TW412668B - Digital position sensor - Google Patents

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412668 A7 B7 五、發明说明（1 ) 發J月背景 本發明與數位位置感應器有關，特別是絕對位置，更 明確地說，是應用於汽車或工業上尋找方向的感應器。此 類感應器可安裝於方向盤上，監視車輛行進路徑，或裝在 系統中，例如用來監視與控制機器人或機械工具。 絕對位置感應器可以提供運動中的裝置非常精確的資 訊以便能控制它們，且最重要的是，當裝置它們的系統開 機時，可以定出該裝置的位置。它的優點是可避免作業前 的啓始化，例如相對位置感應器的情況，必須先偵測參考 脈衝。 絕對位置感應器在所謂平行輸出的情況產出許多輸出 信號，但在所謂串列輸出的情況，它只產出根據資料傳送 協定與前述平行信號經過信號整形所得到的一個信號。雖 然這些輸出信號可提供任何型式的碼以定出絕對位置，但 以使用二進位碼或灰階碼最佳。圖1是平行輸出信號以灰 階碼編碼的範例，它可產出5 1 2點，換言之，每轉一圈 可定出512個不同位置。 此外，在感應器產出η個不同軌的情況（n是平行輸 出信號的正整數數量），-是由η個固定感應器讀取該η個 軌所提供的資訊，通常是由編碼器載送，每一個都具有特 定的編碼，換言之，感應器與編碼軌的數量等於可輸出之 信號的數量，可以得到最大的解析度是2 η。 此類型的裝置可由光學編碼器構成，使用唱片刻槽技 術可得到非常細的線。使用此類光學編碼器的優點是它m 本紙依尺度適州中1¾國家核準{ CNS ) Λ4規格（210X；297公釐）_4 <讀先閱讀背面之注意事項再填艿本頁) % 訂 Λ 412668 A7 B7 __ 五、發明説明g ) 傳送的數位信號比類比的電位計式絕對位置感應器的信號 可靠許多。儘管如此，它僅限應用於非極端的環境，即污 染與振動必須非常低，且四周溫度需低於1 0 0 °c。 爲克服這些限制出現磁性編碼器，它是由連結於裝置 可活動部分的多軌、多磁極磁碟，以及連結於該裝置固定 部分的數個磁感應器所構成。在可活動的碟片上磁化許多 多極磁軌，每一個都包括連續等距的北南極，它們在霍爾 效應探針型式的感應器前連續通過。磁性位置感應器可以 很容易地表現出方向，如法國出版的 F R 2 6 7 8 329 與 FR2 6 6 0 028 專利 申請案中所描述，其名稱與本申請案相同。 不過，它主要的缺點是，爲了要得到與光學絕對位置 編碼器相同的編碼與輸出信號，必須在磁碟上安排數個磁 軌，如此就會佔據很大的空間。事實上，它們之間還必須 保持一個不會相互干擾的最小間距，這些干擾會降低它們 輪出信號的精確度，這些輸出信號代表感應器在系統中所 在位置的絕對位置。此外，傳統的多極磁化方法是以很強 的電流通過繞線的充磁機得到，構造非常複雜。 儘路如此，現有數種磁性裝置解決了佔據空間與磁化 的問題|它是具有很薄層塗料的磁碟，磁性寫入技術可以 寫入高密度的資訊，適合用感應式或磁阻式感應器讀取寫 在磁碟上的編碼資訊。不過這些裝置也有兩項缺點，它們 要求非常小的讀取間隙，不適合工業應用的條件，且它們 在使用時較易碎。 本紙乐尺度適州中闽國家標隼（CNS > A4規格（210X297公釐）· 5 - 1 - - n I n - I--^ n - n I I m T n ϋ n I I n ^ 1 {誚先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 412668 A7 _______B7_ 五、發明説明0 ) 爲克服這些缺點，本發明提出一種數位位置感應器， 它的信號處理裝置能從兩個感應器所發出的正弦輸入信號 產生與那些數位絕對位置感應器相同的輸出信號，此兩正 弦信號相互正交，以相同的平均値爲中心，且感應器的可 活動部分每旋轉一圈爲一周期。 