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CN110906860A - 用于感测旋转主体的设备 - Google Patents

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CN110906860A
CN110906860A CN201910842373.6A CN201910842373A CN110906860A CN 110906860 A CN110906860 A CN 110906860A CN 201910842373 A CN201910842373 A CN 201910842373A CN 110906860 A CN110906860 A CN 110906860A
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CN
China
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pattern
value
sensing
rotating body
sensor
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Application number
CN201910842373.6A
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English (en)
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李锺佑
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Samsung Electro Mechanics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electro Mechanics Co Ltd
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Publication date
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Abstract

本发明提供一种用于感测旋转主体的设备，所述用于感测旋转主体的设备包括：待检测单元，包括具有至少一个第一图案的第一图案部和具有至少一个第二图案的第二图案部，并且被配置为围绕旋转轴旋转；传感器模块，包括与所述第一图案部相对地设置的第一传感器以及与所述第二图案部相对地设置的第二传感器；以及旋转信息计算器，被配置为通过基于所述第一传感器的输出信号和所述第二传感器的输出信号计算出差值，并将根据目标感测角度以及所述第一图案和所述第二图案的尺寸确定的比较值与所述差值进行比较。

Description

用于感测旋转主体的设备
本申请要求于2018年9月14日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0110441号韩国专利申请和2018年11月19日在韩国知识产权局提交的第10-2018-0142813号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的全部公开内容通过引用被包含于此。
技术领域
本公开涉及一种用于感测旋转主体的设备。
背景技术
旋转主体应用到诸如可穿戴装置的例如马达、轮式开关的各个领域中，并且优选的是具有纤细外形的微型形式。需要用于检测旋转主体的位置的感测电路检测旋转主体的微小位移。
发明内容
提供本发明内容以按照简化的形式介绍所选择的构思，并在以下具体实施方式中进一步描述所选择的构思。本发明内容既不意在明确所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在帮助确定所要求保护的主题的范围。
