用于將傳感器裝置的模擬輸出信號偏移的系統(tǒng)、傳感器支承單元、偏移器模塊以及偏移方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于將傳感器裝置的至少一個模擬輸出信號偏移的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明也涉及包含支承件及這種系統(tǒng)的傳感器支承單元。本發(fā)明還涉及偏移器模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]用傳感器支承單元來裝備諸如包含轉(zhuǎn)子和定子的電機之類的機械裝置是已知的，所述傳感器支承單元用于跟蹤轉(zhuǎn)子相對于定子的旋轉(zhuǎn)?？梢杂眠@樣的傳感器裝置來裝備包含移動部分和固定部分的其它機械裝置，諸如動力轉(zhuǎn)向裝置、交流發(fā)電機和齒軌裝置。取決于機械裝置，移動部分可能以旋轉(zhuǎn)或平移而移動。因此，傳感器裝置可包含旋轉(zhuǎn)角度傳感器或線性傳感器。
[0003]換言之，每個機械裝置裝備有專用傳感器裝置，意味著具體索引化(indexat1n)以提供有效測量。
[0004]使用傳感器支承單元的某些客戶不具有關(guān)于電機控制策略的大量經(jīng)驗和知識，因此他們使用現(xiàn)成的解決方案。這些解決方案通常只能接受傳感器支承輸出信號利用轉(zhuǎn)子磁場的非常精確的索引化。通常，如果可以通過控制器調(diào)整輸出信號的零索引與轉(zhuǎn)子的零索引之間的誤差，則可以接受僅±8度的該誤差，而且在沒有控制器調(diào)整的情況下，可以接受僅±0.5度的該誤差。
[0005]機械上，零索引可以采用兩種方式來設(shè)定:利用軸對轉(zhuǎn)子進行預(yù)先編索引(由電機制造商完成)和/或利用傳感器對軸進行預(yù)先編索引(由電機制造商或傳感器制造商完成)。由于這些方法涉及精確的機械索引化，因此它們實現(xiàn)起來困難而且昂貴。
[0006]例如，已知在軸上安裝具有自由度的傳感器支承單元，這允許該傳感器旋轉(zhuǎn)以便將輸出信號相對于轉(zhuǎn)子機械地偏移。傳感器圍繞轉(zhuǎn)子達到180度的旋轉(zhuǎn)可以是提供正確偏移所必需的。這樣的方法難以實現(xiàn)而且要求特定工具作業(yè)以用于機械角度偏置的精確索引化。
[0007]與權(quán)利要求1的前序部分對應(yīng)的W0-A-2007/077389描述了一種用于檢測旋轉(zhuǎn)元件相對于非旋轉(zhuǎn)元件的角度位置的系統(tǒng)。將傳感器固定到旋轉(zhuǎn)元件或非旋轉(zhuǎn)元件上，并且處理傳感器的輸出信號以生成差分信號。
[0008]W0-A-2010/082086描述了一種用于感測電能助力轉(zhuǎn)向裝置的絕對旋轉(zhuǎn)角度的方法和裝置，所述電能助力轉(zhuǎn)向裝置包含圍繞旋轉(zhuǎn)軸移動而且可移動若干圈的轉(zhuǎn)子。將感測裝置連接到具有信號處理器、轉(zhuǎn)換器、計算處理器和積分單元的電子控制單元(ECU)。ECU調(diào)整該感測裝置的輸出信號的偏置和增益。
[0009]W0-A-2011/070391描述了一種用于估計旋轉(zhuǎn)裝置相對于固定裝置的角度位置的方法和裝置。測量裝置包含被連接到電子控制單元(ECU)的若干角度傳感器，用于生成和處置信號來估計旋轉(zhuǎn)裝置的角度位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一種用于將傳感器裝置的模擬輸出信號中的至少一個偏移的簡單系統(tǒng)和方法。
[0011]為此，本發(fā)明涉及一種用于將傳感器裝置的至少一個模擬輸出信號偏移的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含傳感器裝置，所述傳感器裝置包含適于裝備機械裝置的至少兩個檢測單元，而且所述傳感器裝置根據(jù)機械裝置的行為來傳送至少兩個模擬輸出信號。
[0012]該系統(tǒng)特征在于，除了所述傳感器裝置，它還包含:
[0013]-偏移器電路，選擇性地處理至少兩個模擬輸出信號，而且至少包含:
[0014]-第一部分，包含具有可變參數(shù)的至少一個無源模擬元件，所述第一部分被配置為選擇性地處理至少兩個模擬輸出信號以傳送傳感器裝置的第一偏移模擬輸出信號，以及
[0015]-第二部分，包含具有可變參數(shù)的至少一個無源模擬元件，所述第二部分被配置為選擇性地處理至少兩個模擬輸出信號以傳送傳感器裝置的第二偏移正弦信號，所述第二偏移正弦信號不同于所述第一偏移模擬輸出信號；以及
[0016]-控制部件，用于控制無源模擬元件的可變參數(shù)，這些可變參數(shù)的變化在偏移器電路中將傳感器裝置的模擬輸出信號中的至少一個偏移；
[0017]而且特征在于，所述偏移器電路傳送傳感器裝置的至少兩個模擬輸出信號，所述至少兩個模擬輸出信號中的至少一個偏移輸出信號包含傳感器裝置的第一偏移模擬輸出信號和/或第二偏移正弦信號。
