TWI681172B - 靜電編碼器 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種依據配置於定子(41)及轉子(42)之電極間之靜電電容的變化而以高精確度檢測轉子之旋轉角的靜電編碼器(40)。本發明之靜電編碼器係將配置在定子(41)之檢測電極(44至44d)及傳送電極(45a至45d)於圓周方向交互地配置。藉由傳送電極及檢測電極交互地配置，可從相鄰接之檢測電極輸出根據轉子(42)的旋轉而被振輻調變且具有90°相位差的檢測信號(A相、B相)。將該等具有90°的相位差的檢測信號予以解調而產生調變信號(V1、V2)。對該等調變信號適用分解數位(RD)變換處理，而求得轉子的旋轉角。由於傳送電極與檢測電極係交互地配置，因此可抑制調變信號之位移的偏移，並且可降低檢測電極的數量，而能達成靜電編碼器的小型化。

Description

靜電編碼器
本發明係有關靜電編碼器，更詳細而言，係關於形成在靜電編碼器的定子及轉子之電極的配置。
如第1圖所示，靜電編碼器10係於定子11上具有傳送電極12及檢測電極13，且於配置在與該等電極相對向的位置之動子14上具有中繼電極15。高頻信號16施加於傳送電極12時，高頻信號16係透過形成在傳送電極12與中繼電極15之間的靜電電容Ctc及形成在中繼電極15與檢測電極13之間的靜電電容Ccs而傳達至檢測電極13。由於靜電電容Ctc及靜電電容Ccs會藉由動子14的移動所造成傳送電極12、中繼電極15及檢測電極13之對向關係而變化，因此利用信號處理電路17來處理出現在檢測電極13的高頻信號，而能檢測出動子14的位置。使用靜電編碼器以檢測動子的原理如以下所述。
參照第2圖，高頻信號16施加於靜電編碼器10的傳送電極12。高頻信號16藉由形成在傳送電極12與中繼電極15之間的靜電電容Ctc而於中繼電極15產生靜電感應所造成的電位，並且該感應電位藉由形成在中繼 電極15與檢測電極13之間的靜電電容Ccs而使於檢測電極13產生檢測信號18。假設傳送電極12與中繼電極15之間的靜電電容Ctc係固定而無變化，則靜電電容Ccs會因動子14的移動而變化，而檢測信號18成為將高頻信號21予以調變振幅後的波形。信號處理電路17藉由檢測出該經調變振幅後的信號成分而能算出動子的位置。
根據上述的靜電編碼器所為之位置檢測的原理，美國專利第4,429,307號(專利文獻1)揭示有將傳送元件56、58、接收元件60、以及導電元件50、52分別配置於圓板狀的固定碟48及移動碟46上所構成的靜電編碼器(參照專利文獻1之第7圖及第8圖)。前述美國專利所揭示之靜電編碼器中，由固定碟48之傳送元件56、58所傳送的傳送信號(Asin ω t,-Asin ω t)係以導電元件50、52中繼，而以接收元件60檢測。移動碟46旋轉的狀態下，導電元件50、52與接收元件60之間的靜電電容會變化。該電容的變化作為電位的變化被檢測出，而能獲得經調變成具有2個相互呈90°之相位差之正弦波狀的輸出信號。從該等之輸出信號的包絡線(振幅調變)成分來檢測出移動碟46的旋轉位移量。
(先前技術文獻) (專利文獻)
專利文獻1：美國專利第4,429,307號說明書
第3圖所示之以往的靜電編碼器中，由於傳送元件56、58與接收元件60的形狀互異，因此，不利於傳送元件56、58與導電元件50、52之間的靜電編碼器之動作的寄生電容，或導電元件50、52與接收元件60之間的寄生電容的大小會依每個傳送元件及接收元件而不同。其結果，存在有從接收元件60來的輸出信號之振幅調變的電壓會偏移到正負之其中一者的課題。特別是，當移動碟46及固定碟48之間的間隔變寬時，輸出信號之振幅調變的電壓的偏移就會增加。此外，由於接收元件60的數量較多，因此存在有在構造上難以將固定碟48小型化的課題。
本發明係關於使用配置在第1及第2絕緣構件之相對向的表面之電極所形成的靜電電容而測量絕緣構件間之測定方向之位移的靜電編碼器，特點在於：在第1絕構件以預定的第1電極週期於測定方向配置有2個或多於2個的中繼電極，且在第2絕緣電極以與第1電極週期不同之預定的第2電極週期於測定方向交互地配置有傳送電極及檢測電極。
為了解決上述的課題，本發明採用了將傳送電極及檢測電極於測定方向交互地配置的電極配置，結果全部的電極的形狀變得相等，因此，可降低輸出信號之振幅調變的電壓會偏移到正負之其中一者的課題，並且對 於第1及第2絕緣構件間之間隔的變動，可進一步降低輸出信號中的振幅調變之振幅調變之電壓變動的偏移。而且，以減少檢測電極之數量的方式，可減少配置成輻射狀之電極的數量，且能有助於靜電編碼器的小型化。
10、40、70、120‧‧‧靜電編碼器
11‧‧‧定子
12‧‧‧傳送電極
13‧‧‧檢測電極
14‧‧‧動子
15‧‧‧中繼電極
16‧‧‧高頻信號
17‧‧‧信號處理電路
18‧‧‧檢測信號
41、71、121‧‧‧定子
42、72、122‧‧‧轉子
44a至44d、74a至74h、124a至124h‧‧‧檢測電極
45a至45d、75a至75h、125a至125h‧‧‧傳送電極
43、46、73、76‧‧‧中心軸
47a至47e、77a至77j、127a至127h‧‧‧中繼電極
48‧‧‧固定碟
48a、78a、128a‧‧‧高頻信號
48b、78b、128b‧‧‧反高頻信號
49a、49b‧‧‧差動演算放大電路
50、52‧‧‧導電元件
56、58‧‧‧傳送元件
60‧‧‧接收元件
79、79a至79b、129a至129b‧‧‧差動演算放大器
C1至C7、Ctc、Ccs‧‧‧靜電電容
Va、Vb‧‧‧輸出信號
V1、V2‧‧‧調變信號
第1圖係說明靜電編碼器之基本原理的圖式。
第2圖係用以說明第1圖所示之構成之靜電編碼器之動作的圖式。
第3圖係顯示習知的靜電編碼器之電極配置之一例的圖式。
第4圖係說明本發明之第1實施例之靜電編碼器之基本原理的圖式。
第5圖係顯示第4圖所示之靜電編碼器之形成在定子的電極與轉子的電極之間的靜電電容的關係的圖式。
