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位置感测设备

阅读:1042发布:2020-05-12

专利汇可以提供位置感测设备专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 涉及用于 位置 感测的设备,包括:产生至少两个 传感器 信号 的感测装置;从至少两个传感器信号中获得至少两个时间 同步信号 的信号构建单元,其包括:选择装置,以 串联 方式选择至少两个时间同步信号中的一个; 采样 装置,在给定采样时刻对所选择的时间同步信号进行采样;存储装置,存储表示所选择的时间同步信号的采样数据和指示给定采样时刻中的哪些用于获得采样数据的定时信息;处理装置,在给定采样时刻中的一个给定采样时刻确定时间同步信号中在该一个给定采样时刻未被采样的至少一个时间同步信号的值,该确定通过使用存储在存储装置中并且在与该一个给定采样时刻不同的另一个时间点获得的至少一个时间同步信号的数据值应用插值方案来实现。,下面是位置感测设备专利的具体信息内容。

1.一种用于位置感测的设备,包括:
感测装置,该感测装置被布置用于产生至少两个传感器信号(IN0,IN1,IN2);
信号构建单元(40),该信号构建单元(40)被布置用于从所述至少两个传感器信号获得至少两个时间同步信号并且包括:
选择装置(21),该选择装置(21)用于以串行方式选择所述至少两个时间同步信号中的一个;
采样装置(15),该采样装置(15)用于在给定采样时刻对所述选择的时间同步信号进行采样;
存储装置(34),该存储装置(34)用于存储表示所述选择的时间同步信号的采样数据、以及指示所述给定采样时刻中的哪些被用于获得所述采样数据的定时信息;
处理装置(33),该处理装置(33)用于在所述给定采样时刻中的一个给定采样时刻确定所述时间同步信号中在所述一个给定采样时刻未被采样的至少一个时间同步信号的值,所述确定是通过使用存储在所述存储装置中并且在与所述一个给定采样时刻不同的另一个时间点获得的所述至少一个时间同步信号的数据值应用插值方案来实现的。
2.如权利要求1所述的设备,其中,所述采样装置被布置用于以等距采样时间采样。
3.如权利要求1或2所述的设备,包括控制单元(31),该控制单元(31)被布置用于控制所述采样装置。
4.如权利要求3所述的设备,其中,所述控制单元被布置用于设置可变采样时间间隔。
5.如权利要求3所述的设备,其中,所述控制单元被布置用于操纵所述选择装置。
6.如权利要求1所述的设备,其中,所述处理装置被布置用于适配所应用的所述插值方案。
7.如权利要求1所述的设备,其中,所述处理装置被布置用于仅利用通过采样获得的数据值执行所述插值方案。
8.如权利要求1所述的设备,其中,所述插值方案是所述数据值的加权和。
9.如权利要求8所述的设备,其中,在所述加权和中使用的权重取决于所述数据值。
10.如权利要求1所述的设备,其中,所述时间同步信号是周期信号。
11.如权利要求1所述的设备,其中,所述时间同步信号是差分信号
12.如权利要求1所述的设备,其中,所述感测装置被布置用于产生恰好三个传感器信号。
13.如权利要求1所述的设备,其中,所述处理装置被布置用于计算位置。
14.如权利要求1所述的设备,其中,所述感测装置是电感感测装置。
15.一种用于执行位置感测的方法,包括:
从至少两个传感器信号中获得至少两个时间同步信号,
以串行方式选择和采样所述至少两个时间同步信号中的一个并将采样值与它们的采样时刻一起存储在存储器中,
根据在给定采样时刻获得的所述时间同步信号中的一个时间同步信号的所存储的采样值来计算在所述给定采样时刻的一个或多个其他时间同步信号的经插值的值,该计算在比所述给定采样时刻晚的时间点执行,
基于所述计算步骤确定在所述给定采样时刻的位置。