本發明的目的是數位位置感應器，一方面是正對於可 活動標靶由兩個感應元件構成的固定式類比感應器，發出 兩個最大振幅相等，以共同平均値爲中心且相互正交的正 弦輸出信號，具有的周期等於標靶旋轉一周，本裝置的另 一方面是處理這兩個輸出信號以產生η個平行輸出信號， η是等於或大於2的正整數，以提供與可活動標靶所結合 之旋轉裝置的位置，解析度等於2 a，其特徵是處理裝置包 括： _從兩個輸入信號產生振幅相同，以相同平均値爲中 心，且相互間連續相移2 π/ 2 m - 1的2 m - 1個信號的產生 裝置* m是小於或等於η的正整數； 一偵測由2^1個信號所界定的2ra個段（sector)所 產出的m個數位信號的裝置，它對應於信號的最大有效位 元，且它被編碼以定義2 m個相同段； 一類比多工產生裝置所產出的2--1個信號的裝置， 由來自偵測裝置的m個數位信號控制，並產出兩個信號， 其中之一是由2 "―1個連續信號其振幅介於中央値與第一 門檻間的部分所構成，另一個由2m_1個連續信號其振幅 介於第一門檻與大於第一門檻的第二門檻間的部分所構成 本紙烺尺度適州中囤國家椋準（CNS ) A4规格（210X297公釐）-6 - ------*---^------訂------^ {誚先閲讀背面之注意事項再填{巧本頁j ^12$68 A7 B7 五、發明説明# ) » * 〜在2ra個段的每一個段中微內插來自多工裝置的兩個 信號的裝置，以產生（n _m)個對應於信號之最小有效 位元的數位信號，並編碼以將2ra個段的每一個段分割成 2 n_m個角度爲2 π/ 2 n的相同子段，以得到所希望的解 析度，位置感應器的所有數位输出信號（bi，·..， b»-m > bn -m-1 ' . . . ，t)n)代表旋轉裝置的絕對 位置》 從以下的圖式與非限定之實施例的說明將可明瞭本發 明的其它特徵與優點，其中： 圖1 :以灰階碼編碼的數位絕對位置感應器輸出信號 的範例； 圖2:根據本發明之數位感應器的輸入信號： 圖3:根據本發明之數位位置感應器的電路方塊圖； 圖4a與1 2 a :根據本發明之感應器架構之裝置所 產出的不同信號； 圖4 b與1 2 b :根據本發明之絕對位置感應器的所 有輸出信號； 圖 5'6、7a 到 7d、8、9、10 與 11 :架構 本發明之位置感應器處理裝置的不同裝置的實施例槪圖； 圖13:根據本發明之數位相對位置感應器的電路方 塊圖： 圖14:根據本發明之相對位置感應器的輸出信號。 ----------A------訂------Λ (請先閱讀臂面之注意事項再填朽本頁) 本纸乐尺度迸州中闺國家標準（CNS ) Α4規格（2Ι0Χ297公釐> -7 - 412668 A7 B7 五 、發明説明存) 1 1 元 件對 照表 * 1 1 1 裝置 1 1 7 加總電路 請 先 閱 1 I 8 反相器電路 1 I 9 放大器 讀 背 1 1 面 1 2 段偵測裝置 意 1 1 1 0 比較器 1 項 1 1 再 1 1 1 1 AND與OR邏輯閘 % 本 3 類比多工裝置 頁 ·—^ 1 I 1 0 NOT與AND閘 1 1 I 2 0 斷路器 I 1 4 微內插裝置 1 訂 1 2 比較器 1 I 1 3 邏輯閘 1 I 1 4 邏輯組合 ! I 本 發明的目的是數位位置感 應 器，它是由 整 合於旋 轉 .泉 I 裝 置的 可活動標靶及固定的類比 感 應器所構成 藉 以得 知 1 1 旋 轉裝 置的位置。此感應器是由 兩 個感應元件 構 成 ，產 出 1 I 兩 個輸 出信號51與52，51與 S 2 是正弦型式 具 有相 同 1 I 的 振幅 A〇，以相同的平均値<：€ 爲 中心 ，且兩 信 號 相互 正 I 交 。此 外，它們具有一個周期T 1 等於標靶旋轉 —~ 圈， 即 1 ! | 2 Κ ° I 1 r 圖 2是來自磁性感應器的兩1 固信號S i與S 2 1 1 根 據本發明的數位感應器， 其 主要特徵是 它 另 外還 包 1 1 1 本紙張尺度逍州屮阀國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐）·8· A7 B7 五、發明説明（6 ) 括處理裝置，包括處理兩個固定式感應元件所產出的兩個 信號S 1與3 2的裝置，每旋轉一圈可得大角度的解析度。 