根据一个方面，公开一种用于感测旋转主体的设备，所述用于感测旋转主体的设备包括：待检测单元，包括具有至少一个第一图案的第一图案部和具有至少一个第二图案的第二图案部，并且被配置为围绕旋转轴旋转；传感器模块，包括与所述第一图案部相对地设置的第一传感器以及与所述第二图案部相对地设置的第二传感器；以及旋转信息计算器，被配置为基于所述第一传感器的输出信号和所述第二传感器的输出信号计算差值，并且被配置为将根据目标感测角度、所述第一图案和所述第二图案的尺寸确定的比较值与所述差值进行比较。
所述旋转信息计算器可被配置为根据所述目标感测角度改变所述比较值的数量和大小。
所述比较值的所述数量可根据与所述第一图案和所述第二图案的尺寸对应的角度与所述目标感测角度的比确定。
所述比较值的所述大小可通过将与所述第一图案和所述第二图案的所述尺寸对应的所述角度除以所述目标感测角度来确定。
所述至少一个第一图案和所述至少一个第二图案可被布置为具有角度差。
所述比较值可在所述差值的最小值和最大值的范围内。
所述比较值中的两个相邻比较值之间的差值可与邻近所述最大值的最大比较值与所述最大值之间的差值的两倍对应，或者所述比较值中的两个相邻比较值之间的差值可与邻近所述最小值的最小比较值与所述最小值之间的差值的两倍对应。
所述至少一个第一图案和所述至少一个第二图案可具有与所述第一图案和所述第二图案的尺寸的一半对应的角度差。
所述第一传感器可具有与所述第一图案的尺寸的一半对应的尺寸，所述第二传感器可具有与所述第二图案的尺寸的一半对应的尺寸。
根据另一方面，公开一种用于感测旋转主体的设备，所述用于感测旋转主体的设备包括：待检测单元，包括具有至少一个第一图案的第一图案部和具有至少一个第二图案的第二图案部，并被配置为围绕旋转轴旋转；传感器模块，包括与所述第一图案部相对地设置的第一传感器和与所述第二图案部相对地设置的第二传感器；以及旋转信息计算器，被配置为基于第一传感器的输出信号和第二传感器的输出信号计算差值，并且被配置为将根据目标感测角度变化的比较值与所述差值进行比较。
所述旋转信息计算器可被配置为根据所述目标感测角度确定所述比较值的数量和大小。
所述比较值的所述数量可根据与所述第一图案和所述第二图案的尺寸对应的角度与所述目标感测角度的比确定。
所述比较值的所述大小可通过将与所述第一图案和所述第二图案的尺寸对应的角度除以所述目标感测角度来确定。
所述旋转信息计算器可被配置为将所述差值与所述比较值进行比较以计算输出值，并且所述输出值在所述差值的大小等于所述比较值中的每个的大小的时间点处在高电平和低电平之间切换。
具有不同正负号的参考值可根据所述差值的增减状态施加到所述比较值中的每个。
在所述差值的增大状态下，具有正号的参考值可施加到所述比较值中的任意一个比较值；在所述差值的减小状态下，具有负号的参考值可施加到所述任意一个比较值。
通过以下具体实施方式、附图以及权利要求，其他特征和方面将是显而易见的。
附图说明
图1是示出用于感测旋转主体的设备的示例的示图。
图2是示出用于感测旋转主体的设备的示例的示图。
图3是示出待检测单元和传感器模块的位置关系的示例的示图。
图4是根据待检测单元的旋转通过传感器模块测量的感测值的示例的曲线图。
图5是示出旋转信息计算器的示例的示图。
图6是示出主信号的波形图的示例的示图。
图7至图10是示出主信号的波形图的示例的示图。
图11是示出说明迟滞现象的示例的示图。
在整个附图和具体实施方式中，相同的标号指示相同的元件。附图可不按照比例绘制，为了清楚、说明以及便利起见，可夸大附图中元件的相对尺寸、比例和描绘。
具体实施方式
提供以下具体实施方式以帮助读者获得对在此描述的方法、设备和/或系统的全面理解。然而，在理解本申请的公开内容之后，在此所描述的方法、设备和/或系统的各种改变、修改及等同物将是显而易见的。例如，在此描述的操作的顺序仅仅是示例，并且不限于在此阐述的顺序，而是除了必须按照特定顺序发生的操作之外，可做出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的改变。此外，为了更加清楚和简洁，可省略本领域中已知的特征的描述。
在此描述的特征可以以不同的形式实施，并且将不被解释为局限于在此描述的示例。更确切地说，已经提供在此描述的示例，仅仅为了示出在理解本申请的公开内容之后将是显而易见的实现在此描述的方法、设备和/或系统的许多可行方式中的一些可行方式。