说明书全文

位置感测设备

技术领域

[0001] 本发明总体上涉及位置感测设备的领域。

背景技术

[0002] 位置传感器是能够检测物体的运动并将其转换成适于进一步处理、传输或控制的信号的设备。位置传感器应用于众多应用领域。
[0003] 在位置感测应用中,可能需要同步地感测一个以上信号。这些信号例如表示时间上的给定位置或时间上的给定度。例如,在感应定位应用中,通常采用三个传感器输入信号,其表示时间上的位置信息。接下来将三个传感器信号馈送到信号处理设备。对于时间关键性应用,例如高速位置感测,可能需要并行处理三个传感器信号,例如以便全部并行地过滤、放大、采样并存储它们以实现同步采样。
[0004] 图1中提供了一个图示,其中示出了本领域已知的位置感测设备的模拟前端。来自三个传感器的三个信号输入0、输入1、输入2被施加到模拟前端(AFE)(10),然后被传递到EMC(电磁兼容性)滤波器(11),其消除干扰。在图1的示例中,信号被进一步处理为差分信号,这意味着之后是第一差分信号整流器低通滤波器(13)的第一差分信号放大器(12)得到输入0和输入1输入以导出差分信号D01=输入0-输入1。这将去除信号中包含的共模成分和DC成分。类似地,第二差分信号放大器(12)、第二差分信号整流器和低通滤波器(13)得到输入1和输入2,从中导出D12=输入1-输入2,并且第三差分信号放大器(12)、差分信号整流器和低通滤波器(13)得到输入2和输入0以便从中获得D20=输入2-输入0。这意味着,所有差分信号D01、D12和D20都已并行处理并保持其时间关系:
[0005] D01(t)=输入0(t)-输入1(t)
[0006] D12(t)=输入1(t)-输入2(t)
[0007] D20(t)=输入2(t)-输入0(t)
[0008] 差分信号D01、D12、D20各自被提供给可编程增益放大器(14),以便根据测量范围对它们进行缩放并馈送到采样和保持级(15)。采样和保持级在时间上采集样本并存储样本。所有信号都保持它们的时间关系。采样的差分信号D01、D12、D20还被提供给多路复用器(16)和ADC(Analog-to-Digital Converter:模数转换器),使得可以进一步处理差分信号。如图2所示,采样和保持级可以以某些定时间隔dt以同步方式采样,例如在时间t0、t1=t0+dt、t2=t1+dt和t3=t2+dt,从而导出样本D01(t0)、D12(t0)、D20(t0)、D01(t1)、D12(t1)、D20(t1)、D01(t2)、D12(t2)、D20(t2)、D01(t3)、D12(t3)、D20(t3)。这些样本接下来被进一步处理。
[0009] 然而,如上所述的传统方法要求集成电路中的处理硬件完全并行工作,这不是成本高效的。它还要求以如下这样的方式实现硬件,即在拓扑和架构方面相同但在芯片上的位置不同的并行硬件块之间的误差(例如,偏移和增益失配)保持最小。这会产生额外的成本。
[0010] 该问题已在现有技术中得到解决。发明公开DE10208915A1公开了一种插值至少两个位置相关的周期性相移模拟信号的方法,该模拟信号是通过ΣΔ调制器导出的。然而,其示出了系统需要至少两个信号Δ调制器,这不是成本最优的。
[0011] 发明申请EP0787973涉及用于计算编码器的角度数据的方法和装置以及用于对用于检测位置的检测信号进行插值的技术。本公开也示出了同时使用至少两个A/D转换器。
[0012] 发明EP0900998示出了一种感应位置传感器,其包括多个传感器信号,这些传感器信号可由选择器选择,并且仅通过一个A/D转换器以串行方式进行采样和处理。该解决方案可能不适用于高速位置感测或安全关键应用。
[0013] 因此,需要减少这种硬件工作量并在集成电路的成本以及因此在整个系统的成本方面获益。