在說明的第一部分中，信號Si與32經過處理可產生η個 數位輸出信號，決定旋轉裝置之可活動部分旋轉完整一周 的絕對位置，以及在第二部分中，處理前述η個信號得到 三個信號，藉此三個信號定出此裝置的相對位置》 在以下說明的特定實施例中，藉位置感應器所產生的 9個數位輸出信號1)1到139，使它的解析度爲29，亦即 具有5 1 2點的解析度，如圖1的灰階碼所代表。上述的 數字並非對本發明的限制，且處理感應器之感應元件所發 出之信號的方法，無論它們是不是2的乘冪，或是根據任 何二進位碼，都可以得到任何解析度値。已在前文中提過 ，使用灰階碼的優點是，當標靶從位置X到χ+1，131到 b 9的9個輸出信號中，只有一個改變狀態。 處理來自絕對位置感應器之信號S2的電子處理 裝置基本上是圖3中所示的方塊圖β爲得到2 π的解析度（ η是大於或等於2的正整數），它首先包括裝置1，它從 信號St與32產生數量等於21"-1的正弦信號Si，m是 小於或等於η的正整數，i是在1到2 m — 1間變化的正整 數。 2"1—1個信號可以在旋轉一圈的2 π强中界定出2°1個 相同的段Ρ < ’每一個段的大小等於2 7t/2m彊》這些信號 S ;是正弦型式，具有相同的振幅A。，相互間相移 2 π/ 21^1。它們得自信號s:與52的單純線性組合，僅 本紙張尺度適扣中构國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）_ 9- (諳先閱讀背面之注意事項再硪寫本頁j I"

11T 412668 A7 _____________B7_五'發明説明P ) 使用加法或加權差分，它們的結合乃根據m的値變化。 圖4 a是產生自兩個信號31與52的信號S i的圖形 ，在實施例中所選擇的m等於4，因此2m-1=8。此8 個信號31到38用來定義1 6個段Pd!iP16，在本例中 各相移2π/8 ’即45度。圖5是用來產生8個信號S, 的裝置1的非限制電路圖範例，它是由加總電路7，反相 器電路8與放大因數爲Κ的放大器9所構成。在本例的選 擇中，信號的値是：

S 7 : 5 ： \ ''·：$ Κ: ν ^ S S S

-S 1 —S 2 S, + S

Κ S 3 S,-S2~ΊΓ S 4 ----------''於------訂------Λ. (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 接著，位置感應器包括的裝置2用來偵測由201-1個 信號S ,所界定的2m個段P ;，產出m個對應於信號最大 有效位元的數位信號bn-_m+1，bn-m+2，.，.， bn-:，bn。m個數位信號以二進位碼編碼，其中每種組 合只在一圈中出現一次，以便明確地定義個段P ;，比 較2"'1個8 i信號，接著邏輯組合這些比較所得到的數位 信號得到m個數位信號。這些運算是使用比較器1 〇與 AND及OR型的邏輯閘11。 本紙張尺度適用十囤國家標準（CNS ) Α4規格< 2丨ΟΧ297公羞} - 1〇 . 412668 A7 B7 _ 1 I · · 五、發明说明(8 ) 圖6是裝置2的非限定實施例電路圖’用來偵測本例 所選擇的1 6個數位段。基本上裝置2包括由比較器1 0 與邏輯聞1 1所構成的四個組合C6到C9，分別產出數位 信號be到t*9。圖7 a到7 d分別表不組合Ce到Cg。因 此，如圖7 a所示，組合電路產出數位信號b 6，如果 信號S i滿足以下的條件則b 6 = 1 : 如果（Si>Se AND S 2 > S 4 ) OR (Ss>S3 AND Si>Se) OR (St>S4AND S s > S 8 ) OR (S2>SsANDS7>S3)貝！Jbe=l。 