在整个说明书中，可将理解的是，当诸如层、区域或晶圆(基板)的元件被称为“在”另一元件“上”、“连接到”另一元件或“结合到”另一元件时，该元件可直接“在”所述另一元件“上”、直接“连接到”所述另一元件或直接“结合到”所述另一元件，或者可存在介于它们之间的其他元件。当元件被称为“直接在”另一元件“上”、“直接连接到”另一元件或“直接结合到”另一元件时，可不存在介于它们之间的元件或层。相同的标号始终指示相同的元件。
在此使用的术语仅用于描述各种示例，并且将不被用于限制本公开。如在此使用的，术语“和/或”包括相关所列项中的一个或更多个的任意组合和全部组合。
关于示例或实施例的术语“可”的使用(例如，关于示例或实施例可包括或实现什么)意味着存在包括或实现这样的特征的至少一个示例或实施例，而全部示例和实施例不限于此。
将显而易见的是，尽管可在这里使用“第一”、“第二”和“第三”等的术语来描述各种构件、组件、区域、层和/或部分，但是这些构件、组件、区域、层和/或部分不受这些术语所限制。这些术语仅用于将一个构件、组件、区域、层或部分与另一构件、组件、区域、层或部分区分开。因此，在不脱离示例实施例的教导的情况下，下面讨论的第一构件、组件、区域、层或部分也可被称为第二构件、组件、区域、层或部分。
为了易于描述，可在此使用诸如“上方”、“上面”、“下方”和“下面”等的空间相对术语来描述如附图中所示的一个元件与另一元件的关系。将理解的是，这样的空间相对术语意在除了包含附图中描绘的方位之外还包含装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的装置被翻转，则被描述为相对于另一元件在“上方”或“上面”的元件于是将相对于所述另一元件在“下方”或“下面”。因此，术语“上方”根据装置的空间方位包括“上方”和“下方”两种方位。装置还可以以其他方式(例如，旋转90度或者处于其他方位)定位，并且将相应地解释在此使用的空间相对术语。
如在此使用的，除非上下文另外清楚地指明，否则单数形式也意图包括复数形式。将进一步理解的是，当在此说明书中使用术语“包含”时，列举存在所陈述的特征、数量、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组，但不排除存在或添加一个或更多个其他特征、数量、步骤、操作、构件、元件和/或它们的组。
由于制造技术和/或公差，附图中所示出的形状可能发生变化。因此，在此描述的示例不限于附图中所示的特定形状，而是包括制造期间发生的形状的改变。
以下描述的本公开的内容可具有各种构造，并且在此仅提出所需构造，但不限于此。
图1是示出用于感测旋转主体的设备的示例的示图。
根据实施例的用于感测旋转主体的设备可包括待检测单元20、传感器模块30以及旋转信息计算器40，并且还可包括基板5。
待检测单元20可通过旋转轴11连接到轮10。轮10可以是电子装置中的旋转主体，并可由使用者顺时针方向地旋转或逆时针方向地旋转。待检测单元20可与轮10一起顺时针方向地旋转或逆时针方向地旋转。
待检测单元20可包括第一图案部21和第二图案部22。在示例中，第一图案部21和第二图案部22具有相同的形状，在旋转轴11的延伸方向上彼此分开一段距离。在示例中，第一图案部21和第二图案部22可与旋转轴11结合。第一图案部21和第二图案部22可通过旋转轴在相同的方向上且以相同的速度旋转。
第一图案部21和第二图案部22中的每个可包括具有相同形状的至少一个图案。第一图案部21包括至少一个第一图案，第二图案部22包括至少一个第二图案。
在图1中，第一图案部21和第二图案部22中的每个的突出区域与图案对应。在示例中，加工圆盘型金属和磁性材料并形成锯齿以制造第一图案部21的第一图案和第二图案部22的第二图案。因此，第一图案部21的第一图案和第二图案部22的第二图案可利用从金属和磁性材料中选择的一种形成。
第一图案部21的第一图案在旋转方向上延伸，第二图案部22的第二图案在旋转方向上延伸。第一图案部21在旋转方向上的延伸长度可被定义为第一图案的尺寸，第二图案部22在旋转方向上的延伸长度可被定义为第二图案的尺寸。
当第一图案部21包括一个第一图案，并且第二图案部22包括一个第二图案时，所述一个第一图案和所述一个第二图案可具有与180°的旋转角度对应的尺寸。
假设第一图案部21包括多个第一图案，第二图案部22包括多个第二图案，第一图案部21的第一图案在旋转方向上彼此分开一段距离。同样地，第二图案部22的第二图案在旋转方向上彼此分开一段距离。作为示例，第一图案部21的第一图案的分开距离可与第一图案的尺寸相同，第二图案部22的第二图案的分开距离可与第二图案的尺寸相同。