发明内容

[0014] 本发明的实施例的目的是提供一种位置感测设备,其需要比现有技术解决方案更少的硬件块来确定位置。
[0015] 上述目的通过根据本发明的解决方案来完成。
[0016] 在第一方面,本发明涉及一种用于位置感测的设备,包括:用于产生至少两个传感器信号的感测装置;以及用于从所述至少两个传感器信号获得至少两个时间同步信号的信号构建单元,其中信号构建单元包括:
[0017] 选择装置,用于以串行方式选择所述至少两个时间同步信号中的一个,[0018] 采样装置,用于在一个或多个给定采样时刻对所述选择的时间同步信号进行采样,
[0019] 存储装置,用于存储表示所述选择的时间同步信号的采样数据、以及指示所述给定采样时刻中的哪些用于获得所述采样数据的定时信息,
[0020] 处理装置,用于在所述给定采样时刻中的一个给定采样时刻确定所述时间同步信号中在所述一个给定采样时刻未被采样的至少一个时间同步信号的值,所述确定是通过使用存储在所述存储装置中并且在与所述一个给定采样时刻不同的另一个时间点获得的所述至少一个时间同步信号的数据值应用插值方案来实现的。
[0021] 所提出的解决方案确实允许减少所需硬件的数量。由于来自各种输入信号的样本的串行处理,现在需要执行插值以确定缺少测量的值。
[0022] 在优选实施例中,采样装置被布置用于以等距采样时间采样。
[0023] 优选地,位置感测设备包括控制单元,该控制单元被布置用于控制采样装置。在某些实施例中,控制单元被布置用于设置可变采样时间间隔。
[0024] 在本发明的实施例中,控制单元被布置用于操纵选择装置。
[0025] 在优选实施例中,处理装置被布置用于适配所应用的插值方案。
[0026] 在一个实施例中,所述处理装置被布置用于仅利用通过采样获得的数据值来执行插值。
[0027] 在另一个优选实施例中,插值是数据值的加权和。在某些实施例中,加权和中使用的权重取决于数据值。
[0028] 在实施例中,基于来自过去的数据样本来选择插值方案。
[0029] 有利地,时间同步信号是周期信号。
[0030] 在一个实施例中,时间同步信号是差分信号。
[0031] 在另一个实施例中,在选择装置和采样装置之间提供增益放大器。
[0032] 在优选的特定实施例中,感测装置被布置用于产生恰好三个传感器信号。
[0033] 在另一个实施例中,感测装置包括一个或多个电感传感器。在一个实施例中,该设备仅包括电感传感器作为感测装置。
[0034] 在一个实施例中,处理装置被布置用于计算位置。
[0035] 在另一方面,本发明涉及一种用于执行位置感测的方法,包括:
[0036] 从至少两个传感器信号中获得至少两个时间同步信号,
[0037] 以串行方式选择和采样所述至少两个时间同步信号中的一个并将采样值与它们的采样时刻一起存储在存储器中,
[0038] 根据在给定采样时刻获得的所述时间同步信号中的一个时间同步信号的所存储的采样值来计算在所述给定采样时刻的一个或多个其他时间同步信号的经插值的值,该计算在比所述给定采样时刻晚的时间点执行,
[0039] 基于所述计算步骤确定在所述给定采样时刻的位置。
[0040] 出于对本发明以及相对现有技术所实现的优势加以总结的目的,上文已描述了本发明的某些目的和优势。当然,应理解,不一定所有此类目的或优势都可根据本发明的任何特定实施例来实现。因此,例如,本领域的技术人员将认识到,本发明可按实现或优化如本文中所教导的一个优势或一组优势的方式来具体化或执行,而不一定要实现如本文可能教导或建议的其他目的或优势。
[0041] 参考本文以下描述的(多个)实施例,本发明的上述和其他方面将是显而易见的和可阐明的。附图说明
[0042] 现在将作为示例参考附图进一步描述本发明,附图中相同的附图标记指代各附图中的相同要素。
[0043] 图1示出了现有技术中已知的设备的方案。
[0044] 图2示出了现有技术解决方案中应用的同步采样。
[0045] 图3示出了根据本发明的设备的模拟前端的可能实现。
[0046] 图4示出了应用于本发明的信号采样和信号构建。
[0047] 图5示出了根据本发明的信号构建单元的高级方案。
[0048] 图6示出了根据本发明的设备的数据处理单元的实施例。
[0049] 图7示出了包括本发明的信号构建设备的位置感测设备。

