TW201833517A - 在馬達位置解碼系統中的缺陷偵測 - Google Patents

在馬達位置解碼系統中的缺陷偵測 Download PDF

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Abstract

本發明係關於用於處理自一馬達之一編碼輪獲得之感測器資訊的系統及方法，其等可偵測該感測器資訊中由編碼輪之軌道上的角步進標記、索引標記及/或空白空間之任何者的污染或損壞所引起的缺陷。一步進計數器向表示編碼輪上之角步進標記之數目之一溢位值計數。該步進計數器係與該索引相關聯：當達到該溢位值時，若未偵測到該索引標記，則引發一錯誤；相應地，當偵測到該索引標記時，若該步進計數器未達到該溢位值，則引發一錯誤。該等系統及方法可藉由偵測旋轉方向之一變化且自使該角步進計數器漸增切換至使其漸減而被應用於雙向旋轉馬達及其他器件，且反之亦然。

Description

在馬達位置解碼系統中的缺陷偵測
本發明係關於馬達位置偵測系統，且尤其係關於用於偵測且回報用於判定一馬達位置的一編碼輪中之潛在缺陷的系統。 編碼輪被用於馬達調節中以偵測馬達之速度及旋轉位置或角位置。用於位置偵測之一編碼輪包含一或多個索引標記及/或一或多組均勻大小且均勻間隔之角步進標記。當馬達運行時，編碼輪旋轉。一光偵測器將一光子束投射至該編碼輪上且在該等標記經過該光子束時偵測該等標記。接著，一解碼電腦解譯偵測資訊以判定馬達位置；偵測到索引標記可指示馬達之一完整回轉，而各角步進標記對應於角位置之一漸增度數。 所偵測角馬達位置缺乏精確性可導致馬達效能之一損失且甚至可對馬達造成損壞。編碼輪缺陷可(例如)來自於編碼輪上之粉塵或污垢(其等阻止光子束反射回至光偵測器或產生由光偵測器所偵測到之一寄生反射光子束(即，自有光澤或反射性粉塵反射))或來自於編碼輪之損壞(其影響光子束反射回至光偵測器)。此等缺陷誘發索引偵測之間的一不精確步進計數變化，此繼而引起解碼電腦在旋轉期間記錄下錯誤馬達位置及速度。可偵測編碼輪之各種情況及/或其他偵測缺陷且可產生所需要之偵測系統維護(諸如清洗或修理編碼輪)之警報係有用的。
本發明提供用於偵測(諸如)一編碼輪上之一旋轉器件之位置或速度感測系統中之缺陷的方法、設備及/或系統，其等用於避免馬達效能損失及由不精確馬達位置追蹤所引起之損壞。在一些實施例中，偵測一馬達位置感測系統中之錯誤的一方法可包含：偵測至少一第一角步進信號及一索引信號之邊緣，該第一角步進信號指示一馬達軸之一角位置，該索引信號指示一編碼輪之一索引圍繞馬達軸之一完整回轉，且若偵測到該索引，則該索引信號具有一第一值，且若未偵測到該索引，則該索引信號具有一第二值；及回應於偵測到該等邊緣之一者：接收表示所偵測到之至少該第一角步進信號邊緣之一數目(介於一初始值與一溢位值之間)的一步進計數；產生具有第一值(若該步進計數等於該溢位值)及具有第二值(若該步進計數不等於該溢位值)之一溢位信號；判定該溢位信號與該索引信號是否匹配；及回應於該溢位信號與該索引信號不匹配之一判定而產生指示偵測到該等錯誤之一者的一錯誤信號。 該方法可進一步包含偵測指示角位置之一第二角步進信號之邊緣，該第一角步進信號及該第二角步進信號經正交對準且進一步指示該馬達軸之一旋轉方向，該步進計數表示所偵測到之該第一角步進信號及該第二角步進信號兩者之邊緣數目。當該馬達軸沿一第一方向旋轉時，該初始值可為零且該溢位值可為與編碼輪上之角步進標記之一數目相關聯之一預設最大值，且當該馬達軸沿與該第一方向相反之一第二方向旋轉時，該初始值可為該預設最大值且該溢位值可為零。接收該步進計數可包含以下步驟：若先前偵測到之邊緣之一先前步進計數等於該溢位值，則設定該步進計數等於該初始值；且若先前步進計數不等於該溢位值，若該馬達軸沿第一方向旋轉，則使該先前步進計數漸增以產生步進計數，及/或若該馬達軸沿第二方向旋轉，則使該先前步進計數漸減以產生步進計數。 產生該錯誤信號可包含：若該溢位信號具有第一值，則產生作為指示一預期索引偵測缺失之一第一錯誤信號的錯誤信號，及/或，若該索引信號具有第一值，則產生作為指示在偵測到編碼輪之所有角步進標記之前偵測到索引之一第二錯誤信號的錯誤信號；該方法可進一步包含：回應於該溢位信號及該索引信號之一者或兩者具有第一值之一判定，在連續偵測到該第一角步進信號之邊緣之一者之後即產生將該步進計數重設至該初始值之一重設信號。可在馬達之一運行時間期間偵測到該等邊緣，該運行時間開始於該馬達起動時且包含偵測到該等邊緣之一者，且該方法可進一步包含：回應於產生作為第二錯誤信號之錯誤信號：判定該第二錯誤信號是否先前產生於運行時間期間；回應於該第二錯誤信號不係先前產生於運行時間期間之一判定，忽略所產生之第二錯誤信號；及，回應於該第二錯誤信號係先前產生於運行時間期間之一判定，將所產生之第二錯誤信號發送至經組態以控制馬達之一微處理器。 在另一實施例中，本發明提供用於偵測自一旋轉器件記錄之感測器信號中之錯誤的一系統。該系統可包含：一邊緣偵測電路，其可經操作以偵測至少一第一角步進信號及一索引信號之邊緣，該第一角步進信號指示該器件之一角位置，該索引信號指示一索引圍繞該器件之一完全回轉，且若偵測到該索引則該索引信號具有一第一值，且若未偵測到該索引則該索引信號具有一第二值；一計數器電路，其經耦合至該邊緣偵測電路，該計數器電路可經操作以保持表示偵測到至少該第一角步進信號之邊緣之一者之數目的一步進計數；及一錯誤偵測電路，其經耦合至邊緣偵測電路及計數器電路，該錯誤偵測電路可經操作以偵測錯誤。該錯誤偵測電路可藉由以下步驟來偵測錯誤：回應於偵測到該等邊緣之一者之該數目之任何者：接收步進計數；產生具有第一值(若該步進計數等於一預設溢位值)及具有第二值(若該步進計數不等於該溢位值)之一溢位信號；判定該溢位信號及該索引信號是否匹配；及回應於該溢位信號與該索引信號不匹配之一判定而產生指示偵測到該等錯誤之一者的一第一錯誤信號。 