作为示例，第一图案部21的第一图案可具有与90°的旋转角度对应的尺寸，并且第一图案之间的分开距离可与90°的旋转角度对应。因此，第一图案部21可具有两个具有90°的尺寸的第一图案。以相似的方式，第二图案部22的第二图案可具有与90°的旋转角度对应的尺寸，并且第二图案之间的分开距离可与90°的旋转角度对应。因此，第二图案部22可具有两个具有90°的尺寸的第二图案。
在示例中，第一图案和第二图案的尺寸和数量可以改变。作为示例，第一图案部21可具有三个具有60°的尺寸的第一图案，第二图案部22可具有三个具有60°的尺寸的第二图案。
在下文中，为了方便解释起见，假设第一图案部21具有两个具有90°的尺寸的第一图案，第二图案部22具有两个具有90°的尺寸的第二图案。然而，具有各种角度尺寸和各种数量的图案的图案部被认为也在本公开的范围内。
第一图案部21的第一图案和第二图案部22的第二图案可设置为具有角度差。作为示例，第一图案部21的第一图案和第二图案部22的第二图案可设置为具有与第一图案的尺寸的一半或第二图案的尺寸的一半对应的角度差。
当假设第一图案部21具有两个具有90°的尺寸的第一图案，第二图案部22具有两个具有90°的尺寸的第二图案时，第一图案部21的第一图案和第二图案部22的第二图案可设置为具有45°的角度差。因此，第一图案部21的第一图案的一些区域和第二图案部22的第二图案的一些区域可在旋转轴11延伸的方向上重叠。
传感器模块30可包括多个传感器。作为示例，传感器模块30可包括第一传感器31和第二传感器32。第一传感器31和第二传感器32设置在旋转轴11的延伸方向上。第一传感器31设置为与第一图案部21相对，第二传感器32设置为与第二图案部22相对。
根据第一图案部21的旋转，第一传感器31与第一图案部21的第一图案重叠的面积改变。同样地，根据第二图案部22的旋转，第二传感器32与第二图案部22的第二图案重叠的面积改变。在示例中，第一传感器31检测与第一图案部21的重叠面积的改变，第二传感器32检测与第二图案部22的重叠面积的改变。
在示例中，第一传感器31和第二传感器32具有定义的尺寸。第一传感器31的尺寸和第二传感器32的尺寸可被理解为与旋转主体旋转的方向对应的长度。在示例中，第一传感器31的尺寸可与第一图案部21的第一图案的尺寸的一半对应，第二传感器32的尺寸可与第二图案部22的第二图案的尺寸的一半对应。
在示例中，第一传感器31和第二传感器32中的每个可包括感测线圈。在示例中，感测线圈在基板5上形成电路图案，并且可设置在基板5中。在示例中，感测线圈可设置为绕组电感器线圈和螺线管线圈中的一种。设置有感测线圈的第一传感器31可根据依据感测线圈与第一图案部21的重叠的面积改变的电感来检测旋转主体的旋转角度，设置有感测线圈的第二传感器32可根据依据感测线圈与第二图案部22的重叠的面积改变的电感来检测旋转主体的旋转角度。
旋转信息计算器40被配置为集成电路并安装在基板5上，并且旋转信息计算器40可电连接到第一传感器31和第二传感器32。旋转信息计算器40可根据第一传感器31和第二传感器32的电感的改变计算包括旋转主体的旋转方向、旋转角度和角速度中的至少一种的旋转信息。
图2是示出用于感测旋转主体的设备的示例的示图。根据图2的用于感测旋转主体的设备与根据图1的实施例的用于感测旋转主体的设备相似，因此重复的描述可被省略。除了下面对图2的描述，图1的描述也适用于图2，并通过引用包含于此。因此，这里可不重复以上描述。
参照图2，用于感测旋转主体的设备还可包括连接到旋转轴11的支撑构件23。
支撑构件23连接到旋转轴11，并可根据轮10的旋转围绕旋转轴11顺时针方向地旋转或逆时针方向地旋转。在示例中，支撑构件23可设置为具有圆柱形形式。支撑构件23可利用非金属材料形成。在示例中，支撑构件23可利用塑料形成。
待检测单元20可设置在具有圆柱形形式的支撑构件23中。待检测单元20可包括设置在具有圆柱形形式的支撑构件23的侧表面上的第一图案部21和第二图案部22。
第一图案部21可包括在具有圆柱形形式的支撑构件23的第一高度区域中在旋转方向上延伸的第一图案，第二图案部22可包括在具有圆柱形形式的支撑构件23的第二高度区域中在旋转方向上延伸的第二图案。