具体实施方式

[0050] 将针对具体实施例且参考特定附图来描述本发明,但是本发明不限于此而仅由权利要求书来限定。
[0051] 此外,说明书中和权利要求中的术语第一、第二等等用于在类似的要素之间进行区分,并且不一定用于在时间上、空间上、以排名或任何其他方式来描述序列。应当理解,如此使用的术语在适当的情况下是可互换的并且本文中所描述的本发明实施例与本文中所描述或解说的相比能够以其他顺序操作。
[0052] 要注意,权利要求中使用的术语“包括”不应被解释为限定于其后列出的装置;它并不排除其他要素或步骤。因此,该术语被解释为指定所陈述的特征、整数、步骤或组件的存在,但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤或组件、或其群组的存在或添加。因此,表述一种包括“装置A和B的设备”的范围不应当被限定于仅由组件A和B构成的设备。这意味着对于本发明,该设备的仅有的相关组件是A和B。
[0053] 贯穿本说明书引述的“一个实施例”或“一实施例”意指结合该实施例描述的特定特征、结构或特性是包含在本发明的至少一个实施例中的。由此,短语“一个实施例中”或“一实施例中”在贯穿本说明书的各个地方的出现并非必要地全部引述同一实施例,而是可能引述同一实施例。此外,在一个或多个实施例中,如从本公开中对本领域普通技术人员将是显而易见的,特定的特征、结构或特性可以用任何合适的方式进行组合。
[0054] 类似地,应当领会,在本发明的示例性实施例的描述中,出于精简本公开和辅助对各个发明性方面中的一个或多个的理解的目的,本发明的各个特征有时被一起编组在单个实施例、附图或其描述中。然而,这种公开的方法不应被解释为反映所要求保护的本发明需要比每项权利要求中所明确记载的更多特征的意图。相反,如所附权利要求反映的,各发明方面可以存在比单个前述公开的实施例的全部特征更少的特征。因此,具体描述之后所附的权利要求由此被明确纳入该具体描述中,其中每一项权利要求独自作为本发明单独的实施例。
[0055] 此外,尽管本文所描述的一些实施例包括其他实施例中所包括的一些特征但不包括其他实施例中所包括的其他特征,但是不同实施例的特征的组合旨在落在本发明的范围内,并且形成如将由本领域技术人员所理解的不同实施例。例如,在所附的权利要求书中,所要求保护的实施例中的任何实施例均可以任何组合来使用。
[0056] 应当注意的是,在描述本发明的某些特征或方面时,特定术语的使用不应当用来暗示该术语在本文中被重新定义以受限于包括与所述术语相关联的本发明的特征或方面的任何特定特性。
[0057] 在本文所提供的描述中,阐述了众多具体细节。然而应理解,在没有这些具体细节的情况下也可实践本发明的实施例。在其他实例中,公知的方法、结构和技术未被详细示出以免模糊本描述的理解。
[0058] 如上所述,对于像位置感测或其他时间相关的感测应用那样的高速应用,可能需要同时测量和处理一个以上信号。为了不丢失各种信号之间的实时关系,需要以并行方式处理信号。这与信号处理单元中的工作量有关,该信号处理单元必须可用于每个信号,并且可能不具有成本高效。
[0059] 为了节省成本,考虑应用串行信号处理可能是值得的,但是这种方法可能在确定与时间相关的位置或角度时引入误差。对于低速应用或“保持静止”这可能不是问题,但是对于高速感测应用,误差是不可接受的。
[0060] 与现有技术中遇到的完全并行实现相比,本发明中呈现的位置感测设备需要减少的硬件数量,同时可以保持时间关系或者至少可以将偏差限制到可接受的平。通过在执行所需计算和构建信号的简单算术单元中利用插值来获得成本高效的实现。
[0061] 图3中描绘了根据本发明的设备的模拟前端的实施例。与图1的方案最显著的区别在于,现在,时间相关信号通过多路复用器(21)馈送到可编程增益放大器(14)和采样和保持级(15)。由于现在在到达任何采样和保持级之前完成信号选择,因此不再给出信号的时间关系。信号D01、D12、D20以串行方式在不同时间被采样。如果仅从串行样本计算位置,则会引入误差。必须在信号处理的以下阶段之一中处理该误差。
[0062] 注意,在图3中示出了应用差分信号的实施例:例如输入0和输入1被提供给差分放大器(12)。技术人员将容易认识到,在其他实施例中,可以应用单端信号。在这样的实施例中,仅一个信号,例如输入0,由之后的级处理。