第6圖(1)、(2)係用以說明電極的配置與檢測信號之關係的圖式。
第7圖係顯示本發明之第2實施例之靜電編碼器的接線圖。
第8圖係顯示藉由轉子之旋轉而造成之中繼電極與傳送電極及檢測電極之對向關係的圖式。
第9圖係顯示藉由轉子之旋轉而造成對向面積之變化的波形圖。
第10圖係顯示回應轉子之旋轉而輸出之調變信號的 曲線圖。
第11圖係顯示中繼電極之電極數為X(2至50)時之傳送電極、檢測電極、以及中繼電極之電極數之組合的表。
第12圖係顯示本發明之第3實施例之靜電編碼器的接線圖。
第13圖(a)及(b)係表示配置在內層之電極間之相對的位置關係、以及根據因轉子之旋轉造成之對向面積之變化所形成之差動輸出(A相系統)之變化的波形圖。
第14圖(a)及(b)係表示配置在外層之電極間之相對的位置關係、以及根據因轉子之旋轉造成之對向面積之變化所形成之差動輸出(B相系統)之變化的波形圖。
第15圖係顯示回應轉子之旋轉而輸出之調變信號的曲線圖。
第4圖係說明本發明之第1實施例之用以取得旋轉型靜電編碼器40之輸出信號之基本原理的圖式。靜電編碼器40係將定子41與形成在轉子42上之電極面予以相對向配置，轉子42係可對中心軸43旋轉的方式結合。定子41係將檢測電極44a至44d及傳送電極45a至45d從中心軸46以輻射狀的形狀配置。檢測電極44a至44d及傳送電極45a至45d係於定子41之圓周方向交互且以等間隔的方式配置。轉子42係將中繼電極47a至47e從中心軸43以輻射狀的形狀且等間隔的方式配置。定子41及轉子42係由例如直徑40毫米、厚度2毫米之玻璃環氧基材之印刷 基板所製成，並利用蝕刻於其上形成銅箔的電極圖案，惟也可利用其他的材料或其他的方法來形成(以下所述之其他的實施例亦同)。定子41及轉子42係電極面以大約0.1毫米的間隙相對向的方式配置。如以上所述，第4圖所示之靜電編碼器40係由配置有4極的檢測電極及4極的傳送電極的定子41、及配置有5極的中繼電極之轉子42所構成的實施例。
高頻信號(Vsin ω t)48a施予傳送電極45a、45c，此外，使高頻信號48a的相位反轉後的高頻信號(-Vsin ω t)48b施予傳送電極45b、45d。分別表示V係電壓、ω係角速度、t係時間。檢測電極44a、44c分別結合至差動演算放大電路49a的非反轉輸入及反轉輸入，此外，檢測電極4bb、44d分別結合至差動演算放大電路49b的非反轉輸入及反轉輸入。
當以上所述的方式所配置的靜電編碼器40之轉子42以中心軸43為中心來旋轉時，演算放大電路49a就會取得以檢測電極44a所檢測出之A相的檢測信號與以檢測電極44c所檢測出之/A相的檢測信號的差分，並輸出經振幅調變後的輸出信號Va。此外，演算放大電路49b會取得以檢測電極44b所檢測出之B相的檢測信號與以檢測電極44d所檢測出之/B相的檢測信號的差分，並輸出經振幅調變後的輸出信號Vb。該等輸出信號Va、Vb係從高頻信號48a、48b透過形成在定子41上的電極與轉子42上之電極之間的靜電電容而傳達的信號所獲得的信號，且 依據以轉子42的旋轉所產生的靜電電容的變化而被振幅調變。第5圖示意地顯示高頻信號48a、48b經由該靜電電容而傳達至演算放大電路49a的路徑。
第5圖係用以說明轉子42的基準點(參照第4圖)從定子41的基準位置(0°)旋轉達旋轉角θ 1時，檢測電極44a、44b透過中繼電極47a至47e而與傳送電極45a至45d形成的靜電電容的圖式。定子41及轉子42上的電極係配置成圓周狀，然而，第5圖中為了說明形成在電極間的靜電電容，而簡單以直線狀描繪傳送電極、檢測電極及中繼電極。
第5圖所示之電極的位置關係上，傳送電極45d與中繼電極47e相對向，且該等電極之間形成有靜電電容C1。此外，傳送電極45a與中繼電極47a相對向，且該等電極之間形成有靜電電容C4。再者，檢測電極44a與中繼電極47e及中繼電極47a之間分別形成有靜電電容C2、C3。傳送電極45b、45c與中繼電極47c之間分別形成有靜電電容C5、C7。此外，檢測電極44c與中繼電極47c之間形成有靜電電容C6。
於第5圖所示之靜電電容的分布狀態中，關於與A相相關之檢測信號，施加於傳送電極45a的高頻信號(Vsin ω t)48a透過靜電電容C4而於中繼電極47a感應高頻信號，經感應後的高頻信號經由靜電電容C3而傳達至檢測電極44a。此外，施加於傳送電極45d的反轉高頻信號(-Vsin ω t)48b透過靜電電容C1而於中繼電極47e感應 高頻信號，經感應後的高頻信號進一步經由靜電電容C2而傳達至檢測電極44a。關於/A相相關之檢測信號，施加於傳送電極45b的反轉高頻信號48b透過靜電電容C5而於中繼電極47c感應高頻信號，經感應後的高頻信號經由靜電電容C6而傳達至檢測電極44c。此外，施加於傳送電極45c的高頻信號48a透過靜電電容C7而於中繼電極47c感應高頻信號，經感應後的高頻信號進一步經由靜電電容C6而傳達至檢測電極44c。此外，關於B相及/B相相關的檢測信號(參照第4圖)亦與上述情形同樣經由分布在電極間的靜電電容而使高頻信號傳達至檢測電極。
經由上述的電極間的靜電電容而傳達至檢測電極44a及檢測電極44c的高頻信號施加於演算放大電路49a之非反轉輸入及反轉輸入，並藉由執行對該等的輸入信號的差動放大演算而可獲得輸出信號Va。第5圖顯示A系統(導引A相，/A相之檢測信號的系統)之靜電電容的分布，惟未顯示B系統(導引B相，/B相之檢測信號的系統)之靜電電容的分布。然而，藉由與A系統同樣的電路可獲得與從B系統來的輸出信號Vb。藉由將輸出信號Va、Vb予以解調，可獲得輸出信號Va、Vb之振幅調變成分、亦即調變信號V1、V2。由於調變信號V2相對於調變信號V1具有90°的相位差，故對調變信號V1及輸出電壓V2適用眾所周知的分解數位(RD)變換處理，而能求得轉子42的旋轉角。