根據圖7 b的組合C7，數位信號b 7爲： 如果（S3>0 AND S4>〇) OR (S6>0 AND S8>0)貝[Jt)7=l。 根據圖7 c的組合c8，二進位信號b8爲： 如果S 5 > 0則b a = 1 β 根據圖7d的組合C9，二進位信號b9爲： 如果S7>〇則b9=l β 圖4 b是裝置2偵測各段所得到的四個以灰階碼編碼 的數位信號be、b7、ba、。 信號S 1與3 2接下來的電子處理是使用下述的微內插 步驟產生A與B兩個信號。爲此，位置感應器包括裝置3 ，以前述裝置2所產出的m個數位信號， b η - m + 2 - · . . - bp!，bn做爲控制信號，對前述 裝置1所產出的2m— 1個信號Si類比多工，以產出兩個輪 出信號A與B。其中之一的信號A是由2m — 1個連續信號 本纸^尺度適州ΐ囤國家標準（CNS丨A4規格（2丨0X29?公釐)~^Γΐ - ------=---表------ΪΤ------^ {婧先閲讀背面之注意事項再填艿本頁) 412668 A7 A7 _B7___ 五、發明説明自) (請先閲讀背面之注意事項再填艿表頁) S i其振幅介於C與第一門檻Li間的部分所構成， 其値被選擇等於/ 2m)。第二個信號B也是連 續的電子信號，是由個連續信號Si其振幅介於第一 門檻Li與値大於Li的第二門檻L2間的部分所構成，且 値被選擇等於A〇xs i n (2?r/2m — Μ 。 圖4 a顯示本特定實施例的兩個信號A與B，其中Li = A〇xs i n22 . 5，L2 = A〇Xs i n45 ，其多 工器的輸入信號是信號3 1到88，控制信號是4個數位信 號b 6到b 9。 圖8是裝置3的非限制電路圖，以4個控制信號1>6到 b9類比多工8個信號SjtfS8。 它們基本上包括2m個，亦即1 6個例如以NOT與 AND閘1 0或斷路器2 0組合的邏輯電路C / i到 C<16，產出信號A與B。 圖9是組合電路C 的範例，輸入信號是Si與 S8，以下列布寧方程式得到產出的信號A與B : 如果 G AND b； A N D b； A N D 5=1，則31 =八 且 S 8 = B。 感應器最後一部分是裝置4，使用多工裝置所提供的 兩個信號A與B來做微內插，在2m個段P ;的每一個段中 的工作方法都相同，以便產生（η — m)個數位輸出信號 bl’b2’ · . . 它是信號的最小 有效位元。這些數位輸出信號被編碼，以將先前得到的每 本紙乐尺度ϋ扪十闲國家標準（CNS ) A4規格（210X297公逢~「12-

^'-•部中 lJi;"-ir,-?-.JiT·消於合 M.^卬·V 412668 A7 __ B7 五、發明説明（1〇 ) 一個角度爲2 TT/2m强的個段P i分割成每一個角度 爲2 ττ/2 n强的2 n__ra個子段，以得到所希望的最終解析 度。 爲此，根據本發明的特徵，裝置4的微內插產生被衰 減因數ki衰減的信號B，ki的値等於：

其中j是正整數，變化範圍從1到（2n-m-i)，並產 出衰減信號B j。信號B的衰減是由組合電阻器的網路所得 到的指定衰減因數產生。接著，在每一個段P ^中比較每一 個信號Bj與信號A，且它們的交叉點對應於（n ~m)個 數位輸出信號bl，b2，. . · ，bn — 其中 之一定義明確的轉換，它在2m個段中的每一個段P i的編 碼都相同。信號A與每一個信號B ,的交叉點是由比較器 1 2與邏輯閘1 3得到，從這些比較的結果產生數位信號 的邏輯組合1 4，如圖1 0與1 1所示，分別是產出5個 二進位輸出信號1) 1到5 5的微內插裝置4實施例的電路圖 ，以及從A與B兩個信號產出二進位信號b i的組合電路圖 〇 在所選擇的特定實施例中，最終希望的解析度是每周 5 1 2點，信號處理步驟允許信號將2 π强分割成1 6個 相同的段Pi到Ρι6，每一段22 .5° ’接下來的步驟 本紙张尺度遑刖中囤國家標率（CNS ) Α4規格（210X297公釐i~~- 13- ------.