[0063] 在某些实施例中,信号是周期性的。周期性信号在可测量的时间(周期)内完成一个图案,并在相同的后续周期内重复该图案。有利地,它们具有正弦波形状。在其他实施例中,信号不是周期性的。
[0064] 参考图4解释本发明中应用以说明各种输入信号的串行采样的原理。如图所示,假设采样和保持级以给定的固定定时间隔dt(例如在时间t0、t1、t2、t3和t4)产生样本。
[0065] 例如,在时间t2,样本D01(t2)取自这些信号中的一个。由于采样的串行特性,对于其他两个信号D20和D12,在时刻t2没有可用的采样值。必须通过插值其他测量(即其他样本)来获得信号值D20i(t2)和D12i(t2)。由于插值也可能需要比t2晚的时刻获得的样本值,因此当在t0、t1、t3和t4处获得的样本值可用时,只能在时间t4计算D20i(t2)和D12i(t2)。图4中的箭头指示在计算中使用哪些样本以分别用于确定D20i(t2)和D12i(t2)。
[0066] 在图4的示例中,用于计算经插值样本的样本都是测量样本。在其他实施例中,可以从测量样本和其他经插值样本来计算该经插值样本,或者对于经插值样本中的一些,仅从其他经插值样本来计算该经插值样本。
[0067] 有许多插值方法可用于计算缺失的数据值。在某些实施例中,可以应用简单的线性插值。在其他实施例中,可以使用二次插值方法或任何其他插值方法,通过利用通过插值获得的测量样本值或数据值,在更晚的时间生成时刻tn的缺失数据值。在本发明中采用的方法的特征在于,在tn处,实际的测量样本Dxy(tn)可用,而其他样本Dxyi(tn)在更晚的时间被插值。
[0068] 优选地选择插值方法,使得与插值有关的任何误差可以保持很小。为了实现这一点,传感器行为被特征化为应用不同的插值方法,比较结果,使得可以为给定传感器应用选择优选的插值方法。
[0069] 在一个实施例中,应用的插值方法在制造期间是固定的。在其他实施例中,可以在行结束期间,例如基于一个或多个传感器特性编程要应用的插值方案。在替代实施例中,可以基于来自过去的数据样本来选择插值方案。来自过去的数据样本,例如tn-x,...,tn-4,tn-3之后可以针对每个信号进行相互比较。根据每个信号的数据样本的信号差异,可以应用线性插值、二次插值或任何其他插值方法,从而在采样时间tn导出tn-2的经插值数据样本,以便保持与插值相关的误差较小。
[0070] 在一个有利的实施例中,使用多个样本的加权来执行插值,例如,如下:
[0071] D01(tn)实际采样,无需插值
[0072] D12i(tn)=2/3x D12(tn-1)+1/3x D12(tn+2)
[0073] D20i(tn)=1/3x D20(tn-2)+2/3x D20(tn+1)
[0074] 在这种情况下,实际测量样本Dxy(tn-2,tn-1,tn+1,tn+2)被用于插值。
[0075] 在某些实施例中,样本之间的时间间隔可以是等距的。在图4中找到了这样的示例,其中在连续样本之间存在固定的时间距离dt。通过应用插值方案引入的误差仅与时序有关。这意味着感测设备(60)可以以延迟dt传递延迟的传感器信息。由于每个传感器具有固有的固有延迟时间(即执行信号处理所需的时间),因此这个延迟dt可以考虑在内。
[0076] 可以使用其他采样方案/ADC转换周期,例如:
[0077] ·用于需要多于或少于三个信号的测量的感测原理
[0078] ·用于可以容忍至少一个信号的精度降低、具有降低的精度要求的那些信号可以被较不频繁地测量的感测原理,
[0079] ·在具有多个感测通道的应用中,这些感测通道重复使用相同的ADC
[0080] ·还将ADC用于与主要感测原理无关的其他目的。
[0081] 取决于采样方案/ADC转换周期,加权平均还可以具有其他比率,例如,比率2:1或3:1。
[0082] 在其他实施例中,可以以具有特定周期性的顺序获取实际测量样本。例如,在t0处采集样本D01,在t1处采集样本D12,在t2处采集样本D20,在t3处再次采集样本D01。然而,在其他实施例中,还可以在t0、t1、t2处始终测量样本D01,在t3、t4、t5处始终测量样本D12,依此类推。还可以改变采集样本的顺序,例如在t0、t1、t2处测量样本D01、D12、D20,然后在t3、t4、t5处测量样本D12、D20、D01,依此类推。如果无法避免后续样本之间的干扰,这可能会有所帮助。在某些实施例中,样本甚至可以以伪随机方式获得。实际上,可以考虑任何顺序和周期性,从而允许具有与并行信号处理相比最小误差的插值。