說明從第4圖所示之配置在定子41及轉子 42之檢測電極44a至44d輸出具有90°的相位差之檢測信號的原理。第6圖(1)顯示以相同的電極週期(相同電極數)來配置中繼電極、檢測電極及傳送電極的構成。第6圖(1)所示之配置中，對傳送電極(+傳送a1、-傳送b1、…)交互地給予高頻信號(Asin ω t)及反轉高頻信號(-Asin ω t)。其結果，檢測電極(a1、b1、…)交互地輸出高頻信號(Asin ω t)(A相)及反轉高頻信號(-Asin ω t)(/A相)。相對於此，第6圖(2)所示之配置係使配置中繼電極之電極週期與配置檢測電極及傳送電極的電極週期不同，因此，在相鄰接之檢測電極間檢測出的檢測信號會產生相位差。以相鄰接的檢測信號間產生90°的相位差的方式，調整相對於中繼電極之電極週期的檢測電極及傳送電極的電極週期。其結果，檢測電極(a2、b2、…)以A相(Asin ω t)、B相(Acos ω t)、/A相(-Asin ω t)、/B相(-Acos ω t)的順序輸出檢測信號。
如前述，施加到傳送電極的高頻信號經由中繼電極而傳達到檢測電極，而可從該檢測電極所檢測出的檢測信號求得輸出信號。形成在定子及轉子之電極間的靜電電容會對應轉子的旋轉而改變，並且，輸出信號的振幅會因該改變而產生變化。由於定子係與轉子密接，故可設想電極間的靜電電容大致與從中繼電極的表面至直角方向的傳送電極及檢測電極的表面的面積對應。亦即，輸出信號的振幅的變化與轉子的旋轉所造成之對向面積的變化對應。因此，為了導出輸出信號的波形，轉子的旋轉所造 成之對向面積的變化就成為重要。
第7圖係顯示本發明之第2實施例之旋轉型靜電編碼器70的接線圖。第7圖所示之靜電編碼器70係表示定子71具有8極的檢測電極及8極的傳送電極，且轉子72具有10極的中繼電極的實施例。靜電編碼器70係形成在定子71與轉子72上的電極面相對向配置，轉子72以可旋轉的方式結合於中心軸73。定子71係將檢測電極74a至74h及傳送電極75a至75h從定子71的中心軸76以輻射狀的形狀配置。檢測電極74a至74h及傳送電極75a至75h係於定子71之圓周方向交互且以等間隔的方式配置。轉子72係將中繼電極77a至77j從轉子72的中心軸73以輻射狀的形狀且等間隔的方式配置。高頻信號(Vsin ω t)78a連接於傳送電極75a、75c、75e、75g(未顯示配線)。使高頻信號78a的相位反轉後的高頻信號(Vsin ω t)78a連接於傳送電極75b、75d、75f、75h。在此說明，V係表示電壓，ω係表示角速度，t係表示時間。此外，分別地，檢測電極74a、74e(A相)結合到演算放大電路79a的非反轉輸入，檢測電極74c、74g(/A相)結合到演算放大電路79a的反轉輸入。此外，檢測電極74b、74f(B相)結合到演算放大電路79b的非反轉輸入，檢測電極74d、74h(/B相)結合到演算放大電路79b的反轉輸入。
當以上述方式配置的靜電編碼器70的轉子72以中心軸73為中心進行旋轉時，演算放大電路79a、79b輸出經振幅調變後的輸出信號Va、Vb。該等輸出信號Va、 Vb係從高頻信號48a及反轉高頻信號48b透過形成在定子71上的電極與轉子72上的電極之間的靜電電容而傳達的信號所獲得的信號。於是，以下檢討傳送電極與中繼電極之間的對向面積、以及中繼電極與檢測電極之間的對向面積係依據轉子的旋轉而如何地變化。
第8圖係顯示轉子72旋轉時之中繼電極77a至77j與檢測電極74a至74h及傳送電極75a至75h之對向關係的圖式。檢測電極、傳送電極及中繼電極係在定子及轉子上配置成圓周狀，惟在第8圖中為了使對向關係明確而描繪成直線狀。設想為轉子72的基準點(參照第6圖)從定子的基準位置(0°)開始旋轉，而圖示轉子72旋轉9°、18°、27°、36°、…、351°、360°時之中繼電極77a至77j之分別的位置。
第9圖係顯示轉子72旋轉時之對向面積之變化的波形圖。參照第8圖來說明傳送電極與中繼電極之間之對向面積的變化。首先，第9圖(1)顯示傳送電極75a與中繼電極之間之對向面積的變化。轉子72的基準點位於定子71的0°位置時(旋轉角θ=0°)，若是參照第7圖，則傳送電極75a與中繼電極77a係部分地(傳送電極75a的一半)對向。當轉子72的繼續旋轉時，會使中繼電極77a相對於傳送電極75a的對向面積增加，而在旋轉角在0°與9°的中間(旋轉角θ=4.5°)，傳送電極75a的全面會與中繼電極77a相對向。在此時間點的對向面積最大，一直到轉子72達到18°與27°的中間的旋轉角(旋轉角θ=22.5°)為止維 持最大的對向面積。一旦轉子72超過旋轉角22.5°，與中繼電極77a的對向面積就轉為減少，而在轉子72的旋轉角在27°與36°的中間(旋轉角θ=31.5°)，傳送電極75a與中繼電極77a之間的對向關係就消失，亦即對向面積變為零。一旦轉子72的旋轉角超過31.5°，則中繼電極77j開始與傳送電極75a的對向關係。當轉子72的旋轉角達到36°，傳送電極75a與中繼電極77j之間的對向關係就與在旋轉角於0°時之傳送電極75a與中繼電極77a之間的對向關係相同的關係。之後，如第9圖(1)所示，傳送電極75a與中繼電極(77j、77i、…)之間的對向面積係反覆相同的波形。此外，如第8圖所示，由於傳送電極75e之相對於中繼電極77f的對向關係與傳送電極75a之相對於中繼電極77a的對向關係為相同的關係，因此傳送電極75e與中繼電極之間的對向面積的變化係與第9圖(1)所示的波形相同的波形。
依照與上述相同的順序，會獲得其他傳送電極與中繼電極之間的對向面積的變化。第9圖(2)顯示傳送電極75c(75g)與中繼電極之間的對向面積的變化。此外，第9圖(3)顯示傳送電極75b(75f)與中繼電極之間的對向面積的變化。再者，第9圖(4)顯示傳送電極75d(75h)與中繼電極之間的對向面積的變化。依據以上發明，如第9圖(1)至(4)的波形所示，顯示出從轉子旋轉時之傳送電極所見之相對於中繼電極之對向面積的變化。接著，檢討從檢測電極所見之相對於中繼電極的對向面積的變化。