---'-於------訂------^ (誚先閲讀背面之注意事項再填巧本頁〕 ^:".部中^^'^^:^;^;/1'於":;::,7,卬；^ 412668 五、發明说明（11 ) 包括將每一段p i分割成3 2個子段，每一個子段的角度等 於 360/512 = 0.7030 。 圖12a是P1段的放大圖，在0°與22 · 5°之 間，圖中一方面是代表信號A與B，另一方面是（2°_m _ 1 )，亦即3 1個信號B i到B 3 i。 圖1 2 b顯示5個數位信號^^到！^。 因此，如圖3中所示的處理兩個正弦信號St與$2的 裝置，產生位置感應器之輸出信號的m個最大有效位元’ 稱爲b n-m + i到b.n，以及η — m個最小有效位元，稱爲 b :到^) n-m，它們決定了與該感應器整合之轉動裝置之活 動部分整個2 7Γ的絕對位置。 處理兩個固定感應器所產出之信號的處理裝置的主要 優點是，根據本發明之面對可活動標靶的位置感應器，經 由比例比較兩個信號產生每一個front的η個輪出信號b i到 七η，它容許輸入信號Si與32的振幅變化，例如由溫度 變化所引起的變化得以克服。 此外，每一個front的位置以衰減因數kj淸楚地定義， 它是本發明的特徵，且當指數j增加時，kj依循無變化且 規律的方法被決定。此允許確保感應器所產出的位置，例 如任何代表稍後位置X的front，一定在代表X — 1位置的 front與代表X + 1的front之間，無論X發生於何處，。不會 有代表X位置的front在代表X + 1位置的front之後到達的 情況發生。不會遺失資訊表示沒有遺失脈衝可能。此允許 處理裝置能接受輸入信號S 1與3 2有某程度的公差，例如 本紙恨尺度述州中囤國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） 14 - ------.----^------、1T------Λ, (誚先閲讀背面之注意事項再填荇本頁) 412668 at _B7__—__ 五、發明説明（12 ) ，它的振幅與平均値可以不完全相同，且它也可以不完全 正交，製造或組合過程中都可能產生這些公差。 ("先閏讀背面之注意事項再填寫本頁} 根據本發明之位置感應器的第一種衍生’它可以提供 它所固定之部分的半絕對位置，換句話說，絕對周期是兩 個感應元件產出兩個最大振幅A。相等，中點位於相同平均 値C。且正交的兩個正弦輸出信號51與52，在該圈內不 需指示周期，另外還有標靶旋轉等於2 k 7：的周期，k是 正大於或等於2的整數，構成第一種衍生型的處理裝置的 裝匱與前述得到絕對位置的裝置相同。 根據本發明之感應器的第二種衍生型，可以從感應器 的η個數位平行輸出信號bi轉換成bi、bQUAD、bTT 三個信號得到旋轉裝置的相對位置》 如圖1 3所示，它是非限制實施例的電路圖，解析度 等於29，處理裝置中再增加產生數位輸出信號bQUAD的 裝置7，具有與數位輸出信號b i相同的解析度且與其正交 ，另再增加產生參考脈衝bTT的裝置8 «這些裝置每一個 都是由邏輯電路所構成，除了代表最小有效位元的b i以外 ，所有輸出信號都送到第一個的X 0 R電路，換句話說， 數位輸出信號b Q H A D是從b 2到b η η — 1個信號產生， 與該b i信號完全正交’且具有相同解析度，第二個電路稱 爲"旋轉尖波〃參考電路，它的輸入接收η個信號b i，並 每轉一圈產生一個bTT參考脈衝，稱之爲、旋轉尖波〃信 號。此電路利用η個邏輯信號b i的邏輯組合，很容易產生 用來指示所有η個輸出信號b ^的一個非常特定的狀態，例 本紙張尺度述;t]，丨，因國家標率{ CNS ) Λ4規格（210X 297公釐）-15- 412668 A7 B7 _ 五、發明说明（13 ) 如它們全部都是邏輯1或邏輯0。數位信號1^1的該邏輯組 合是靠數個A N D與Ν Ο T邏輯閘執行以下的布寧運算得 到： bjj-bj AND b2 AND .... AND bn.j AND bn ° 至於輸出信號bQuAD，它是從n — 1個數位信號b2 到b。