这里，第一图案部21的第一图案和第二图案部22的第二图案可利用金属和磁性材料中的一种形成。
支撑构件23可利用诸如塑料的非金属材料形成，第一图案部21和第二图案部22可利用金属形成。在示例中，支撑构件23通过塑料的注射成型工艺制造，第一图案部21和第二图案部22通过镀覆工艺形成。
第一图案部21和第二图案部22可设置在支撑构件23的侧表面上。当第一图案部21和第二图案部22设置在支撑构件23上时，用于设置第一图案部21和第二图案部22的槽部形成在具有圆柱形形式的支撑构件23的侧表面中。作为示例，为了第一图案部21和第二图案部22的形成，槽部可沿着旋转方向延伸。第一图案部21和第二图案部22设置在设置于支撑构件23的侧表面中的槽部中并向外暴露。作为示例，第一图案部21和第二图案部22中的每个的厚度可与槽部的厚度相同。因此，可不在支撑构件23的侧表面产生由于设置在槽部中的第一图案部21和第二图案部22而导致的台阶或凹陷。
薄图案使用诸如注射成型工艺或镀覆工艺的批量生产方法制造，使得图2的用于感测旋转主体的设备可有利于批量生产和降低成本。
图3是示出根据待检测单元的旋转的待检测单元和传感器模块的位置关系的示例的示图。图4是示出根据待检测单元的旋转通过传感器模块测量的感测值的曲线图。在图3中，在示例中，第一传感器31和第二传感器32示出为感测线圈。
参照图3，根据轮10的旋转，待检测单元20和传感器模块30的重叠面积可改变。详细地，第一图案部21和第一传感器31的重叠面积以及第二图案部22和第二传感器32的重叠面积可改变。在图3中，假设第一图案部21和第二图案部22在从下侧到上侧的方向上旋转。
在第一状态(状态1)下，第一传感器31与第一图案部21重叠，第二传感器32不与第二图案部22重叠。当利用金属材料形成的图案邻近包括感测线圈的第一传感器31时，通过在感测线圈中产生的磁通量将电流施加到图案，并且通过施加到图案的电流在图案中产生磁通量。在这种情况下，在图案中产生的磁通量抵消第一传感器31的感测线圈的磁通量，使得第一传感器31的感测线圈的电感降低。因此，参照图4的与第一状态(状态1)对应的0°，第一传感器31的感测值(曲线1)保持在低电平，而第二传感器32的感测值(曲线2)保持在高电平。
在第一状态(状态1)之后，第一图案部21和第二图案部22在从下侧到上侧的方向上旋转。在第二状态(状态2)下，第一传感器31与第一图案部21重叠，第二传感器32与第二图案部22重叠。因此，参照图4的与第二状态(状态2)对应的45°，第一传感器31的感测值(曲线1)保持在低电平，第二传感器32的感测值(曲线2)改变为低电平。
在第二状态(状态2)之后，第一图案部21和第二图案部22在从下侧到上侧的方向上旋转。在第三状态(状态3)下，第一传感器31不与第一图案部21重叠，第二传感器32与第二图案部22重叠。因此，参照图4的与第三状态(状态3)对应的90°，第一传感器31的感测值(曲线1)改变为高电平，第二传感器32的感测值(曲线2)保持在低电平。
在第三状态(状态3)之后，第一图案部21和第二图案部22在从下侧到上侧的方向上旋转。因此，在第四状态(状态4)下，第一传感器31不与第一图案部21重叠，第二传感器32不与第二图案部22重叠。因此，参照图4的与第四状态(状态4)对应的135°，第一传感器31的感测值(曲线1)保持在高电平，第二传感器32的感测值(曲线2)改变为高电平。
图5是示出旋转信息计算器的示例的示图，图6是根据示例的主信号的波形图。
参照图5，将详细地描述根据实施例的用于感测旋转主体的设备的感测旋转主体的方法。
旋转信息计算器40可包括振荡器410、频率计算器420、变化检测器430、差值计算器440、校正计算器450和位移检测器460。
在示例中，振荡器410包括第一振荡电路411和第二振荡电路412。第一振荡电路411可包括第一感测线圈L1和第一电容器C1，第二振荡电路412可包括第二感测线圈L2和第二电容器C2。在图6中，第一感测线圈L1可对应于图1和图2的第一传感器31的实施例的感测线圈，第二感测线圈L2可对应于图1和图2的第二传感器32的实施例的感测线圈。一对感测线圈和电容器可形成LC振荡器。在示例中，振荡电路可包括各种其他类型的振荡器。