首先，求得檢測電極74a與和被賦予高頻信號(Vsin ω t)之傳送電極75a相對向之中繼電極之間的對向面積的變化。如第8圖所示，轉子72的旋轉角為0°時，與傳送電極75a相對向的中繼電極為中繼電極77a。因此，求得中繼電極77a與檢測電極74a之間的對向面積的變化。如第8圖所示，轉子72的旋轉角為0°時，檢測電極74a的全面與中繼電極77a處於對向關係。因此，如第9圖(5)所示，顯示在旋轉角為0°時對向面積最大。當轉子72繼續旋轉時，中繼電極77a於第8圖中係朝右移動，因此中繼電極77a與檢測電極74a之間的對向面積轉為減少。當轉子72的旋轉角達到9。，中繼電極77a與檢測電極74a之間的對向關係消失，而對向面積變為零。之後，與傳送電極75a相對向的中繼電極並無與檢測電極74a相對向的狀態，對向面積維持於零。在轉子72達到27。與36°之中間的旋轉角(旋轉角θ=31.5°)時，中繼電極77j開始與傳送電極75a具有對向關係。其結果，中繼電極77j係在旋轉角31.5°與檢測電極74a1之全面相對向，因此中繼電極77j與檢測電極74a之間的對向面積一鼓作氣顯示為最大值。直到轉子72達到旋轉角36°為止係維持最大的對向面積。之後，如第9圖(5)所示，檢測電極74a在與後續的中繼電極(77i、77h、…)之間保持對向關係，該等之間的對向面積係反覆與中繼電極77a與檢測電極74a之間的對向面積的變化相同的變化。此外，如第7圖所示，由於檢測電極74e之相對於中繼電極77f的對向關係與檢測電極74a之相對 於中繼電極77a的對向關係為相同的關係，因此檢測電極74e與中繼電極(77f、77e、…)之間的對向面積的變化係與第9圖(5)所示之波形相同的波形。
接著，求取檢測電極74a與和被賦予反轉高頻信號(-Vsin ω t)之傳送電極75h相對向之中繼電極之間之對向面積的變化。如第8圖所示，轉子72的旋轉角為0°時，與供給反轉高頻信號之傳送電極75h相對向的中繼電極為中繼電極77j。因此，求取中繼電極77j與檢測電極74a之間的對向面積的變化。轉子72的旋轉角為0°時，檢測電極74a未與中繼電極77j對向。因此，如第9圖(6)所示，顯示在旋轉角為0°時，與中繼電極77j相對向的對向面積為0，當旋轉角達到9°，其對向面積維持於零。一旦旋轉角超過9°，中繼電極77j與檢測電極74a之間的對向面積開始增加，在旋轉角18°時檢測電極74a之全面與中繼電極77j相對向，而對向面積成為最大。之後，轉子72直到18°與27°之中間的旋轉角(旋轉角θ=22.5°)，係維持最大的對向面積。當旋轉角超過22.5°時，傳送電極75h與中繼電極77j之間的對向關係消失，因此檢測電極74a與中繼電極77j之間的對向面積一鼓作氣成為零。直到轉子72達到旋轉角36°為止係維持零的對向面積。之後，如第9圖(6)所示，檢測電極74a在與後續的中繼電極(77i、77h、…)之間保持對向關係，該等之間的對向面積係反覆與中繼電極77j與檢測電極74a之間的對向面積的變化相同的變化。此外，如第8圖所示，由於檢測電極74a之相對於中 繼電極77j的對向關係與檢測電極74e之相對於中繼電極77e的對向關係為相同的關係，因此檢測電極74e與中繼電極之間的對向面積的變化係與第9圖(6)所示之波形相同的波形。
如以上說明，分別於第9圖(5)顯示檢測電極74a與和被賦予高頻信號之傳送電極75a相對向之中繼電極之間之對向面積的變化，於第9圖(6)顯示檢測電極74a與和被賦予反轉高頻信號之傳送電極75h相對向之中繼電極之間之對向面積的變化。藉由同樣的手法，分別於第9圖(7)顯示檢測電極74b與和被賦予高頻信號之傳送電極75a相之中繼電極之間之對向面積的變化，於第9圖(8)顯示檢測電極74b與和被賦予反轉高頻信號之傳送電極75b相對向之中繼電極之間之對向面積的變化，再者，於第9圖(9)顯示檢測電極74c與和被賦予高頻信號之傳送電極75c相對向之中繼電極之間之對向面積的變化，於第9圖(10)顯示檢測電極74c與和被賦予反轉高頻信號之傳送電極75b相對向之中繼電極之間之對向面積的變化，再者，於第9圖(11)顯示檢測電極74d與和被賦予高頻信號之傳送電極75c相對向之中繼電極之間之對向面積的變化，於第9圖(12)顯示檢測電極74d與和被賦予反轉高頻信號之傳送電極75d相對向之中繼電極之間之對向面積的變化。此外，檢測電極74f、74g、74h與中繼電極之間的對向面積的變化係與第9圖(7)至第9圖(12)所示的波形相同。
依據以上的說明，分別顯示了傳送電極與 中繼電極之間的對向面積的變化、以及中繼電極與檢測電極之間的對向面積的變化。由該等對向面積的變化，求得因轉子的旋轉所造成之傳送電極與檢測電極之間的對向面積的變化，並檢討供給至傳送電極之高頻信號(反轉高頻信號)藉由轉子的旋轉而如何地出現於檢測電極。當將施加於傳送電極的電位設為V，可從傳送電極與中繼電極之間的靜電電容C1、以及中繼電極與檢測電極之間之靜電電容C2的合成電容，來藉由V．C1．C2/(C1+C2)求得出現於檢測電極之檢測信號的電位。但是，由於(C1+C2)項表示接近恆定的信號波形，所以即便是使用C1．C2的值作為合成電容，且即便是使用C1．C2/(C1+C2)的值作為合成電容，檢測信號的電位皆會顯示大致相同形狀的信號波形，所以，以下從計算的簡略性來看，傳送電極與檢測電極之間的對向面積，係藉由中繼電極與檢測電極之間的對向面積乘上傳送電極與中繼電極之間的對向面積而求得。