的邏輯組合得到。信號b ,的該邏輯組合是靠數個邏 輯閘X 0 R執行以下的布寧運算得到： bQUAD = b2 XOR b3 XOR ··" XORbn“ XOR bn 〇 按此方法得到的輸出信號範例如圖1 4所示。 無論是絕對位置或相對位置的位置感應器都已在前文 中描述，當然可以使用灰階碼以外的編碼系統。當希望半 絕對感應器的產品時，也可以使用每圈具有許多北與南極 的多極磁性編碼器，亦即一個周期是絕對且此周期不需被 辨識。 此外，在一條線上η個輸出信號b 1到1) n的序列可想 像成經由資料傳送協定整合入處理裝置，以便可選擇性地 增進處理信號的裝置》 本紙认尺度这扣中囤國家標準（CNS > Α4規格（210Χ297公釐）-16 - ------_---〆 ％------訂------β (誚先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ^,"部中^^"^而七5消妗合#.-;;卬*···"·

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 412668 六、申請專利範圍 {請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 .—種數位位置感應器’其架構一方面是正對於可 活動標靶由兩個感應元件構成的固定式類比感應器，產出 兩個最大振幅（A。）相等，中心位於共同平均値（Co) 且相互正交的正弦輸出信號（St與52)，具有的周期等 於標靶旋轉一周，在裝置的另一方面是處理這兩個輸出信 號（Si與32)以產生η個平行輪出信號，η是等於或大 於2的正整數，以提供與可活動標靶結合之旋轉裝置的位 置，解析度等於2η，其特徵是處理裝置包括： —裝置（1)，從兩個輸入信號（Si與52)產生振 幅（A Q )相同，以相同平均値（C 〇 )爲中心，且相互間 連續相移2?r/2m — 1的2m-1個信號（Si) ，i是從1 到2 m _ 1間變化的正整數，m是小於或等於η的正整數； —裝置（2)，偵測由2"1-1個信號（Si)所界定的 2m個段（Pi)產出的m個數位信號， b η - m + 2 · . . . * b π - ! « b n )，它對應於信號的最 大有效位元，且它被編碼以定義2m個相同段（P,); 經濟部中央標牟局貞工消费合作社印裝 一裝置（3)，類比多工產生裝置（1)所產出的 2"1 — 1個信號（Si)，由來自偵測裝置（2)的m個數位 信號（bn-m + 1’ b〇控制，並產出兩個信號（A與B )’其中之一（A )是由2 m — 1個連續信號（S i )其振幅 介於中央値（C。）與第一門檻（L !)間的部分所構成， 另一個（B)由2"1-1個連續信號（Si)其振幅介於第一 門檻（1^)與大於第一門檻（L:)的第二門檻（L2) 間的部分所構成； 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210X297公釐） .订_ A8 BS C8 D8 412668 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝置（4)，在2m個段（Ρ‘）的每一個段中微內 插來自多工裝置（3)的兩個信號（A與B)，以產生（ n~m)個對應於信號之最小有效位元的數位信號, b2’ · · . * bn-m-l 1 bn-m)，並編碼以將 2 個角 度爲2 ;r/2m的段（Pi)的每一個段分割成2n—1"個角 度爲2 ΤΓ/2 n的相同子段，以得到所希望的解析度，位置 感應器的所有數位輸出信號（bp · . . ，bn-m， b n m - ： . ... ，bn)代表旋轉部分的絕對位置。 