該計數器電路可進一步經操作以保持表示該器件之一回轉數目的一回轉計數，且該系統可進一步包含一第一暫存器，其經電連接至計數器電路且儲存一參考值，其中：在起動該器件時，當該器件自一停止位置開始旋轉時，該計數器電路將該步進計數設定至一第一初始值，將該回轉計數設定至一第二初始值，且將一第三初始值儲存於第一暫存器中以作為參考值；回應於邊緣偵測電路偵測到起動之後出現的該索引信號之邊緣之第一者，該計數器電路將一初始化值儲存於第一暫存器中以作為參考值；及，回應於邊緣偵測電路偵測到該第一角步進信號之邊緣之各者，該計數器電路將該步進計數更新至一新步進計數值，將該回轉計數更新至一新回轉計數值(若該新步進計數等於該溢位值)、至該初始化值或至該新回轉計數值(若第一暫存器中之參考值不等於該第三初始值)，產生指示偵測到該等錯誤之一者的一第二錯誤信號，且，若第一暫存器中之參考值等於該第三初始值，則儲存該新回轉計數值以作為參考值。該錯誤偵測電路可進一步經操作以：當該器件自一停止位置開始旋轉時，判定該第一錯誤信號是否與繼起動該器件後將偵測到的該等錯誤之一第一者相關聯；回應於該第一錯誤信號與該第一錯誤相關聯之一判定，忽略該第一錯誤信號；及回應於該第一錯誤信號不與該第一錯誤相關聯之一判定，發送一警報至一器件控制系統之一組件。 該器件可為一馬達，且該馬達可包含與該馬達之一馬達軸同軸線安置之一編碼輪，該編碼輪包含索引及複數個均勻間隔之角步進標記；藉由監測該編碼輪產生感測器信號，且該溢位值可基於該複數個角步進標記。替代地，該器件可為一旋轉按鈕。 該邊緣偵測電路可經進一步操作以偵測(與該第一角步進信號一起)指示該器件之一旋轉方向的一第二角步進信號之邊緣；當該器件沿一第一方向旋轉時，該溢位值可為一最大值，且當該器件沿與該第一方向相反之一第二方向旋轉時，該溢位值可為零。為保持該步進計數，該計數器電路可經操作以判定一重設條件且以：判定該器件是沿該第一方向還是沿第二方向旋轉；回應於該器件沿第一方向旋轉之一判定，回應於偵測到該第一或第二角步進信號之邊緣之一者而使步進計數漸增，且回應於重設條件而將該步進計數設定至零；且回應於該器件沿第二方向旋轉之一判定，回應於偵測到該第一或第二角步進信號之邊緣之一者而使步進計數漸減，且回應於重設條件而將該步進計數設定至最大值。當感測器信號經記錄沒有錯誤時，最大值可等於在該器件之一完整回轉中可由該邊緣偵測電路偵測到之第一及第二角步進信號之邊緣數目。 在另一實施例中，本發明提供偵測用於馬達控制之感測器信號中之錯誤的一系統。該系統可包含：一邊緣偵測電路，其可經操作以偵測一第一正交信號、一第二正交信號及一索引信號之邊緣，該等第一及第二正交信號指示馬達軸之一角位置及一旋轉方向，且該索引信號指示所偵測之一編碼輪之一索引；一計數器電路，其經耦合至該邊緣偵測電路，該計數器電路可經操作以藉由以下步驟產生一步進計數：回應於偵測到該等第一及第二正交信號之邊緣之一者，將該步進計數朝向一溢位值移動一步進(若該步進計數不等於該溢位值)或將步進計數重設至一初始值(若該步進計數等於該溢位值)，其中當該馬達軸沿一第一方向旋轉時，該初始值經設定至零且該溢位值經設定至一預設最大值，且當該馬達軸沿與該第一方向相反之一第二方向旋轉時，該初始值經設定至該預設最大值且該溢位值經設定至零；及一錯誤偵測電路，其經耦合至該邊緣偵測電路及該計數器電路。該錯誤偵測電路可經操作以藉由以下步驟偵測錯誤：當該步進計數經更新至等於該溢位值時，判定該索引信號是否指示已偵測到一索引；回應於未偵測到該索引之一判定而產生一第一錯誤信號；及回應於偵測到該索引信號之一前緣而產生一第二信號(若該步進計數不等於該溢位值)。 將自下列描述清楚本發明之此等及其他態樣。在描述中，參考形成該描述之一部分之隨附圖式且在隨附圖示中展示本發明之實施例。此等實施例不必要表示本發明之完整範疇且因此，參考本文中之技術方案以解譯本發明之範疇。
在更詳細描述本發明之前，應瞭解本發明不限於所描述之特定態樣。亦應瞭解，本文中所使用之術語僅係用於描述特定態樣之目的且不意欲限制。本發明之範疇將僅藉由申請專利範圍限制。如文中所使用，除非上下文另有明確指示，否則單數形式「一」、「一個」及「該」包括複數態樣。 熟習此項技術者應明白，在不背離本發明概念之情況下，除已描述之修改之外的諸多額外修改亦係可行的。在解譯本發明時，所有術語應依與上下文一致之最廣泛方式來解譯。術語「包括(comprising)」、「包含(including)」或「具有(having)」應解譯為依一非排他性方式提及元件、組件或步驟，因此所提及之元件、組件或步驟可與未明確提及之其他元件、組件或步驟組合。除非上下文另有明確指示，否則提及為「包括」、「包含」或「具有」特定元件之態樣亦視為「基本上由該等元件組成」及「由該等元件組成」。應理解，除非上下文另有明確指示，否則參考一系統或設備描述之本發明之態樣適用於該等方法或反之亦然。 本文中所揭露之數值範圍包含其等之端點。例如，1至10之間的一數值範圍包含值1及10。當針對一指定值揭露一系列數值範圍時，本發明明確考量包含該等範圍之上界及下界的所有組合。例如，1至10之間或2至9之間的一數值範圍意欲包含1至9之間及2至10之間的數值範圍。 本發明係藉由與偵測一馬達位置偵測系統中之編碼輪缺陷相關的特定細節來呈現，但此等細節亦可應用於其他馬達調節系統，及用於監測一馬達的其他參數(諸如馬達速度)。特定而言，下文所描述之實施例的細節可經修改以用於操作與器件回轉之步進計數及/或角旋轉度相關的感測器數據的任何位置偵測器中。因此，本文中的描述不限於應用在偵測與一編碼輪之一缺陷或污染有關的位置感測錯誤以判定一錯誤記錄的馬達位置。 圖1展示用於控制一馬達150之一例示性微控制器100之一方塊圖。微控制器100包含與位於微控制器100中之一微處理器101信號通信之一正交解碼器(QDEC)模組106及一脈寬調變器(PWM)模組105。在此例示性組態中，QDEC 106係包含於一微控制器中。然而，QDEC 106可被用於任何類型的積體電路(IC)器件或可被封裝為其自身的IC。 為控制一馬達(例如，速度、位置)，一控制應用程式產生用於產生馬達之旋轉的信號，且接收及處理由經安裝於馬達軸上之一旋轉感測器模組產生的信號。此旋轉感測器產生經控制應用程式處理以判定馬達之旋轉、速度及/或方向的信號。微處理器100可執行程式指令以實施控制應用程式，且可包含或連接至回饋電路以應用控制信號及接收感測器信號。此回饋電路允許馬達在一閉合迴路系統中操作，以用於馬達之精確速度及定位。微控制器100可包含產生用於操作馬達旋轉之信號之一周邊模組(例如一PWM模組105)。在驅動馬達線圈之前，可藉由功率電晶體(例如MOSFET功率電晶體或任何其他功率電晶體)來放大來自微控制器100的信號(例如電壓、電流)。