檢測電極74a接收被供給至傳送電極75a並經由中繼電極而傳送的高頻信號，並且接收被供給至傳送電極75h並經由中繼電極而傳送的高頻信號。亦即，從檢測電極74a所見之相對於傳送電極75a及傳送電極75h之對向面積的變化，係對應於以檢測電極74a所檢測之檢測信號(A相)的變化。從檢測電極74a所見之相對於傳送電極75a的對向面積，係與和傳送電極75a相對向之中繼電極(77a、77j、…)與檢測電極74a之間的對向面積(第9圖(5))，乘上傳送電極75a與和傳送電極75a相對向之中繼電極 (77a、77j、…)之間的對向面積(第8圖(1))所得之值(第1值)對應。此外，從檢測電極74a所見之相對於傳送電極75h的對向面積，係與和傳送電極75h相對向之中繼電極(77j、77i、…)與檢測電極74a之間的對向面積(第9圖(6))，乘上傳送電極75h與和傳送電極75h相對向之中繼電極(77j、77i、…)之間的對向面積(第9圖(4))所得之值(第2值)對應。因此，當考量反轉高頻信號供給至傳送電極75h的情形，從檢測電極74a所見之相對於傳送電極75a及傳送電極75h之對向面積係為第1值減去第2值所得的值，其變化係依據轉子的旋轉而顯示第9圖(13)所描繪的波形。
接著，與上述說明相同，檢測電極74b接收被供給至傳送電極75a並經由中繼電極而傳送的高頻信號，並且接收被供給至傳送電極75b並經由中繼電極而傳送的高頻信號。亦即，從檢測電極74b所見之相對於傳送電極75a及傳送電極75h之對向面積的變化，係對應於以檢測電極74b所檢測之檢測信號(B相)的變化。從檢測電極74b所見之相對於傳送電極75a的對向面積，係與和傳送電極75a相對向之中繼電極(77a、77j、…)與檢測電極74b之間的對向面積(第9圖(7))，乘上傳送電極75a與和傳送電極75a相對向之中繼電極(77a、77j、…)之間的對向面積(第9圖(1))所得之值(第3值)對應。此外，從檢測電極74b所見之相對於傳送電極75b的對向面積，係與和傳送電極75b相對向之中繼電極(77c、77b、…)與檢測電極74b之間的對向面積(第9圖(8))，乘上傳送電極75b與和傳送電極 75b相對向之中繼電極(77c、77b、…)之間的對向面積(第9圖(3))所得之值(第4值)對應。因此，當考量反轉高頻信號供給至傳送電極75b的情形，從檢測電極74b所見之相對於傳送電極75a及傳送電極75b之對向面積係為第3值減去第4值所得的值，其變化係依據轉子的旋轉而顯示第9圖(14)所描繪的波形。
再者，從檢測電極74c所見之相對於傳送電極75a及傳送電極75c之對向面積的變化，係對應於以檢測電極74c所檢測之檢測信號(/A相)的變化。從檢測電極74c所見之相對於傳送電極75c的對向面積，係與和傳送電極75c相對向之中繼電極(77d、77c、…)與檢測電極74c之間的對向面積(第9圖(9))，乘上傳送電極75c與和傳送電極75c相對向之中繼電極(77d、77c、…)之間的對向面積(第9圖(2))所得之值(第5值)對應。此外，從檢測電極74c所見之相對於傳送電極75b的對向面積，係與和傳送電極75b相對向之中繼電極(77c、77b、…)與檢測電極74c之間的對向面積(第9圖(1))，乘上傳送電極75b與和傳送電極75b相對向之中繼電極(77c、77b、…)之間的對向面積(第9圖(3))所得之值(第6值)對應。因此，當考量反轉高頻信號供給至傳送電極75b的情形，從檢測電極74c所見之相對於傳送電極75b及傳送電極75c的對向面積係為第5值減去第6值所得的值，其變化係依據轉子的旋轉而顯示第9圖(15)所描繪的波形。
繼而，從檢測電極74d所見之相對於傳送電 極75c及傳送電極75d之對向面積的變化，係對應於以檢測電極74d所檢測之檢測信號(/B相)的變化。從檢測電極74d所見之相對於傳送電極75c的對向面積，係與和傳送電極75c相對向之中繼電極(77d、77c、…)與檢測電極74d之間的對向面積(第9圖(11))，乘上傳送電極75c與和傳送電極75c相對向之中繼電極(77d、77c、…)之間的對向面積(第9圖(2))所得之值(第7值)對應。此外，從檢測電極74d所見之相對於傳送電極75d的對向面積，係與和傳送電極75d相對向之中繼電極(77e、77d、…)與檢測電極74d之間的對向面積(第9圖(12))，乘上傳送電極75d與和傳送電極75d相對向之中繼電極(77e、77d、…)之間的對向面積(第9圖(4))所得之值(第8值)對應。因此，當考量反轉高頻信號供給至傳送電極75d的情形，從檢測電極74d所見之與傳送電極75c及傳送電極75d相對向的對向面積係為第7值減去第8值所得的值，其變化係依據轉子的旋轉而顯示第9圖(16)所描繪的波形。
如以上所說明，第9圖(13)至(16)係分別顯示：相對於從檢測電極74a、74b、74c、74d所見之傳送高頻信號之傳送電極及傳送反轉高頻信號之傳送電極之依據轉子之旋轉所造成之對向面積的變化。其結果，檢測電極74a、74b、74c、74d所檢測之檢測信號的波形與該等電極之對向面積之變化的波形對應。此外，檢測電極74e、74f、74g、74h之相對於傳送電極75e、75f、75g、75h的位置關係為與檢測電極74a、74b、74c、74d相同的位置關係，所 以，相對於從檢測電極74e、74f、74g、74h所見之傳送高頻信號的傳送電極以及傳送反轉高頻信號的傳送電極之因轉子之旋轉所造成對向面積的變化，係與檢測電極74a、74b、74c、74d相同的變化。因此，檢測電極74e、74f、74g、74h分別結合於檢測電極74a、74b、74c、74d，並結合於演算放大器79a、79b的輸入。
取得第9圖(13)所示之A相的波形與第8圖(15)所示之/A相的波形的差分，就成為第9圖(17)所示之三角波的差動輸出。由於A相的波形與/A相的波形的相位係反轉180°，因此，藉由取得該等2個波形的差分而可獲得更大振幅的正弦波狀的波形(B相波形、/B相波形亦同)。此外，取得第9圖(14)所示之B相的波形與第9圖(16)所示之/B相的波形的差分，就構成第9圖(18)所示之三角波的差動輸出。第9圖(17)所示之三角波相對於第9圖(18)所示之三角波具有90°的相位差。因此，施加於定子71之傳送電極的高諧波信號及反轉高諧波信號藉由轉子72的旋轉而接受第9圖(17)、(18)所示之差動輸出的振幅調變。然而，實際上從演算放大器79a、79b輸出的輸出信號Va、Vb係顯示接受了第10圖所示之正弦波之振幅調變後的信號，而非接受了第9圖(17)、(18)所示之三角波之振幅調變後的信號。電極間的靜電電容實際上並非僅以電極正對(朝直角方向相對向)之面積來形成者，而係於斜的方向也對應電極間的距離來形成，因此，具有窄的電極間之間隔的轉子移動時，電極間之實際的靜電電容的變化並非三角波而 係接近正弦波。如此一來，從演算放大器79a、79b輸出的輸出信號Va、Vb的電壓也顯示接受了正弦波之振幅調變後的信號。