[0083] 在另一实施例中,采样时间间隔dt根据实际测量样本Dxy(t)和经插值样本Dxyi(t)而变化。如果与先前测量或计算的样本Dxy(tn-1)、Dxyi(tn-1)、Dxy(tn-2)、Dxyi(tn-2)相比,样本Dxy(tn)、Dxyi(tn)示出比给定阈值更大的变化,则时间dt变为更低的值,若样本Dxy(tn)、Dxyi(tn)示出比给定阈值更低的变化,则时间dt变为更大的值。
[0084] 图5中示出了根据本发明的设备的框图。信号构建单元除模拟前端(20)外还包括数据处理单元(30)。如图3所示,模拟前端(20)被布置用于接收至少两个时间同步信号。
[0085] 图6中示出了这种数据处理单元的实施例。控制单元(31)被布置用于触发(例如,通过信号S&H)模拟前端的采样和保持级以在给定时间采集样本。在某些实施例中,控制单元可以如前所述那样改变和调整采样定时间隔dt。
[0086] 在其他实施例中,采样和保持级以连续的方式对每个dt进行采样,并且仅向控制单元提供“就绪信息”,从而指示已经采集了样本。在一个实施例中,值dt可以在控制单元中针对给定应用编程。
[0087] 由控制单元(31)执行的另一个任务是借助于要选择输入信号的信号SEL_CHAN通知模拟前端中的多路复用器(21)。
[0088] 模数转换器(32)接收由模拟前端输出的采样模拟信号(ADC_输入),并将该信号转换为数字表示。算术单元(33)接收来自ADC(32)的样本的结果数据流。数据流包含馈送到采样和保持级的信号的实际测量样本Dxy(tn),例如,D01、D12、D20。样本值存储在存储器(34)中。该存储器(34)可以是任何种类,例如寄存器或RAM。
[0089] 当算术单元(33)接收样本的数据流时,控制单元(31)向算术单元提供由ADC(32)提供的各个样本属于哪个信号的信息(例如D01、D12、D20),使得算术单元(33)始终知道样本值本身和样本的定时信息这两者。样本和定时信息暂时存储在存储器(34)中。
[0090] 利用存储器中保存的可用样本及其定时信息,算术单元现在能够执行插值,由此对于每个时刻tn,确定样本值Dxy(tn)或Dxyi(tn)(在比tn晚一点的时间点),正如它们将根据图4以同步方式采样一样。实现相同结果的工作量已经以较低的成本完成。
[0091] 在优选实施例中,算术单元能够在运行时适配正在应用的插值方案。为此目的,将实际测量和经插值样本存储在存储器(34)中。例如,样本D20(tn)(实际测量)可以通过算术单元(33)与D20i(tn-1)(经插值)、D20i(tn-2)(经插值)、D20((tn-3)(实际测量)...进行比较。类似地,例如可能会处理D01和D12。根据样本的时间差异,例如:
[0092] E20(tn)=D20(tn)-D20i(tn-1),
[0093] E20(tn-1)=D20i(tn-1)–D20i(tn-2),
[0094] E20(tn-2)=D20i(tn-2)–D20(tn-3)以及
[0095] Em20(tn)=D20(tn)–D20(tn-3),
[0096] 算术单元可以应用例如线性插值方法、二次插值方法或任何其他插值方法。
[0097] 在一个实施例中,算术单元通过解释样本随时间的差异来选择插值方法。用于从一种插值方案移动到另一种插值方案的触发器可以例如基于样本的差异的阈值,例如,Exy、Emxy的阈值。要使用的插值方法的参数可以在行校准结束期间存储在非易失性存储器,例如EEPROM(69)中。
[0098] 算术单元还被布置用于计算出可用的实际样本Dxy(tn)和经插值样本Dxyi(tn)所需的量,例如时间上的位置或角度,并用于将该信息提供给接口单元(35)以进行数据输出。
[0099] 图7示出了根据本发明的位置感测设备的可能实现。位置感测设备可以例如实现为集成电路(IC)。
[0100] 在图7的设置中,场线圈(61)提供变化的磁场,其由感测线圈(62)接收。线圈可以是单独的线圈,或者可以组合成单个传感器,或者可以是印刷电路板上的线圈布置,或者可以被构建以便获得三个单独的信号输入0、输入1、输入2,这些信号具有依赖于物体位置的关系。这已经在例如发明US6366078B1中描述。所施加的信号输入0、输入1、输入2及其彼此的关系可以例如提供关于特殊成形体的位置或角度的信息(这里未进一步描述并且未在任何图中示出)。具有模拟前端AF(20)和数据处理单元DPU(30)的信号构建设备(40)接收来自传感器的信号并如前文所述那样处理它们。