第一振荡电路411和第二振荡电路412可分别输出第一振荡信号L_OSC和第二振荡信号R_OSC。当通过轮10的旋转，待检测单元20与第一感测线圈的重叠面积以及待检测单元20与第二感测线圈的重叠面积改变时，通过第一振荡电路411输出的第一振荡信号L_OSC和通过第二振荡电路412输出的第二振荡信号R_OSC可变化。
频率计算器420使从第一振荡电路411产生的第一振荡信号L_OSC的频率的变化线性化，从而产生第一计数值L_CNT；频率计算器420使从第二振荡电路422产生的第二振荡信号R_OSC的频率的变化线性化，从而产生第二计数值R_CNT。
作为示例，频率计算器420对第一振荡信号L_OSC和第二振荡信号R_OSC的频率进行计数，从而产生第一计数值L_CNT和第二计数值R_CNT。
变化检测器430可检测第一计数值L_CNT和第二计数值R_CNT的变化。作为示例，变化检测器430可以以参考时间间隔△t来检测第一计数值L_CNT和第二计数值R_CNT的变化，从而产生第一计数增大值L_inc、第一计数减小值L_dec、第二计数增大值R_inc和第二计数减小值R_dec。
作为示例，当第一计数值L_CNT增大时，变化检测器430确定第一计数增大值L_inc为1，当第一计数值L_CNT减小时，变化检测器430确定第一计数减小值L_dec为1，当第二计数值R_CNT增大时，变化检测器430确定第二计数增大值R_inc为1，以及当第二计数值R_CNT减小时，变化检测器430确定第二计数减小值R_dec为1。在其他示例中，确定第一计数增大值L_inc、第一计数减小值L_dec、第二计数增大值R_inc以及第二计数减小值R_dec为0。
差值计算器440可通过计算第一计数值L_CNT和第二计数值R_CNT之间的差来计算差值Diff_val。校正计算器450存储差值Diff_val的最大值Max和最小值Min。差值计算器440可通过根据差值Diff_val的最大值Max和最小值Min将差值Diff_val归一化来计算归一化差值Diff_val_n。作为示例，当差值Diff_val的最大值Max和最小值Min归一化为10位(bit)时，归一化差值Diff_val_n可根据下面的式1确定。
等式1
Diff_val_n＝(Diff_val-Min)×1023/(Max-Min)
在下文中，为了便于解释，将基于差值Diff_val详细地描述用于感测旋转主体的设备的操作。这里，描述可应用于归一化差值Diff_val_n。
校正计算器450根据目标感测角度、第一图案的尺寸和第二图案的尺寸计算多个比较值，并且向位移检测器460提供所述多个比较值。
在示例中，即使当目标感测角度改变或者感测线圈/图案的尺寸改变时，也可以根据确定的目标感测角度和感测线圈/图案的尺寸来计算多个比较值，并将计算的比较值和差值相互比较。因此，目标感测角度可被准确地检测。
多个比较值可位于差值Diff_val的最大值Max和最小值Min的范围内。
多个比较值中的邻近的比较值之间的差可以相同。在示例中，多个比较值中具有最大大小(例如，最大值)的比较值与差值Diff_val的最大值Max之间的差可与邻近的比较值之间的差的两倍对应。在示例中，多个比较值中具有最小大小(例如，最小值)的比较值与差值Diff_val的最小值Min之间的差可与邻近的比较值之间的差的两倍对应。
比较值可根据目标感测角度以及第一图案和第二图案的尺寸而变化。比较值的数量可根据与第一图案和第二图案的尺寸对应的角度与目标感测角度的比来确定，并且比较值的大小可通过将与第一图案和第二图案的尺寸对应的角度除以目标感测角度而确定。
参照图6，两个比较值通过示例的方式示出，并且比较值的数量可根据目标感测角度和图案的尺寸确定。
作为示例，当感测线圈的尺寸对应于90度、图案的尺寸对应于180度并且目标感测角度是7.5度时，可计算出24(＝90/7.5×2)个比较值。由于24个比较值，对应于图案的尺寸的180度可通过对应于目标感测角度的7.5度等分。
此外，当感测线圈的尺寸对应于45度、图案的尺寸对应于90度并且目标感测角度是7.5度时，可计算出12(＝45/7.5×2)个比较值。由于12个比较值，对应于图案的尺寸的90度可通过对应于目标感测角度的7.5度等分。