產生旋轉的信號已為熟習技術者所熟知，且在本發明中將不再進一步討論。 來自旋轉感測器之回饋信號通常不直接由微控制器100之主要微處理器101處理，而是由執行過濾及分析之一周邊模組(例如一QDEC模組106)來處理。此方法大體上係在微處理器101不需要太多CPU頻寬或功率(例如，極高時脈頻率)的情況下依一即時方式處理此等信號的唯一方式。藉由新增額外電路來增大功率將使大量生產時之控制應用程式的材料費用太昂貴。 參考圖1，微控制器100包括一微處理器101，其可存取如PWM模組105及「TIMER+QDEC」正交解碼器106之周邊電路。藉由一系統匯流排120來執行資料交換，該系統匯流排包括將資料自周邊設備載送至微處理器101之一讀取資料匯流排、將資料自微處理器101載送至周邊設備之一寫入資料匯流排、一位址匯流排及用於指示系統匯流排120上之傳送方向的控制信號。由於所有周邊設備共用系統匯流排120之位址匯流排，因此需要解碼此匯流排上所攜載之值以每次選擇一周邊設備。一電路藉由接收位址匯流排(系統匯流排120之部分)且提供選擇信號121、122、123、124來充當一位址解碼器102。周邊電路103、104、105、106讀取此等選擇信號以考慮系統匯流排120上所攜載之值。 晶片上記憶體103儲存微處理器101將處理之控制應用程式軟體(即程式指令)。微處理器100藉由一組不同端子140供電。端子140包括用於為微處理器100供電之實體存取端子(PAD)，其中一些用於提供VDD，一些用於提供GND。一使用者應用程式執行軟體，該軟體可在微處理器之起動(啟動區段)期間載入於晶片上記憶體103內。微處理器101藉由系統匯流排120來提取位於晶片上記憶體103內之軟體。一旦位址匯流排之位址值匹配為晶片上記憶體分配之位址範圍，則選擇晶片記憶體103 (例如，信號123處於作用中)。據此設計位址解碼器102，該位址範圍經硬接線於位址解碼器中。作為一回應，記憶體將對應資料提供至系統匯流排120上，該對應資料由微處理器101讀取且經相應地處理。 該軟體亦可透過中斷信號125來知悉一資料之可用性。當此信號經設定時，其觸發一中斷控制器104。接著，中斷控制器104將該事件之信號直接發送至微處理器101之一專用插腳。一中央中斷模組允許微處理器101上之一單一輸入插腳處理任何數目之中斷。當微處理器101被中斷信號觸發時，其之內部狀態機中斷當前任務處理且藉由系統匯流排120來對中斷控制器104執行一讀取存取以獲得中斷源(周邊設備)。 微處理器100監督一電動馬達150之控制。為獲得回饋資訊，一旋轉感測器160經安裝於馬達之一軸161上或其之附近。為產生旋轉，PWM模組105產生一組信號132。由根據馬達速度產生電信號133及134之旋轉感測器160來偵測該旋轉。為匹配馬達之電壓要求而放大信號132及為適應微控制器100之電壓位準及旋轉感測器之電源供應電路而放大信號133、134已為人所熟知，且因此本發明中不再描述。 存在諸多類型之旋轉感測器，但其等基本上提供相同類型之電信號。若僅提供一信號，則可無法判定旋轉方向。某些感測器提供正交對準之兩種電信號。經處理(解碼)之後，此正交對準提供旋轉方向。與本文中所描述之例示性實施例尤其相關的是，旋轉感測器160可為與一編碼輪協同作用之一光偵測器。例如，編碼輪可經附接至軸161且可與軸同軸線以隨著軸161旋轉，且光偵測器可經定位以將一光子束發射至編碼輪之一表面上，從而將光學微影或其他遮罩結構(例如，槽或孔之一圖案)照射於吸收/偏轉該光子束或將光反射回至光偵測器之表面上。光偵測器產生指示其是否已接收一經反射光子束之感測器信號。 圖2A及圖2B繪示在各自表面上具有步進標記之兩個例示性編碼輪。此等標記(在圖中為黑色)吸收或偏轉來自光偵測器光子束入射之光，且圍繞該等標記之部分將光反射回至光偵測器(或反之亦然)。在圖2A之編碼輪200上，表面202攜載兩個軌道：鄰接編碼輪200之內緣的一索引軌道204及鄰接編碼輪200之外緣的一角步進軌道206。索引軌道204攜載一單一索引標記214；每次當感測器信號包含偵測到索引標記214時，其指示馬達已完成一回轉。角步進軌道206包括複數個均勻大小且均勻間隔之角步進標記216。各角步進標記216表示馬達位置按一所選擇度數漸增而變化。例如，若如繪示般存在八個角步進標記216，則光偵測器每次偵測到角步進標記216之一者指示馬達已旋轉又一45度。 參考圖2B，編碼輪250具有一表面252，其包含具有如上文所描述之一索引標記264的一索引軌道254，且其進一步包含兩個角步進軌道256、258，其中一第一角步進軌道256之角步進標記266與一第二角步進軌道258之角步進標記268正交對準。當使用單獨感測器信號監測角步進軌道256、258時，該正交對準允許使用角步進標記266、268之前緣來偵測馬達之旋轉方向。例如，當偵測到第一(外)角步進軌道256之一第一角步進標記266之前緣時，若未偵測到第二(內)角步進軌道258之對應對準第二角步進標記268，則馬達沿順時針方向旋轉，且若偵測到第二角步進標記268，則馬達沿逆時針方向旋轉。 參考圖3A至圖3C，污染物及損壞可影響是否適當地偵測到一編碼輪300之表面302上之光微影(即標記)。污染物及損壞可產生三種類型之錯誤。圖3A展示一第一錯誤類型，其中索引標記304被一缺陷310遮蔽且未在感測器信號中偵測到。QDEC模組可數不清回轉數目且誤報馬達之位置及/或回轉數目。圖3A展示一第二錯誤類型，其中索引軌道306上之一缺陷312類似索引標記304，從而引起QDEC模組偵測到一假索引且在馬達實際完成回轉之前算作馬達之一回轉。圖3C展示一第三錯誤類型，其中一或多個缺陷314遮蔽相位對準之角步進標記308、309之一者或兩者，使得QDEC模組未記錄其等，從而引起馬達位置及/或速度之誤報。儘管已有解決方法可偵測到一錯誤類型(特定而言之，錯誤類型一：「缺失索引」)且可能可偵測到一第二錯誤類型(特定而言之，錯誤類型三：「缺失一相位」)之特定子組，然本系統可正確地偵測到單向馬達及雙向馬達中之所有三種錯誤類型。 圖4繪示一QDEC模組402之一例示性邏輯實施方案400，該QDEC模組藉由以下步驟來識別如上文所描述之感測器信號中之三種類型之任何者之錯誤(即，由編碼輪缺陷所引起)：保持索引偵測之間的角步進偵測之一計數；將該計數與一或多個所儲存參考值及該索引信號之值比較；且若特定預期值不匹配比較結果，則產生一錯誤信號。