2 . —種數位位置感應器，其架構一方面是正對於可 活動的多極標靶由兩個感應元件構成的固定式類比感應器 ，產出兩個最大振幅（A 〇 )相等，中心位於共同平均値（ C〇)且相互正交的正弦輸出信號（51與32)，具有的 周期等於標靶旋轉2 k ;r，k是大於或等於2的正整數， 在裝置的另一方面是處理這兩個輸出信號（Si與32)以 產生η個平行輸出信號，η是等於或大於2的正整數，以 提供與可活動標靶結合之旋轉裝置的位置，解析度等於2 π ，其特徵是處理裝置包括： 經濟部中央標率局貝工消费合作社印製 —裝置（1)，從兩個輸入信號（31與32)產生振 幅（Α。）相同，以相同平均値（C。）爲中心’且相互間 連續相移2/2m-1的2ra_1個信號（Si) ，i是從1到 間變化的正整數，m是小於或等於η的正整數； 一裝置（2)，偵測由2m — 1個信號（Si)所界定的 2m個段（P i)產出的m個數位信號（bn-m+1， b „ _ m + 2 > . . . > b η - 1 * b π )，它對應於信號的最 本纸張尺度逋用中國國家揉準（CNS )以規^ ( 210x297公P -18- 412668 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 大有效位元，且它被編碼以定義2m個相同段（Pi); (請先閲讀背面之注$項再填寫本頁) 一裝置（3)，類比多工產生裝置（1)所產出的 2m_1個信號（Si)，由來自偵測裝置（2)的m個數位 信號（bn-m+1，bn)控制，並產出兩個信號（A與B )，其中之一（A)是由2ra— 1個連續信號（Si)其振幅 介於中央値（C。）與第一門檻（Li)間的部分所構成， 另一個（B)由2m — 1個連續信號（Si)其振幅介於第一 門檻（L!)與大於第一門檻（1^)的第二門檻（L2) 間的部分所構成； —裝匱（4)，在2m個段（Pi)的每一個段中微內 插來自多工裝置（3)的兩個信號（A與B)，以產生（ η - m)個對應於信號之最小有效位元的數位信號（bi， b 2 - . . . - bn-m-l . bn-.)，並編碼以將 2m 個角 度爲2?r/2ra的段（Pi)的每一個段分割成2…ra個角 度爲2 ττ/2η的相同子段，以得到所希望的解析度’位置 感應器的所有數位輸出信號（bp . . . ，bn-m， b η - . - 1 > . . . ，bn)代表旋轉部分的半一絕對位置 α 經濟部中央標率扃員工消費合作社印製 3 .根據申請專利範圍第1或2項的數位位置感應器 ，其特徵是類比多工裝置（3 )產生信號（Α與Β )所用 的門檻（Ld與（L2)的値爲： L!=A0xsin(2^2m) Ι^Α^ίηί^π/]111·1) 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） · 19 - 412668 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 4 ·根據申請專利範圍第3項的數位位置感應器，其 特徵是類比多工裝置（3 )包括21"個邏輯組合電路，例如 NOT 與 AND 閘》 5 ·根據申請專利範圍第1或2項的數位位置感應器 ’其特徵是甩來微內插的裝置（4)產生信號（Bj) ，j 是在1到（2n-m — 1)範圍內變化的整數，（B,)是被 衰減因數（ki)衰減的信號（B) ，ki的値爲： 1¾ = -sin(jx2^2D)/sin(jx2^2n-2u/2m'1) 並比較每一個信號（Β;)與信號（Α)，接著從這些 比較所得到的數位信號產生邏輯組合，以產出對應於信號 之最小有效位元的（η - m)-個數位輸出信號（b!，b2 ’ ·* * 9 bn-m-1 y bn-m)。 6 .根據申請專利範圍第1或2項的數位位置感應器 ，產出旋轉裝置的位置具有2 9的解析度，其特徵是產生信 號（S·)之處理裝置的裝置（1 )產生2m_1=8.個信號 (31到38)，各信號間相互相移45度，信號的値是： :孕’ > =一 S 2