此外，当感测线圈的尺寸对应于22.5度、图案的尺寸对应于45度并且目标感测角度是7.5度时，可计算出6(＝22.5/7.5×2)个比较值。由于6个比较值，对应于图案的尺寸的45度可通过对应于目标感测角度的7.5度等分。
此外，当感测线圈的尺寸对应于7.5度、图案的尺寸对应于15度并且目标感测角度是7.5度时，可计算出2(＝7.5/7.5×2)个比较值。由于2个比较值，对应于图案的尺寸的15度可通过对应于目标感测角度的7.5度等分。
位移检测器460可根据在差值Diff_val和多个比较值相互比较的时间点处检测的第一计数增大值L_inc、第一计数减小值L_dec、第二计数增大值R_inc和第二计数减小值R_dec以及两个感测线圈的布置关系来计算旋转主体的旋转方向。
作为示例，在图3中，第一感测线圈设置在左侧，第二感测线圈设置在右侧。在示例中，第一计数增大值L_inc、第一计数减小值L_dec、第二计数增大值R_inc和第二计数减小值R_dec的信号在一个时间点处是1000。在下一个时间点处，信号是0100，可根据第一计数增大值L_inc和第二计数增大值R_inc来计算旋转方向。
位移检测器460可利用通过差值计算器440输出的差值Diff_val、存储在校正计算器450中的最大值Max和最小值Min以及比较值来计算旋转主体的旋转角度。
如图3所示，第一图案部21的第一图案与第一传感器31的重叠面积改变，第二图案部22的第二图案与第二传感器32的重叠面积改变。在这种情况下，如图6所示，可计算第一状态(状态1)至第四状态(状态4)下的第一计数值L_CNT、第二计数值R_CNT以及差值Diff_val。
位移检测器460可通过将差值Diff_val与从校正计算器450提供的多个比较值进行比较来计算输出值OUTPUT。位移检测器460可通过在差值Diff_val的大小与第一比较值和第二比较值中的每个的大小相等的时间点处切换输出值OUTPUT的状态来计算输出值OUTPUT。
例如，第一比较值和第二比较值这两个值从校正计算器450提供，并且假设在与第一比较值比较之前，输出值OUTPUT处于低电平。在这种情况下，位移检测器460可通过将差值Diff_val大于或等于第一比较值确定为高电平、差值Diff_val小于第二比较值确定为高电平、差值Diff_val小于第一比较值且大于或等于第二比较值确定为低电平来计算输出值OUTPUT。
位移检测器460可通过输出值OUTPUT的高电平部分和低电平部分中的每个来计算待检测单元的旋转角度。作为示例，位移检测器460可通过输出值OUTPUT的高电平部分和低电平部分的间隔来计算旋转角度。
图7至图10是示出主信号的波形图的示例的示图。
图7对应于当感测线圈的尺寸对应于90度、图案的尺寸对应于180度并且目标感测角度是7.5度时，通过24(＝90/7.5×2)个比较值计算的旋转角度的示例。
表1示出当差值的最大值和最小值归一化为10位时，24个比较值归一化为10位；划分范围，即通过24个比较值划分的区域；以及在对应于180度的图案的尺寸中通过24个比较值测量的角度(度)。
表1
Figure BDA0002194130590000131
Figure BDA0002194130590000141
图8是当感测线圈的尺寸对应于45度、图案尺寸对应于90度并且目标感触角度是7.5度时，通过12(＝45/7.5×2)个比较值计算的旋转角度的示例。
表2是示出当差值的最大值和最小值归一化为10位时，12个比较值归一化为10位；划分范围，即通过12个比较值划分的区域；以及在对应于90度的图案的尺寸中通过12个比较值测量的角度(度)。
表2
比较值 10位码值 划分范围 度
1 42 1/24范围 3.75
2 127 3/24范围 11.25
3 213 5/24范围 18.75
4 298 7/24范围 26.25
5 383 9/24范围 33.75
6 468 11/24范围 41.25
7 554 13/24范围 48.75
8 639 15/24范围 56.25
9 724 17/24范围 63.75
10 809 19/24范围 71.25
11 895 21/24范围 78.75
12 980 23/24范围 86.25
图9对应于当感测线圈的尺寸对应于22.5度、图案的尺寸对应于45度并且目标感测角度是7.5度时，通过6(＝22.5/7.5×2)个比较值计算的旋转角度的示例。