[0101] LC振荡器(63)向场线圈(61)提供变化的磁场。其时钟基准被提供给时钟发生器(64)并在模拟前端AF(20)中被使用。传感器偏置和监视器(70)为模拟前端(20)和传感器线圈(62)的组件提供DC操作点。供电系统(66),包括例如电压调节器,产生所有内部供电电压和集成电路的基准。
[0102] 通过供电系统的一个引脚(例如可以是正电压源VDD),也可以将串行数据流提供给数字单元(72)。在一个实施例中,输入数据流可以在PSI5输入(67)的使用下采用PSI5标准。
[0103] 数据输入流可以是任何类型的数据,例如校准数据。校准数据可以例如包括参数,例如参数dt、用于插值方法的加权平均参数或指示要如前所述那样应用的插值方案的参数。这些参数可以存储在非易失性存储器,例如EEPROM(69)中。
[0104] 在某些实施例中,数字单元(72)还包括功能安全诊断和误差处理器(68),以观察所有单位并将其与例如阈值或例如数据一致性进行比较。在偏差的情况下,误差可以被标记和处理。
[0105] 在一个实施例中,功能安全诊断和误差处理器(68)能够对经插值数据样本Dxyi(tn,tn-1,tn+1)彼此或将其与预期值或实际采样值Dxy(t)进行比较。在非预期的偏差的情况下,功能安全诊断和误差处理器(68)可以开始误差处理或者至少向数据处理单元(30)提供误差信息,以反映数据流中的误差信息将被发出。
[0106] 输出数据通过驱动器完成,例如如果数据流遵循PSI5标准,则通过PSI5驱动器完成。
[0107] 附图标记列表:
[0108] 10 在现有技术的位置传感器中已知的模拟前端(AF)
[0109] 11 用于输入信号滤波的EMC滤波器
[0110] 12 差分信号放大器
[0111] 13 差分信号整流器和低通滤波器
[0112] 14 可编程增益放大器
[0113] 15 采样和保持级
[0114] 16 多路复用器到ADC
[0115] 20 根据本发明实施例的位置感测设备的模拟前端(AFE)
[0116] 21 多路复用器到PGA
[0117] 30 数据处理单元DPU
[0118] 31 控制单元
[0119] 32 ADC
[0120] 33 算术单元
[0121] 34 存储器
[0122] 35 接口单元
[0123] 40 根据本发明实施例的信号构建单元
[0124] 60 根据本发明实施例的位置感测设备
[0125] 61 场线圈
[0126] 62 感测线圈
[0127] 63 LC振荡器
[0128] 64 时钟发生器和相位比较器
[0129] 65 RC振荡器
[0130] 66 供电系统,电压调节器
[0131] 67 PSI5接口输入
[0132] 68 功能安全诊断和误差处理器
[0133] 69 非易失性存储器,例如EEPROM
[0134] 70 传感器偏置和监视器
[0135] 71 PSI5接口驱动器和输出
[0136] 72 数字单位
[0137] 尽管已经在附图和前面的描述中详细地说明并描述了本发明,但是此类说明和描述被认为是说明性或示例性的,而非限制性的。前面的描述具体说明了本发明的某些实施例。然而,应当理解,不管以上在文本中显得如何详细,本发明都能以许多方式实现。本发明不限于所公开的实施例。
[0138] 通过研究附图、公开和所附权利要求,本领域技术人员可在实践要求保护的发明时理解和实施所公开实施例的其他变型。在权利要求中,单词“包括”不排除其他要素或步骤,并且不定冠词“一(a或an)”不排除复数。单个处理器或其他单元可实现权利要求书中所述的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中陈述某些措施的纯粹事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。计算机程序可被存储/分布在合适的介质(诸如,与其他硬件一起或作为其他硬件的一部分提供的光学存储介质或固态介质)上,但也能以其他形式(诸如,经由因特网或者其他有线或无线电信系统)来分布。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。
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