   本紙張尺度逍用中國'相家祆準（CNS ) A4说格（2〖0X297公羡）-20- ----------------訂------線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央揉隼局員工消费合作社印製 412668 A8 C8 _____ D8_______… 六、申請專利範圍 S 6 = - S 3 S4 =穿 1请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) s β = - S 4 它是從加總電路7，反相器電路8與放大器9得到。 7 .根據申請專利範圍第6項的數位位置感應器，其 特徵是用來偵測2m= 1 6段（P*)的裝置（2 )包括由 比較器（1 〇 )與AND及OR邏輯閘（1 1 )所構成的 四個組合（C 6到C 9 )，產出以下的數位信號： 如果S 7 > 〇則b 9 = 1 如果S 5 > 〇則b 8 = 1 如果（S3>〇 AND S4>0) OR (Se>0 ANDS8>〇)則 b7=l 如果（S i > S B AND S 2 > S 4 ) OR ( S 5 > S 3 AND Si>Se) OR (St>S4 AND S s > S a ) OR ( S 2 > S 6 AND S7>S3)則 b6=l。 經濟部中央揉率局貞工消费合作社印I 8 . —種旋轉裝置的數位相對位置感應器，包括根據 申請專利範圍第1項的處理裝置，其特徵是該處理裝置還 包括· —裝置（7)，用以產生數位輸出信號與數 位輸出信號（b 2 )正交，對應於數位位置感應器輸出信號 的最小有效位元，且具有相同的解析度； —裝置（8)，用以產生參考脈衝bTT’ 該數位信號（bl) 、（b〇UAD)與（t>TT)提供旋 本紙張尺度遑用中國國家揲率（CNS)A4現格（210x297公釐） -21 - 412668 A8 B8 C8 D8 經濟部中央標準局Λ工消费合作社印製 六、申請專利範国 轉部分的相對位置。 9. 根據申請專利範圍第8項的數位相對位置感應器 ，其特徵是產生數位輸出信號（bQUAD)的裝置（7 )從 X 0 R邏輯運算子執行以下的布寧運算： bQUAD = b2 XOR b3 XOR ·.· XOR by XOR bn 〇 10. 根據申請專利範圍第8項的數位相對位置感應 器，其特徵是產生參考脈衝（bTT)的裝置（8 )執行以 下的布寧運算： AND b2 AND .... AND AND bn « 11. 根據申請專利範圍第8項的數位相對位置感應 器，其特徵是數位輸出信號（b <3 u A。）的裝置（7 ) 是由X 0 R邏構成，它的輸入端接收除了代表對應 於數位位置感應出信號之最小有效位元（ba)以外 的數位輸出信號（b2到bn)，以及產生參考脈衝（bTT )的裝置（8)是由數個AND與NOT邏輯閘所構成。 12. 根據申請專利範圍第5項的數位位置感應器， 其特徵是微內插的裝置（4 )包括衰減信號（B )的電阻 網路衰減器。 13. 根據申請專利範圍第1項的數位位置感應器， 其特徵是η個數位輸出信號（b由資料傳送協定串列整 <請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) ,_Γ 本紙張尺度速用中國國家搞準（CNS > Α4规格（2】0 X 297公釐） .22 - 412668 8 8 88 ABCD 六、申請專利範圍合入處理裝置。14.根據申請專利範圍第1或第2項的數位位置感 應器•其特徵是η個數位輸出信號（131到13[1)容許明確 地定義感應器的絕對位置。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾率局貝工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家棣率（CNS ) Α4規格（2丨0X297公釐） _ 23 _