QDEC模組402可向下游連接至接收原始或經調節旋轉感測器信號450、452、454之任何適合QDEC過濾電路458及/或信號同步電路456，或QDEC模組402可經直接耦合至旋轉感測器輸出。QDEC模組402可接收對應於索引軌道、第一角步進軌道及第二角步進軌道之各者的一不同感測器信號。在各種實施例中，產生針對一第一相位(相位A，其與感測編碼輪之外軌道上之角步進標記相關聯)之信號資料的(圖1之)一感測器輸出133可由信號調節電路(圖中未展示) (其具有產生針對一第一感測器信號450之一所要資料格式的組合邏輯)調節；依相同方式，針對一第二相位(相位B，其與感測編碼輪之內軌道上之角步進標記相關聯)及索引信號(其與感測編碼輪之內軌道上之索引標記相關聯)的(圖1之)感測器輸出134、135可經調節以分別產生所要格式之第二感測器信號452及第三感測器信號454。在一些實施例中，各感測器信號可經解譯為具有一高值或一低值；在編碼輪之表面具有反射性且該等標記不具有反射性之情況中，當旋轉感測器之光子束未入射於一對應標記上時，各軌道之感測器信號較高，且當對應軌道上之一標記旋轉至光子束路徑中時，感測器信號切換至較低。 QDEC模組402可包含或存取一或多個暫存器，該等暫存器可儲存參考值以用於下文中所描述之比較。該等暫存器可儲存相關比較所需要之一預定數目之資料位元，諸如16位元或32位元。在一些實施例中，一第一暫存器404及一第二暫存器406可協作以儲存至少一角計數參考值，且進一步視需要儲存一回轉計數參考值。暫存器404、406之位元可經劃分使得暫存器404、406之各者之一第一部分440、460具有與角步進計數相同之長度(即位元數目)且暫存器404、406之各者之一第二部分442、462具有與回轉計數相同之長度。對應暫存器404、406之第一部分440、460可含有最高有效位元且第二部分442、462可含有最低有效位元。因此，角步進計數及回轉計數之各者的第一參考值可經程式化至第一暫存器404中，且角步進計數及回轉計數之各者的第二參考值(其等可相同於或不同於對應第一參考值)可經程式化至第二暫存器406中。在一例示性實施例中，所儲存參考值可為角步進計數及回轉計數之最大值或溢位值。 QDEC模組402進一步包含具有保持角步進計數(例如，如儲存一暫存器中之一值)之組合邏輯的一角計數器408及具有保持回轉計數(例如，如儲存於一暫存器中之一值)之組合邏輯的一回轉計數器410。QDEC模組402至少自相位A信號450且視需要亦自相位B信號452及/或一系統時脈信號(圖中未展示)產生一計數更新信號412。QDEC模組402亦產生表示馬達之旋轉方向的一方向信號414及指示角步進計數之值應經重設至一開始值(例如，當第三感測器信號454指示偵測到索引標記)的一重設信號416。信號412至416經輸送至角步進器408。計數更新信號412及重設信號416各引起角步進器408修改角步進計數值。該修改可取決於方向信號414之值：若馬達沿一第一方向旋轉，則角計數器408可回應於計數更新信號412而使角步進計數漸增，且可回應於重設信號416而將角步進計數設定至零；若馬達沿一第二方向旋轉，則角步進器408可回應於計數更新信號412而使角步進計數漸減，且可回應於重設信號416而將角步進計數設定至儲存於暫存器404中之參考值(例如，最大值)。 角計數器408可進一步包含用於將角步進計數值與儲存於暫存器404、406中之對應參考值之一者或兩者比較且回應於該(等)比較之結果而採取行動的組合邏輯。可藉由使用一升高時脈信號協調該等操作來使該等比較及行動與QDEC模組402之其他操作同步。在一實施例中，暫存器404、406之第一部分440、460可各儲存自零往上數之一預設最大值(其為角步進計數之預期值)，其等應具有一個以上完整馬達回轉；因此，角步進計數之參考值與在編碼輪之一回轉期間經過感測系統之角步進標記數目相關聯。角步進器408可自方向信號414判定馬達係沿第一方向旋轉、將角步進計數值與第一暫存器404之第一部分440中之參考值比較，且若該等值匹配，則產生一溢位信號420。例如，編碼角步進計數值及參考值之信號可為一或多個XNOR閘極之輸入，該等XNOR閘極逐位元比較對應暫存器中之值以判定對等性，且XNOR閘極輸出可經饋送至產生溢位信號420之一全域AND閘極中；溢位信號420正常情況下較低且當角步進計數等於預設最大值時切換至較高。依此相同方式，角計數器408可自方向信號414判定馬達係沿第二方向旋轉、判定角步進計數值是否為零且若果真如此，產生溢位信號420。上述實例之XNOR閘極可經連接至判定是否將所儲存參考值或一零值輸入至XNOR閘極中以用於與角步進計數值比較之其他組合邏輯。如所繪示，溢位信號420可經發送至QDEC模組402及回轉計數器410。 如上文所描述般儲存一預設溢位值將允許該系統與具有若干(不係二之冪)角步進標記之編碼輪一起使用。在其中編碼輪的確具有2^x個角步進標記之實施例中，可儲存具有x位元之一長度的角步進值，使得可儲存之角步進計數器之最大值等於角步進標記之數目(或更特定而言之，等於(2^x) - 1，其中暫存器儲存自零往上數之值)。此將創造一自然溢位條件，其中角計數器408可在暫存器達到其之最大可儲存值(即，所有位元為1)時產生溢位信號。 如上文所描述，回應於判定角步進計數處於溢位狀態(即，當漸增時，角步進計數值等於最大值，或當漸減時，其等於零)，角計數器408可進一步重設角步進計數。在一實施例中，角計數器408可包含用於回應於溢位條件而重設角步進計數的組合邏輯。在另一實施例中，QDEC模組402可藉由發送重設信號416至角計數器408來回應接收溢位信號420。依一類似方式，判定角步進計數值等於經儲存於第一暫存器404或第二暫存器406中之參考值可引起產生一對應中斷信號444、464。中斷信號444、464可被發送至馬達控制系統之另一組件，以引起馬達控制系統基於匹配值所指示之馬達條件來採取行動。 回轉計數器410可包含用於回應於接收溢位信號420而更新回轉計數的組合邏輯；因此，可在每次當該系統追蹤到編碼輪之一完整回轉時，更新該回轉計數。當馬達沿第一方向旋轉時，可使回轉計數漸增，且當馬達沿第二方向旋轉時，可使回轉計數漸減。