演算放大器79a、79b輸出的輸出信號Va、Vb藉由未以圖式顯示的解調器來解調，該解調器輸出第10圖所示的調變信號V1、V2。由於調變信號V1、V2相對地具有90°的相位差，所以對於調變信號V1及調變信號V2適用眾所周知的分解數位(RD)變換處理，而能求得轉子72的旋轉角。轉子72配置有10極的中繼電極77a至77j，因此一旦轉子72進行一個旋轉(360°)，則如第9圖(17)、(18)所示，靜電編碼器71輸出10個週期的正弦波。如以上所述，如第7圖所示，本發明之靜電編碼器係由傳送電極與檢測電極於旋轉方向交互地配置的定子、以及接近該定子而配置的轉子所構成，該轉子的旋轉角係可從藉由該轉子的旋轉所輸出之具有90°相位差的正弦波的調變信號來求得。
考察於轉子配置X個中繼電極，而於定子交互地分別配置4n個傳送電極與檢測電極的情況下，用以從檢測電極檢測出顯示電角度呈90°相位差之檢測信號之電極配置的條件。為了使相鄰的檢測電極的間距(機械角)錯開中繼電極的0.25個間距(就電角度而言，具有90°的電角度相位差)，只要存在滿足以下式(1)之非零(0)的自然數n即可。
X/4n=1±0.25…(1) 亦即，若存在有滿足式(1)的n，則可檢測出在相鄰的檢測電極間具有90°的電角度相位差的檢測信號。將式(1)進一步一般化，而將配置在定子之檢測電極於旋轉方向劃分為4n個群組，而將1個群組之檢測電極數設為m個時(全部的檢測電極數為4nm)，為了在相鄰的群組之分隔m個檢測電極間錯開中繼電極的0.25個間距(相當於具有90°的電角度之相位差)，只要存在滿足以下式(2)之非零(0)的自然數n、m即可。
X/4n=m±0.25…(2)亦即，若存在有滿足式(2)的n、m，則可檢測出在相隔m個檢測電極間具有90°的電性角相位差的檢測信號。
第11圖係顯示滿足式(2)之中繼電極之電極數X為2至50時之傳送電極、檢測電極、以及中繼電極之電極數之組合的表。例如，中繼電極的電極數X為5時，以n=1、m=1滿足式(2)，而能實現第4圖所示之由4極的傳送電極、4極的檢測電極及5極的中繼電極所構成的靜電編碼器。此外，中繼電極的電極數X為10時，以n=2、m=1滿足式(2)，而能實現第7圖所示之由8極的傳送電極、8極的檢測電極及10極的中繼電極所構成的靜電編碼器。
上述靜電編碼器係於定子及轉子之圓周方向配置1層的電極，惟亦可為：將該等電極從中心朝外周配置成2層的定子及轉子。第12圖係顯示第3實施例之靜電編碼器120。靜電編碼器120係將電極配置於定子及轉 子之圓周方向的外層及內層的2層。亦即，定子121係將4極的傳送電極及4極的檢測電極以等間隔配置於帶狀的外層及內層面。此外，轉子122係4極的中繼電極以等間隔配置於帶狀的外層及內層面。
第12圖所示之靜電編碼器120具備：於外層交互地配置有檢測電極124a至124d及傳送電極125a至125d，且於內層交互地配置有檢測電極124e至124h及傳送電極125e至125h的定子121、以及於外層及內層分別配置有4極的中繼電極127a至127h的轉子122。配置在定子121之外層的檢測電極124a至124d及傳送電極125a至125d與配置在內層的檢測電極124e至124h及傳送電極125e至125h相互以旋轉角錯開22.5°。其結果，如以第6圖(1)之檢測原理所說明的一樣，外層形成引導A相及/A相之檢測信號的系統(A相系統)，並且內層形成引導B相及/B相之檢測信號的系統(B相系統)。A相及/A相之檢測信號及B相及/B相之檢測信號分別被輸入差動演算放大器129a、129b，差動演算放大器129a、129b伴隨著轉子122的旋轉而輸出振幅調變的輸出信號Va、Vb。輸出信號Va、Vb經解調而輸出調變信號V1、V2，該等信號具有相互為90°的相位差。可從該等調變信號V1、V2求得轉子122的旋轉角。
接著，以下檢討第12圖所示之靜電編碼器120輸出相互具有90°相位差之調變信號V1、V2的情形。第13圖(a)係顯示配置在定子121之外層的檢測電極124a 至124d及傳送電極125a至125d與配置在轉子122之外層的中繼電極127a至127d之間之因轉子122的旋轉所造成之相對的位置關係。第13圖(b)係顯示因轉子122的旋轉所造成之電極間之對向面積的變化、以及根據該對向面積的變化所進行之差動輸出(A相系統)之變化的波形圖。定子上的傳送電極及檢測電極、以及轉子上的中繼電極係於轉子及定子上配置成圓周狀，惟第13圖(a)中為了使對向關係明確而描繪於直線上。
首先，檢討配置在定子121之外層的檢測電極124a至124d及傳送電極125a至125d與配置在轉子122之外層的中繼電極127a至127d之間之對向面積的變化。參照第13圖(a)及第13圖(b)(1)，例如，轉子122之旋轉角為0°時，傳送電極125a與中繼電極127a完全相對向(最大的對向面積)，而將該狀態繼續直到旋轉角為45°為止。之後，相對於中繼電極127a的對向面積減少，而在旋轉角為67.5°時達到零。在旋轉角為67.5°時相對於中繼電極127a的對向面積達到零的同時，中繼電極127d開始與傳送電極125a有對向關係，而在旋轉角為90°時相對於傳送電極125a的對向面積呈完全相對向。之後，如第13圖(b)(1)所示，傳送電極125a與中繼電極之間的對向面積係反覆相同的波形。此外，如第13圖(a)所示，傳送電極125b、125c、125d之相對於中繼電極127b、127c、127d的對向關係分別與傳送電極125a之相對於中繼電極127a的對向關係為相同關係，所以，傳送電極125b、125c、125d與中繼電極之 間之對向面積的變化成為與第12圖(b)(1)、(2)所示之波形相同之波形。