[0018]由于本發(fā)明，可以在不需要機械角度偏置的精確索引化的情況下偏移電子角度偏置。此外，不需要復(fù)雜控制器的軟件中的用戶的干預(yù)。有利地，偏移器電路和控制部件可以被添加到現(xiàn)有傳感器裝置上，不需要修改該傳感器裝置以及它的內(nèi)在組件。利用根據(jù)本發(fā)明的簡單、廉價且有效的系統(tǒng)和方法，可以獲得接近90度的最大可實現(xiàn)偏移，如后面詳述的。
[0019]根據(jù)有利的但非強制的本發(fā)明的其它方面，這樣的系統(tǒng)可以并入以下特征的一個或多個:
[0020]-該偏移器電路傳送兩個偏移模擬輸出信號，它們是第一偏移模擬輸出信號和第二偏移正弦信號。
[0021]-該偏移器電路的第一部分和第二部分各自包含具有可變初級參數(shù)的初級無源模擬元件，優(yōu)選地，所述可變初級參數(shù)具有相同值，其中通過控制部件進行的可變初級參數(shù)的同時變化在初級預(yù)定偏移區(qū)間上將傳感器裝置的至少兩個模擬輸出信號偏移，而且偏移器電路傳送兩個偏移模擬輸出信號。
[0022]-第一部分包含各自具有可變次級參數(shù)的兩個次級無源模擬元件，而第二部分包含具有可變次級參數(shù)的一個次級無源模擬元件，優(yōu)選地該可變次級參數(shù)具有與第一部分的兩個次級參數(shù)之一相同的值，通過控制部件進行的可變次級參數(shù)的同時變化在與初級預(yù)定偏移區(qū)間不同的次級預(yù)定偏移區(qū)間上將傳感器裝置的至少兩個模擬輸出信號偏移，而且偏移器電路傳送兩個偏移模擬輸出信號。
[0023]-偏移器電路的第一部分僅包含具有可變參數(shù)的一個無源模擬元件，而偏移器電路的第二部分僅包含具有可變參數(shù)的一個無源模擬元件，其中通過控制部件進行的兩個可變參數(shù)的同時變化在預(yù)定偏移區(qū)間上將傳感器裝置的模擬輸出信號偏移，而且偏移器電路傳送兩個偏移模擬輸出信號。
[0024]-第一部分是余弦部分，而且第一偏移模擬輸出信號是余弦信號，第二部分是正弦部分，而且第二偏移模擬輸出信號是正弦信號，而且向正弦信號除以余弦信號應(yīng)用的反正切函數(shù)與旋轉(zhuǎn)部分相對于機械裝置的固定部分的旋轉(zhuǎn)角對應(yīng)。
[0025]-控制部件包含與無源模擬元件中的至少一個相關(guān)聯(lián)的至少一個電位器，所述至少一個電位器適于選擇性地修改該無源模擬元件的可變參數(shù)。
[0026]-控制部件包含發(fā)射器，所述發(fā)射器適于在無源模擬元件中的至少一個上選擇性地動作，并修改該無源模擬元件的可變參數(shù)。
[0027]-發(fā)射器是激光發(fā)射器，所述激光發(fā)射器適于選擇性地將激光光線發(fā)射到無源模擬元件中的至少一個上，并修改該無源模擬元件的可變參數(shù)。
[0028]-無源模擬元件中的至少一個是電阻器元件，而且它的可變參數(shù)是電阻值。
[0029]-無源模擬元件中的至少一個是電感器元件，而且它的可變參數(shù)是電感值。
[0030]-至少傳感器的檢測單元以及偏移器電路的第一部分和第二部分一起位于傳感器裝置的殼體中。
[0031]-偏移器電路的第一部分和第二部分一起位于偏移器殼體中，所述偏移器殼體可獨立于傳感器裝置的殼體而操作。
[0032]-控制部件也位于偏移器殼體中。
[0033]本發(fā)明還涉及一種包含支承件以及如上述系統(tǒng)的傳感器支承單元，其中所述系統(tǒng)的傳感器以及支承件裝備機械裝置的固定部分和旋轉(zhuǎn)部分。優(yōu)選地，支承件的外環(huán)和傳感器的檢測單元被安裝在機械裝置的外部固定部分上，而支承件的內(nèi)環(huán)以及與檢測單元相關(guān)聯(lián)的編碼器被安裝在機械裝置的內(nèi)部旋轉(zhuǎn)部分上。可替換地，支承件的內(nèi)環(huán)和傳感器的檢測單元被安裝在機械裝置的內(nèi)部固定部分上，而支承件的外環(huán)以及與檢測單元相關(guān)聯(lián)的編碼器被安裝在機械裝置的外部旋轉(zhuǎn)部分上。
[0034]本發(fā)明還涉及一種偏移器模塊，包含:
[0035]-偏移器電路，其屬于其中偏移器電路的第一部分和第二部分一起位于偏移器殼體中的系統(tǒng)，所述偏移器殼體可獨立于傳感器裝置的殼體而操作；以及
[0036]-偏移器殼體，其中偏移器電路位于所述偏移器殼體中，而且該偏移器殼體可獨立于屬于所述系統(tǒng)的傳感器裝置的殼體而操作。
[0037]優(yōu)選地，屬于所述系統(tǒng)的控制部件也位于偏移器殼體中。
[0038]本發(fā)明還涉及一種用于將傳感器裝置的至少一個模擬輸出信號偏移的方法，所述傳感器裝置包含適于裝備機械裝置的至少兩個檢測單元，其中所述方法至少包含以下步驟:
[0039]-(A)傳感器裝置根據(jù)機械裝置的行為來傳送至少兩個模擬輸出信號；
[0040]-⑶偏移器電路利用以下部件來選擇性地處理模擬輸出信號:
[0041]-偏移器電路的第一部分，包含具有可變參數(shù)的至少一個無源模擬元件，