在一實施例中，回轉計數器410接收方向信號414，而在另一實施例中，回轉計數器410使用溢位信號中之一經編碼值來判定旋轉方向。在一些實施例中，回轉計數器410可進一步接收指示偵測到索引標記之一索引偵測信號(圖中未展示)，且可回應於該索引偵測信號來更新回轉計數。 回轉計數器410可進一步包含用於比較回轉計數值與經儲存於暫存器404、406中之對應參考值之一者或兩者且回應於該(等)比較之結果而採取行動的組合邏輯。可藉由使用一升高時脈信號或溢位信號420來協調該等操作來使該等比較及行動與QDEC模組402之其他操作同步。在一實施例中，暫存器404、406之第二部分442、462可儲存回轉計數之一預設最大值；因此，與角步進計數一樣，可監測回轉計數之一溢位條件。回轉計數器410可藉由將回轉計數值設定至零(當馬達沿第一方向旋轉)或至經儲存於暫存器404、406之一者中之預設最大值(當馬達沿第二方向旋轉)來重設回轉計數值。在一些實施例中，馬達控制系統之另一組件可追蹤馬達之回轉數目，或基於QDEC模組402偵測到一完整回轉之數目而採取一些其他行動；因此，每次當回轉計數達到其之所儲存溢位值時，回轉計數器410可產生輸送至適當組件之一中斷信號430。 在一些實施例中，經儲存於暫存器404、406之一者中之回轉計數器參考值可被用於協調馬達起動時之錯誤偵測。例如，在馬達起動時，若馬達沿第一方向旋轉，則回轉計數可被設定至零，且若馬達沿第二方向旋轉，則回轉計數可被設定至最大值(儲存於第一暫存器404之第二部分442中)。回轉計數值亦可係儲存於回轉計數器410之一參考暫存器(圖中未展示)中。當回轉計數器410自角計數器408接收溢位信號420時，回轉計數器410可更新回轉計數值，且接著檢查參考暫存器中之值。若該值仍為最初儲存值，則此意謂當前之溢位條件係馬達起動之後所偵測到的第一次溢位，回轉計數器410可儲存經更新回轉計數值以作為參考暫存器中的新值。若該參考值不係最初儲存值，則此意謂角步進計數已溢位一次以上，且仍未偵測到索引標記；回轉計數器410可經由中斷信號464來指示QDEC模組402或馬達控制系統之另一組件存在一類型3錯誤(缺失索引標記)。在一些實施例中，若參考值既不為零也不為最大值，則回轉計數器410可比較經更新回轉計數值與參考值，且若該等值不相同則指示一錯誤(即，馬達已在未偵測到索引標記之情況下完成另一回轉)。 QDEC模組402可進一步包含用於偵測上文所描述之類型之任何者之一錯誤的其他組合邏輯。在一些實施例中，可(諸如)在一XOR閘極中比較溢位信號420與索引信號454以產生一錯誤信號432。當溢位信號420與索引信號454具有相同值時，錯誤信號432較低——此發生於角步進計數低於預設值且未偵測到索引標記時及角步進計數等於預設值且偵測到索引標記時(即，馬達已完成經正確偵測到之一回轉)。當溢位信號420與索引信號454具有不同值時，錯誤信號432切換至較高——此發生於角步進計數達到最大值(或最小值)且未偵測到索引標記時(指示一錯誤類型1)及偵測到索引標記且角步進計數不具有預期值時(指示一錯誤類型2或錯誤類型3)。QDEC模組402可發送錯誤信號432，且亦可發送方向信號434及其他信號至馬達控制系統之其他組件。 一QDEC模組(諸如圖1之QDEC模組106及圖4之QDEC模組402)可包含經電互相連接之邊緣偵測電路、計數器電路及錯誤偵測電路，其等協作以處理如上文所描述之感測器信號，(在一些實施例中)產生圖5之例示性時序圖。在此實例中，第一感測器波形500對應於圖1之信號133之波形且表示圖4之相位A信號450，第二感測器波形502對應於圖1之信號134之波形且表示圖4之相位B信號452，且第三感測器波形504對應於圖1之信號135之波形且表示圖4之索引信號454。每次當相位波形500、502之一者之值改變時，將使表示角計數器之值的一波形506漸增。應注意，在圖5及後續圖中，波形500、502、504、506經簡化以更好地繪示變化值；事實上，每回轉一次，相位波形500、502之值之一者(且因此導致角步進器之值)改變非常多次(可能成百上千次)。亦預期，可(例如)透過一邊緣削減電路來處理原始感測器信號(例如，圖1之信號133至135)以產生相位信號及對應波形500、502，其等使用一較少量數值變化來表示編碼輪上之標記偵測。當角計數器之值達到預設最大值507 (例如，在時間T2時)時，由波形510表示之溢位信號自低切換至高。每次當偵測到索引標記時，可使表示一回轉計數器之值的一波形508漸增(即，索引標記之後緣上之波形504自低切換至高)。 一波形512可表示上文所描述之錯誤信號。由於其係藉由波形504 (索引信號) (或其之一反演，如圖中所展示)與波形510 (溢位信號)之XOR產生的，因此當反演波形504及波形510之一者但非兩者較高時，波形512自低切換至高。波形512切換至高可反映存在產生三種錯誤類型之任何者的一缺陷。圖5之時序圖中繪示偵測到三種錯誤類型之諸多非限制性實例。在時間T1時，當在角計數器達到最大值之前偵測到索引標記時產生下文進一步討論之一錯誤520。在時間T3及T4時，兩個角步進軌道中之經遮蔽角步進標記引起一類型3之錯誤530，其中未偵測到角步進；因此，角步進計數未漸增，且在下一索引標記偵測(時間T5)時，由於波形510仍較低，因此波形512切換至高。在時間T6時，偵測到一假索引標記，從而產生一類型2之錯誤540，其中由於角步進計數不完整，因此提前之索引偵測將波形512拉高。在時間T7時，由於假索引標記偵測重設角步進計數，錯誤540亦引起一錯誤，因此在角步進計數值達到最大值之前到達下一精確索引標記偵測。最後，在時間T8時，未偵測到一經遮蔽索引標記，從而產生一類型1之錯誤550，其中角計數器達到最大值，將波形510拉高，此繼而將波形512拉高；在一些實施例中，由於未偵測到索引標記以重設角步進計數，因此可允許其持續增大。 可在起動馬達之後第一次偵測到時間T1時之錯誤520。然而，QDEC模組可不能在馬達起動時知道其之位置，且馬達可部分處於一回轉中。此初始位置將引起旋轉感測器在角步進計數完整之前第一次偵測到索引標記，從而產生一類型3之錯誤。在一些實施例中，若錯誤520係一類型3錯誤，則可忽略錯誤520；此外，可藉由在第一次偵測到索引標記時(即，時間T1時)重設角步進計數器來將索引標記之第一次偵測(即，時間T1時)用於使角步進計數器與索引標記位置同步。