接著，檢討與傳送電極相對向之中繼電極和中繼電極之間之對向面積的變化。如第13圖(a)所示，轉子122之旋轉角為0°時，與傳送電極125a相對向的中繼電極係中繼電極127a。因此，檢測電極124a透過中繼電極127a而接收來自於傳送電極125a的高頻信號，所以，求得中繼電極127a與檢測電極124a之間之對向面積的變化。如第13圖(a)所示，轉子122之旋轉角為0°時，檢測電極124a之全面與中繼電極127a處於對向關係。因此，如第13圖(b)(3)所示，表示對向面積在旋轉角為0°時最大。當轉子122的旋轉進行時，中繼電極127a於第13圖(a)中係朝右移動，所以中繼電極127a與檢測電極124a之間的對向面積轉為減少。當轉子122之旋轉角達到22.5°時，中繼電極127a與中繼電極124a之間的對向關係變為無，對向面積成為零。之後，與傳送電極125a相對向的中繼電極並無與檢測電極124a相對向的狀態，對向面積維持為零。當轉子122達到67.5°時，中繼電極127d開始與傳送電極125a有對向關係。在旋轉角為67.5°時中繼電極127d與檢測電極124a的全面對向，故中繼電極127d與檢測電極124a之間的對向面積一鼓作氣成為最大值。直到轉子122之旋轉角達到90°為止係維持最大的對向面積。之後，如第13圖(b)(3)所示，檢測電極124a在與後續的中繼電極(127c、127b、…)之間具有對向關係，該等電極之間的對向面積係 反覆和中繼電極127a與檢測電極124a之間的對向面積的變化相同的變化。此外，如第13圖(a)所示，由於檢測電極124c之相對於中繼電極127c的對向關係與檢測電極124a之相對於中繼電極127a的對向關係為相同的關係，因此檢測電極124c與中繼電極(127c、127b、…)之間的對向面積的變化係與第13圖(b)(3)所示之波形相同的波形。
依照與上述相同的順序來檢討其他電極間之對向面積的變化時，於第13圖(b)(4)顯示與傳送電極125b相對向的中繼電極和檢測電極124c之間的對向面積的變化、以及與傳送電極125d相對向的中繼電極和檢測電極124a之間的對向面積的變化。此外，於第12圖(b)(5)顯示與傳送電極125a相對向的中繼電極和檢測電極124b之間的對向面積的變化、以及與傳送電極125c相對向的中繼電極和檢測電極124d之間的對向面積的變化。再者，於第12圖(b)(6)顯示與傳送電極125b相對向的中繼電極和檢測電極124b之間的對向面積的變化、以及與傳送電極125d相對向的中繼電極和檢測電極124d之間的對向面積的變化。
如以上所述，分別顯示了傳送電極與中繼電極之間的對向面積的變化、以及中繼電極與檢測電極之間的對向面積的變化。由該等對向面積的變化，檢討從配置於外層之傳送電極所看到因轉子之旋轉所造成之相對於傳送電極之對向面積的變化。
首先，檢測電極124a接受從傳送電極125a 經由中繼電極而傳送來的高頻信號(Vsin ω t)、以及從傳送電極125d經由中繼電極而傳送來的反轉高頻信號(-Vsin ω t)，在檢測電極124a接受的高頻信號係依據傳送電極125a與該傳送電極125a相對向之中繼電極之間的靜電電容、以及該中繼電極與檢測電極124a之間的靜電電容，而接受振幅調變。此外，在檢測電極124a接受的反轉高頻信號係依據傳送電極125d與該傳送電極125d相對向之中繼電極之間的靜電電容、以及該中繼電極與檢測電極124a之間的靜電電容，而接受振幅調變。因此，依據該靜電電容會與對向面積對應的考量，在檢測電極124a接受的檢測信號，係在檢測電極124a接收高頻信號的期間，會藉由將與傳送電極125a對向之中繼電極和檢測電極124a之間的對向面積(第13圖(b)(3))，乘上傳送電極125a與中繼電極之間的對向面積(第13圖(b)(1))而得之值而予以幅調變，再者，在檢測電極124a接收反轉高頻信號的期間，會藉由將與傳送電極125d對向之中繼電極和檢測電極124a之間的對向面積(第13圖(b)(4))，乘上傳送電極125d與中繼電極之間的對向面積(第13圖(b)(2))而得之值而予以振幅調變。亦即，在檢測電極124a檢測出的檢測信號係接受第13圖(b)(7)所示之三角波的振幅調變。此外，由於檢測電極124c與檢測電極124a產生相同的信號，所以檢測電極124a與檢測電極124c結合而作為A相的檢測信號來輸入差動演算放大器129a。
與上述同樣地，以檢測電極124b檢測出的 /A相之檢測信號會受到第13圖(b)(8)所示之三角波的振幅頻變。第13圖(b)(8)所示之三角波與等同於將第13圖(b)(7)所示之三角波予以反轉後的三角波，因此，為了獲得更大的輸出信號VA，/A相的檢測信號係以差動演算放大器進行差動放大成A相的檢測信號。
接著，配置在定子120之內層的檢測電極124e至124h及傳送電極125e至125h與配置在轉子122之內層的中繼電極127e至127h之間之對向面積的變化，係藉由與配置在外層之電極間之對向面積的變化同樣的手法來求得。第14圖(a)顯示配置在內層之電極間之因轉子的旋轉所造成的相對的位置關係，第14圖(b)係顯示因轉子的旋轉所造成配置在內層之電極間之對向面積的變化、以及根據該對向面積的變化所為之差動輸出(B相系統)之變化的波形圖。第14圖(b)(1)顯示傳送電極125e(傳送電極125g)與中繼電極之間之對向面積的變化，第14圖(b)(2)顯示傳送電極125f(傳送電極125h)與中繼電極之間之對向面積的變化。此外，第14圖(b)(3)至(6)顯示傳送電極與相對向於該傳送電極之中繼電極之間之對向面積的變化。
