal lines are loaded simultaneously with carrier signals of the same waveform, the phase difference between the carrier signals being connected in series at intervals in the signal lines ( 103 ) in each group of signal lines ( 103 ) is 360 ° / N; the connection between each strip electrode ( 102 ) and the first group and second group of signal lines ( 103 ) also causes the strip electrodes ( 102 ), which are in the same place of the order in each spatial period, in the mode of incremental displacement measurement ( 112 ) are charged with the same signal phases; the method further comprising: the reading unit ( 110 ) in the mode of incremental displacement measurement ( 112 ) on the covered KN strip electrodes ( 102 ) detected signals, where K is an integer greater than or equal to 1; the displacement measuring unit determines the value of the displacement according to the phase of the signal which is outputted from the reading unit (FIG. 110 ) in the mode of incremental displacement measurement according to the related relationship between the signal phase and the value of the displacement. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Bestimmen des endgültigen Wertes für die Verlagerung durch Kombinieren des Wertes der Verlagerung, der in der Betriebsart der absoluten Messung (111) bestimmt wurde mit dem Wert, der in der Betriebsart der inkrementellen Verlagerungsmessung bestimmt wurde, durch die Verlagerungsbestimmungseinheit (120).A method according to claim 11, characterized in that the method further comprises: determining the final value for the displacement by combining the value of the displacement which in the mode of absolute measurement ( 111 ) was determined by the value determined in the mode of incremental displacement measurement by the displacement determining unit (FIG. 120 ).
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