可正常處理所有隨後偵測到之錯誤。 當波形512較高時，QDEC模組可發送一警報至微處理器及/或一使用者器件；該處理器接收該警報之後，可採取糾正行動，諸如產生且輸送一使用者警報及/或在一效能日誌中產生指示偵測到一錯誤且編碼輪可需要維護之一輸入。 本偵測方法可用於雙向馬達中，其中該等方法可導致馬達旋轉方向變化且可導致引起一個以上感測器信號似乎依相同時脈循環轉換之錯誤(諸如編碼輪上之不精確光學微影及電傳輸延遲)。使用如上文所描述般產生之信號，一系統可實施一雙狀態機，其包含對馬達沿一第一方向旋轉時之感測器信號作出反應之一「預期索引」及對馬達沿一第二相反方向旋轉時之感測器信號作出反應之一「待定索引」。圖6繪示操作馬達時，隨著時間過去之展現此錯誤偵測方案之一系列波形。波形600表示藉由偵測如上文所描述之角步進標記而產生之相位A信號且波形602表示同樣產生之相位B信號。類似地，波形604表示索引信號，波形606表示角步進計數，且波形608表示一回轉計數器。如所繪示，當馬達沿第一方向旋轉時，可使角步進計數漸增至一最大值，且當馬達沿第二方向旋轉時，可使其漸減至一最小值(例如，零)。當馬達沿第一方向旋轉時，重設角步進計數意謂將該計數設定至零，且當馬達沿第二方向旋轉時，將其設定至最大值。 在「預期索引」狀態下，角步進計數器往上數至最大值。若在角步進計數達到最大值時未偵測到索引標記，則「預期索引」波形612切換至(或保持)高。重設角步進計數，且在該等相位信號之一者之下一變化時，若偵測到索引標記且「預期索引」較高，則系統正常工作且重設「預期索引」；否則，產生一類型1「缺失索引」錯誤信號。「預期索引」可保持高直至偵測到索引標記。同時，每次當角步進計數達到最大或最小值且經重設時，產生另一類型1錯誤。 在「待定索引」狀態下，角步進計數器往下數至一最小值(通常為零)。當偵測到索引標記時，「待定索引」波形614切換至高；當偵測到波形600、602之一者之下一邊緣時，波形614切換回低；若在「待定索引」較高時重設角步進計數，則偵測系統正常工作。若角步進計數在「待定索引」較低時達到其之最小值且重設，則存在一類型2或類型3錯誤且產生一錯誤信號。 旋轉方向可藉由一方向標誌來追蹤且藉由波形610來表示，且當馬達沿第一方向旋轉時，其具有一低值，且當馬達沿第二方向旋轉時，其具有一高值。旋轉方向可在馬達起動時假定或可藉由識別首先偵測到相位信號之前緣/後緣之哪一者來判定——例如，若相位A信號在相位B信號之前改變至高(或至低(若該等信號之一者開始很高))，則馬達沿第一方向旋轉。當QDEC模組偵測相位信號之一者之值之兩個連續變化時，可在未偵測到另一者之值之一變化的情況下識別一方向變化。例如，在時間T7時，QDEC模組偵測相位A信號(波形600)在切換至高之後切換至低，而相位B信號(波形602)保持低。方向標誌可經切換至高以指示改變至第二方向。當方向標誌較高時，使角步進計數漸減直至其在預期出現一索引標記時(例如，圖6之時間T8至T12時)達到最小值。若(例如，在時間T8及T9時)接收到索引標記，則偵測系統正常工作，但若非如此，則(例如，在時間T10至T12時) QDEC模組產生一錯誤。接著，角步進計數經重設至最大值。 當馬達沿第一方向旋轉(即，波形610較低)時，波形612追蹤系統何時進入「預期索引」狀態、所追蹤之信號何時切換至高。當偵測到索引標記且系統退出「預期索引」狀態時(例如，在時間T6時)，波形612所追蹤之信號切換至低。每次當角步進計數偏離其之重設值而系統處於「預期索引」狀態時(例如，在時間T3、T4及T5時)，QDEC模組可產生一錯誤616。當馬達沿第二方向旋轉(即，波形610較高)時，波形614追蹤系統何時進入及退出「待定索引」狀態。每次當偵測到索引標記時(例如，在時間T8、T9及T13時)，所追蹤信號切換至高，且當角步進計數重設時，所追蹤信號切換至低。若在「待定索引」較低時角步進計數經重設，則索引標記及角步進計數脫離對準，且QDEC模組在角步進計數重設至較低時(例如，在時間T13時)產生一錯誤616。 在馬達起動時，QDEC模組可不知悉馬達之開始位置及旋轉方向且可開始於一「初始化模式」，在該「初始化模式」中，角步進計數不可與索引標記之位置相關聯(即，同步)直至第一次偵測到索引標記。參考圖7，一初始化程序可用於檢查類型3之錯誤(缺失索引標記)，直至QDEC模組可使角步進計數與索引位置同步。圖7之時序圖所描述之系統依與圖6之時序圖所描述之系統相同之方式操作。因此，波形700表示相位A信號，波形702表示相位B信號，波形704表示索引信號，波形706表示角步進計數(其具有一溢位值OVF)，波形708表示回轉計數器(其具有一最大值MAX)，波形710表示方向信號，波形712表示「預期」索引信號，波形714表示「待定」索引信號且具有指示所產生之錯誤之標記716。當馬達沿第一方向旋轉時，可使角步進計數及回轉計數漸增至各自之最大值，且當馬達沿第二方向旋轉時，可使其等漸減至一最小值(例如，零)。當馬達沿第一方向旋轉時，重設角步進計數及回轉計數意謂將該計數設定至零，且當馬達沿第二方向旋轉時，將其設定至各自之最大值。 在該實例中，馬達在時間T1時起動，且最初沿第二方向旋轉；因此，角步進計數及回轉計數經初始化具有其等各自之最大值且在相關信號變化時漸減，且未使用「預期」索引狀態(但在T10時索引標記之第一次偵測之前，索引標記位置未知)。在時間T2時，雖然仍未偵測到索引標記，但第一角步進溢位條件出現。自一錯誤偵測立場來看，忽略此第一溢位：重設角步進計數，使回轉計數漸減，且儲存新回轉計數值「MAX-1」以作為如上文所描述之一參考值，但未產生錯誤。接著，在時間T3時，一第二溢位條件出現但仍未偵測到索引標記，且當系統在使回轉計數漸減之後判定新回轉計數不等於先前所儲存之參考值時，系統產生指示編碼輪在未出現任何標記之情況下完成一完全回轉之一錯誤716。 時間T4、T5及T6時之信號變化展示即使馬達方向迅速變化仍保持該等計數器。自時間T6開始，馬達沿第一方向旋轉，因此各計數將漸增且系統處於「待定」索引狀態。在時間T7時，達到另一溢位且仍未偵測到索引標記。然而，馬達現在沿與起動時其之方向相反之方向旋轉，且回轉計數漸增之後，其之新值等於先前所儲存之參考值(即，第一次完整旋轉之後的值)，因此不產生一錯誤716。