再者，與檢測電極124a檢測的檢測信號同樣，檢測電極124e檢測的檢測信號係來自於傳送電極125e之高諧波信號與來自於傳送電極125h之反轉高諧波信號重疊後的信號。該高諧波信號依據傳送電極125e與傳送電極125e相對向之中繼電極之間的靜電電容而振幅調變，其次，依據該中繼電極與檢測電極124e之間的靜電電容而振 幅調變。因此，檢測電極124e檢測的檢測信號係藉由將和傳送電極125e相對向之中繼電極與檢測電極124e之間的對向面積(第14圖(b)(3))，乘上傳送電極125e與中繼電極之間的對向面積(第14圖(b)(1))而得的值來而予以振幅調變，而且，反轉高諧波信號係藉由將該中繼電極與檢測電極124e之間的對向面積(第14圖(b)(4))，乘上傳送電極125h與和傳送電極125h相對向之中繼電極之間的對向面積(第14圖(b)(2))而得的值而予以振幅調變。亦即，從檢測電極124e所見之相對於傳送電極125e、125h之對向面積的變化係呈第14圖(b)(7)所示的三角波，而其結果，檢測電極124e檢測的檢測信號接受第14圖(b)(7)所示之三角波的振幅調變。此外，檢測電極124g與檢測電極124a產生相同信號，因此檢測電極124a與檢測電極124g結合來作為B相的檢測信號而輸入差動演算放大器129b。從檢測電極124f所見之相對於傳送電極125e、125f之對向面積的變化也相同地呈第14圖(b)(8)所示的三角波，而其結果，檢測電極124f檢測的檢測信號接受第14圖(b)(8)所示之三角波的振幅調變。此外，檢測電極124h與檢測電極124f產生相同信號，因此檢測電極124e與檢測電極124h結合來作為/B相的檢測信號而輸入差動演算放大器129b。
繼而，電極間的靜電電容實際上並非僅以電極正對(寓直角方向對向)的面積來形成者，而係於斜的方向也依據電極間的距離來形成，所以，具有較窄的電極間之間隔的轉子移動時，電極間之實際的靜電電容的變化 並非三角波，而係接近正弦波。因此，從差動演算放大器129a、129b輸出的輸出信號Va、Vb的電壓也顯示接受了正弦波之振幅調變後的信號波形。
從差動演算放大器129a、129b輸出的輸出信號Va、Vb藉由未以圖式顯示之解調器來解調，該解調器輸出第15圖所示之調變信號V1、V2。由於調變信號V1、V2相對地具有90°的相位差，所以眾所周知的分解數位(RD)變換處理適用於調變信號V1、V2，而能求得轉子122的旋轉角。由於在轉子122之外層及內層配置有4極的中繼電極127a至127d、127e至127h，所以當轉子122進行一個旋轉(360°)，則如第13圖、第14圖所示，靜電編碼器121輸出4週期的正弦波。如此一來，本發明之靜電編碼器如第12圖所示，係由在傳送電極與檢測電極於旋轉方向交互地配置的定子、以及接近該定子而配置之轉子所構成，該轉子的旋轉角可由該轉子之旋轉所輸出之具有90°之相位差之正弦波的調變信號來求得。
依據以上的說明，本發明之靜電編碼器的定子係將傳送電極與檢測電極於旋轉方向交互地配置，故藉由配置有中繼電極之轉子的旋轉，而能從檢測電極所檢測出的檢測信號來獲得具有相位差之正弦波的調變信號。從具有相位差之正弦波的調變信號可求得轉子的旋轉角。再者，上述的實施例之靜電編碼器係由定子及轉子所構成，惟即使是不準備定子及轉子，只要是形成有：具有2個要素，形成於其中一方的要素上的旋轉方向交互地配置 有傳送電極與檢測電極，而於另一方的要素上配置中繼電極的構造，而求得該2個要素之相對的旋轉角的方式也可。繼而，也可將傳送電極、檢測電極及中繼電極配置於直線上來求得直線方向的移動量。
40‧‧‧靜電編碼器
41‧‧‧定子
42‧‧‧轉子
43‧‧‧中心軸
44a至44d‧‧‧檢測電極
45a至45d‧‧‧傳送電極
46‧‧‧中心軸
47a至47e‧‧‧中繼電極
48a‧‧‧高頻信號
48b‧‧‧反轉後的高頻信號
49a、49b‧‧‧差動演算放大電路
Va、Vb‧‧‧輸出信號
V1、V2‧‧‧調變信號

Claims (5)

  1. 一種靜電編碼器，係使用配置在第1及第2絕緣構件之相對向的表面上之電極所形成的靜電電容而測量前述第1絕緣構件之測定方向的位移者，其中，前述電極係由複數個中繼電極、以及複數個傳送電極及檢測電極所構成，前述複數個中繼電極係在前述第1絕緣構件以預定的第1電極週期於前述測定方向等間隔配置，前述複數個傳送電極及前述檢測電極係在前述第2絕緣構件以預定的第2電極週期於前述測定方向等間隔配置，且前述複數個傳送電極及前述檢測電極於前述測定方向交互地配置；前述第1絕緣構件係圓板狀的轉子，且前述第2絕緣構件係圓板狀的定子；前述第2電極週期係設定成與前述第1電極週期不同之預定的電極週期，且當高頻信號及將前述高頻信號反轉後的反轉高頻信號於圓周方向交互地施予至前述複數個傳送電極時，相鄰接之前述檢測電極間被檢測出的檢測信號具有90°的相位差。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之靜電編碼器，其中，依據前述檢測電極檢測出之具有90°相位差的檢測信號，而求得前述轉子的旋轉角。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之靜電編碼器，其中，前述複數個中繼電極係自前述轉子之中心擴散成輻射狀之 大致梯形的形狀，且前述傳送電極及前述檢測電極係自前述定子之中心擴散成輻射狀之大致梯形的形狀。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之靜電編碼器，其中，4nm個前述傳送電極及前述檢測電極分別配置於前述定子，且X個前述中繼電極配置於前述轉子時，滿足以下的關係：X/4n=m±0.25其中，n及m係1以上的自然數。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之靜電編碼器，其中，根據在前述檢測電極之中的第1檢測電極所檢測出的檢測信號與在距離前述第1檢測電極於圓周方向間隔m個檢測電極的第2檢測電極所檢測出的檢測信號，求得前述轉子的旋轉角。
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