錯誤716產生於時間T8及T9時所達到之溢位時，其中回轉計數器在時間T8時達到其之最大值且接著在時間T9時重設至零。在時間T10時，最後在波形702之邊緣處偵測到索引標記，且在(時間T11時)偵測到(波形700之)下一邊緣時，角步進計數經重設且最後與索引標記位置同步。接著，錯誤偵測正常進行。 本發明之系統、器件及方法基於來自旋轉感測器之一或多個輸入來提高一旋轉器件之安全性、速度可靠性且改良其之位置量測。特定而言之，本發明提供偵測感測器資訊中之錯誤的控制程序，該感測器資訊與該器件在如所描述之操作期間之角步進及回轉相關。例示性方法提供一馬達之錯誤偵測之詳細描述，且其等尤其針對裝備有具有至少一索引軌道及至少一角步進軌道(且在一些實施例中，具有正交對準之兩個角步進軌道)之一編碼輪的一馬達。然而，該等方法及器件亦可用於一旋轉旋鈕或旋轉按鈕(例如，用於一收音機之音量控制的一電位計)及受產生角及/或回轉資訊之感測器監測之任何其他旋轉器件的感測器資訊之錯誤偵測。
100‧‧‧微控制器
101‧‧‧微處理器
102‧‧‧位址解碼器
103‧‧‧晶片上記憶體
104‧‧‧中斷控制器
105‧‧‧脈寬調變器(PWM)模組
106‧‧‧正交解碼器(QDEC)模組
120‧‧‧系統匯流排
121‧‧‧選擇信號
122‧‧‧選擇信號
123‧‧‧選擇信號
124‧‧‧選擇信號
125‧‧‧中斷信號
132‧‧‧信號
133‧‧‧電信號
134‧‧‧電信號
135‧‧‧感測器輸出
140‧‧‧端子
150‧‧‧電動馬達
160‧‧‧旋轉感測器
161‧‧‧軸
200‧‧‧編碼輪
202‧‧‧表面
204‧‧‧索引軌道
206‧‧‧角步進軌道
214‧‧‧索引標記
216‧‧‧角步進標記
250‧‧‧編碼輪
252‧‧‧表面
254‧‧‧索引軌道
256‧‧‧角步進軌道
258‧‧‧角步進軌道
264‧‧‧索引標記
266‧‧‧角步進標記
268‧‧‧角步進標記
300‧‧‧編碼輪
302‧‧‧表面
304‧‧‧索引標記
306‧‧‧索引軌道
308‧‧‧角步進標記
309‧‧‧角步進標記
310‧‧‧缺陷
312‧‧‧缺陷
314‧‧‧缺陷
400‧‧‧邏輯實施方案
402‧‧‧QDEC模組
404‧‧‧第一暫存器
406‧‧‧第二暫存器
408‧‧‧角計數器
410‧‧‧回轉計數器
412‧‧‧計數更新信號
414‧‧‧方向信號
416‧‧‧重設信號
420‧‧‧溢位信號
430‧‧‧中斷信號
432‧‧‧錯誤信號
434‧‧‧方向信號
440‧‧‧第一部分
460‧‧‧第一部分
442‧‧‧第二部分
444‧‧‧中斷信號
462‧‧‧第二部分
464‧‧‧中斷信號
450‧‧‧旋轉感測器信號
452‧‧‧旋轉感測器信號
454‧‧‧旋轉感測器信號
456‧‧‧信號同步電路
458‧‧‧QDEC過濾電路
500‧‧‧第一感測器波形
502‧‧‧第二感測器波形
504‧‧‧第三感測器波形
506‧‧‧波形
507‧‧‧預設最大值
508‧‧‧波形
510‧‧‧波形
512‧‧‧波形
520‧‧‧錯誤
530‧‧‧錯誤
540‧‧‧錯誤
550‧‧‧錯誤
600‧‧‧波形
602‧‧‧波形
604‧‧‧波形
606‧‧‧波形
608‧‧‧波形
610‧‧‧波形
612‧‧‧波形
614‧‧‧波形
616‧‧‧錯誤
702‧‧‧波形
704‧‧‧波形
706‧‧‧波形
708‧‧‧波形
710‧‧‧波形
712‧‧‧波形
714‧‧‧波形
716‧‧‧標記
下文中將參考隨附圖式描述本發明，其中相同元件符號指示相同元件。 圖1係根據本發明之一例示性微控制器之一方塊圖，該微控制器具有經組態以偵測一編碼輪中之缺陷的一正交解碼器(QDEC)。 圖2A係具有一索引軌道之一例示性非正交編碼輪之一前視圖。 圖2B係具有一索引軌道之一例示性雙軌正交編碼輪之一前視圖。 圖3A至圖3C係展現不同類型缺陷的圖2B之編碼輪之前視圖。 圖4係根據本發明之用於偵測自一缺陷編碼輪獲得之馬達操作資訊中之缺陷的一系統之一邏輯圖。 圖5係根據本發明之正交感測器及一正交解碼器(「QDEC」)之輸入波形及內波形的一圖，該正交解碼器經組態以一編碼輪中之缺陷。 圖6係根據本發明之正交感測器及一正交解碼器(「QDEC」)之輸出波形的一圖，該正交解碼器經組態以偵測用於一雙向馬達之一編碼輪中的缺陷。 圖7係根據本發明之正交感測器及一正交解碼器(「QDEC」)之輸出波形的一圖，該正交解碼器經組態以在QDEC之一初始化程序期間偵測一編碼輪中之缺陷。

Claims (15)

  1. 一種偵測一馬達位置感測系統中之錯誤的方法，該方法包括： 偵測至少一第一角步進信號及一索引信號之邊緣，該第一角步進信號指示一馬達軸之一角位置，該索引信號指示一編碼輪之一索引圍繞該馬達軸之一完整回轉，且若偵測到該索引，則該索引信號具有一第一值，且若未偵測到該索引，則該索引信號具有一第二值；及 回應於偵測到該等邊緣之一者： 接收表示所偵測到之至少該第一角步進信號之邊緣之一數目之一步進計數，該數目介於一初始值與一溢位值之間； 產生具有該第一值(若該步進計數等於該溢位值)及具有該第二值(若該步進計數不等於該溢位值)之一溢位信號； 判定該溢位信號與該索引信號是否匹配；及 回應於該溢位信號與該索引信號不匹配之一判定而產生指示偵測到該等錯誤中之一者之一錯誤信號。
  2. 如請求項1之方法，進一步包括偵測指示該角位置之一第二角步進信號之邊緣，該第一角步進信號及該第二角步進信號經正交對準且進一步指示該馬達軸之一旋轉方向，該步進計數表示所偵測到之該第一角步進信號及該第二角步進信號兩者之邊緣之該數目。
  3. 如請求項2之方法，其中當該馬達軸沿一第一方向旋轉時，該初始值係零，且該溢位值係與該編碼輪上之角步進標記之一數目相關聯之一預設最大值，且當該馬達軸沿與該第一方向相反之一第二方向旋轉時，該初始值係該預設最大值且該溢位值係零，且其中接收該步進計數包括： 若先前所偵測到之邊緣之一先前步進計數等於該溢位值，則設定該步進計數等於該初始值； 若該先前步進計數不等於該溢位值，則： 若該馬達軸沿該第一方向旋轉，則使該先前步進計數漸增以產生該步進計數；及 若該馬達軸沿該第二方向旋轉，則使該先前步進計數漸減以產生該步進計數。
  4. 如請求項1之方法，其中產生該錯誤信號包括： 若該溢位信號具有該第一值，則產生作為指示該索引之一預期偵測缺失之一第一錯誤信號的該錯誤信號；及 若該索引信號具有該第一值，則產生作為指示在偵測到該編碼輪之所有角步進標記之前偵測到該索引之一第二錯誤信號的該錯誤信號； 該方法進一步包括：回應於該溢位信號及該索引信號之一者或兩者具有該第一值之一判定，在連續偵測到該第一角步進信號之該等邊緣之一者之後即產生將該步進計數重設至該初始值之一重設信號。
  5. 如請求項4之方法，其中在該馬達之一運行時間期間偵測該等邊緣，該運行時間開始於該馬達起動時且包含偵測到該等邊緣之該一者，該方法進一步包括：回應於產生作為該第二錯誤信號之該錯誤信號： 判定該第二錯誤信號是否係先前產生於該運行時間期間； 回應於該第二錯誤信號不係先前產生於該運行時間期間之一判定，忽略所產生之該第二錯誤信號；及 回應於該第二錯誤信號係先前產生於該運行時間期間之一判定，將所產生之該第二錯誤信號發送至經組態以控制該馬達之一微處理器。
  6. 一種用於偵測自一旋轉器件記錄之感測器信號中之錯誤的系統，該系統包括： 一邊緣偵測電路，其可經操作以偵測至少一第一角步進信號及一索引信號之邊緣，該第一角步進信號指示該器件之一角位置，該索引信號指示一索引圍繞該器件之一完全回轉，且若偵測到該索引，則該索引信號具有一第一值，且若未偵測到該索引，則該索引信號具有一第二值； 一計數器電路，其經耦合至該邊緣偵測電路，該計數器電路可經操作以保持表示偵測到至少該第一角步進信號之該等邊緣之一者之一數目之一步進計數；及 一錯誤偵測電路，其經耦合至該邊緣偵測電路及該計數器電路，該錯誤偵測電路可經操作以藉由以下步驟來偵測該等錯誤：回應於偵測到該等邊緣之一者之該數目之任何者： 接收該步進計數； 產生具有該第一值(若該步進計數等於一預設溢位值)及具有該第二值(若該步進計數不等於該溢位值)之一溢位信號； 判定該溢位信號與該索引信號是否匹配；及 回應於該溢位信號與該索引信號不匹配之一判定而產生指示偵測到該等錯誤中之一者之一第一錯誤信號。
  7. 如請求項6之系統，其中該計數器電路可經進一步操作以保持表示該器件之一回轉數目之一回轉計數。
  8. 如請求項7之系統，進一步包括一第一暫存器，其經電連接至該計數器電路且儲存一參考值，其中： 在起動該器件時，當該器件自一停止位置開始旋轉時，該計數器電路將該步進計數設定至一第一初始值，將該回轉計數設定至一第二初始值，且將一第三初始值儲存於該第一暫存器中以作為該參考值； 回應於該邊緣偵測電路偵測到該起動之後出現之該索引信號之該等邊緣之該第一者，該計數器電路將一初始化值儲存於該第一暫存器中以作為該參考值；及 回應於該邊緣偵測電路偵測到該第一角步進信號之該等邊緣之各者，該計數器電路： 將該步進計數更新至一新步進計數值； 若該新步進計數值等於該溢位值，則： 將該回轉計數更新至一新步進計數值； 若該第一暫存器中之該參考值不等於該第三初始值，則將該回轉計數更新至該初始化值或至該新回轉計數值，產生指示偵測到該等錯誤中之一者之一第二錯誤信號；及 若該第一暫存器中之該參考值等於該第三初始值，則該計數器電路儲存該新回轉計數值以作為該參考值。
  9. 如請求項6之系統，其中該錯誤偵測電路可經進一步操作以： 當該器件自一停止位置開始旋轉時，判定該第一錯誤信號是否與繼該器件之一起動後將偵測到之該等錯誤中之一第一者相關聯； 回應於該第一錯誤信號與該第一錯誤相關聯之一判定，忽略該第一錯誤信號；及 回應於該第一錯誤信號不與該第一錯誤相關聯之一判定，發送一警報至一器件控制系統之一組件。
  10. 如請求項6之系統，其中該器件係一馬達。
  11. 如請求項10之系統，其中一編碼輪包括與該馬達之一馬達軸同軸線安置之該索引，該編碼輪包括複數個均勻間隔之角步進標記，且藉由監測該編碼輪來產生該等感測器信號，該溢位值係基於該複數個角步進標記。
  12. 如請求項6之系統，其中該器件係一旋轉按鈕。
  13. 如請求項6之系統，其中： 該邊緣偵測電路經進一步操作以偵測與該第一角步進信號一起指示該器件之一旋轉方向之一第二角步進信號之邊緣； 當該器件沿一第一方向旋轉時，該溢位值係一最大值； 當該器件沿與該第一方向相反之一第二方向旋轉時，該溢位值係零；且 為維持該步進計數，該計數器電路可經操作以判定一重設條件，且以： 判定該器件是沿該第一方向還是沿該第二方向旋轉； 回應於該器件沿該第一方向旋轉之一判定，回應於偵測到該第一或該第二角步進信號之該等邊緣之一者而使該步進計數漸增，且回應於該重設條件而將該步進計數設定至零；及 回應於該器件沿該第二方向旋轉之一判定，回應於偵測到該第一或該第二角步進信號之該等邊緣之一者而使該步進計數漸減，且回應於該重設條件而將該步進計數設定至該最大值。
  14. 如請求項13之系統，其中當該等感測器信號經記錄沒有錯誤時，該最大值等於在該器件之一完整回轉中可由該邊緣偵測電路偵測到之該第一及該二角步進信號之該邊緣數目。
  15. 一種用於偵測用於馬達控制之感測器信號中之錯誤的系統，該系統包括： 一邊緣偵測電路，其可經操作以偵測一第一正交信號、一第二正交信號，及一索引信號之邊緣，該第一及該第二正交信號指示該馬達軸之一角位置及一旋轉方向，且該索引信號指示所偵測之一編碼輪之一索引； 一計數器電路，其經耦合至該邊緣偵測電路，該計數器電路可經操作以藉由以下步驟來產生一步進計數：回應於偵測到該第一及該第二正交信號之該等邊緣之一者，將該步進計數朝向一溢位值移動一步進(若該步進計數不等於該溢位值)或將該步進計數重設至一初始值(若該步進計數等於該溢位值)，其中當該馬達軸沿一第一方向旋轉時，該初始值被設定至零且該溢位值被設定至一預設最大值，且當該馬達軸沿與該第一方向相反之一第二方向旋轉時，該初始值被設定至該預設最大值且該溢位值被設定至零；及 一錯誤偵測電路，其經耦合至該邊緣偵測電路及該計數器電路，該錯誤偵測電路可經操作以藉由以下步驟來偵測該等錯誤： 當該步進計數經更新至等於該溢位值時，判定該索引信號是否指示已偵測到一索引； 回應於未偵測到該索引之一判定而產生一第一錯誤信號；及 回應於偵測到該索引信號之一前緣而產生一第二信號(若該步進計數不等於該溢位值)。
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