表3示出当差值的最大值和最小值归一化为10位时，6个比较值归一化为10位；划分范围，即通过6个比较值划分的区域；以及在对应于45度的图案的尺寸中通过6个比较值测量的角度(度)。
表3
比较值 10位码值 划分范围 度
1 85 1/12范围 3.75
2 255 3/12范围 11.25
3 426 5/12范围 18.75
4 596 7/12范围 26.25
5 767 9/12范围 33.75
6 937 11/12范围 41.25
图10对应于当感测线圈的尺寸对应于7.5度、图案的尺寸对应于15度并且目标感测角度是7.5度时，通过2(＝7.5/7.5×2)个比较值计算的旋转角度的示例。
表4示出当差值的最大值和最小值归一化为10位时，2个比较值归一化为10位；划分范围，即通过2个比较值划分的区域；以及在对应于15度的图案的尺寸中通过2个比较值测量的角度(度)。
表4
比较值 10位码值 划分范围 度
1 255 1/4范围 3.75
2 767 3/4范围 11.25
图11是示出迟滞现象的示例的示图。
参照表1和图11，第24比较值具有1003的数字大小。当差值与第24比较值互相比较并且差值通过噪声等在第24比较值的附近连续地振荡时，由于不正确的输出值导致旋转主体的旋转角度不能被准确地检测。
然而，根据示例，为了准确地检测旋转主体的旋转角度，可将具有不同符号(即，正负号)的参考值根据差值的增减状态施加到比较值中的每个。具体地，在差值的增大状态下，可将具有正号的参考值施加到比较值中的任意一个比较值；在差值的减小状态下，可将具有负号的参考值施加到任意一个比较值。如图11所示，当将将参考值添加到第24比较值的值1014与差值的增大状态下的差值比较，以及将从第24比较值减去参考值的值992与差值的减小状态下的差值比较时，旋转角度被准确地测量。
因此，即使当目标感测角度改变，或感测线圈/图案的尺寸改变时，也可以根据确定的目标感测角度、感测线圈/图案的尺寸计算出多个比较值，并且将计算出的比较值和差值相互比较。因此，目标感测角度被精确地检测。
如上所述，可通过振荡信号的频率的改变而准确地检测旋转主体的微小的位移。
虽然本公开包括具体示例，但是在理解本申请的公开内容之后将显而易见的是，在不脱离权利要求及其等同物的精神和范围的情况下，可在形式和细节上在这些示例中做出各种改变。在此描述的示例将仅被认为是描述性含义，而非出于限制的目的。在每个示例中的特征或方面的描述将被认为是可适用于其他示例中的类似特征或方面。如果按照不同的顺序执行描述的技术，和/或如果按照不同的方式组合所描述的系统、架构、装置或者电路中的组件，和/或用其他组件或其等同物来替换或者添加所描述的系统、架构、装置或电路中的组件，则可获得合适的结果。因此，本公开的范围不由具体实施方式限定，而是由权利要求及其等同物限定，并且在权利要求及其同物的范围内的全部变型将被解释为包含于本公开中。

Claims (16)

1.一种用于感测旋转主体的设备，包括：
待检测单元，包括具有至少一个第一图案的第一图案部和具有至少一个第二图案的第二图案部，并且被配置为围绕旋转轴旋转；
传感器模块，包括与所述第一图案部相对地设置的第一传感器和与所述第二图案部相对地设置的第二传感器；以及
旋转信息计算器，被配置为通过基于所述第一传感器的输出信号和所述第二传感器的输出信号计算出差值，并且被配置为将根据目标感测角度、所述第一图案和所述第二图案的尺寸确定的比较值与所述差值进行比较。
2.根据权利要求1所述的用于感测旋转主体的设备，其中，所述旋转信息计算器还被配置为根据所述目标感测角度改变所述比较值的数量和大小。
3.根据权利要求2所述的用于感测旋转主体的设备，其中，所述比较值的所述数量根据与所述第一图案和所述第二图案的尺寸对应的角度与所述目标感测角度的比确定。
4.根据权利要求3所述的用于感测旋转主体的设备，其中，所述比较值的所述大小通过将与所述第一图案和所述第二图案的所述尺寸对应的所述角度除以所述目标感测角度来确定。
5.根据权利要求1所述的用于感测旋转主体的设备，其中，所述至少一个第一图案和所述至少一个第二图案被布置为具有角度差。
6.根据权利要求1所述的用于感测旋转主体的设备，其中，所述比较值在所述差值的最小值和最大值的范围内。
7.根据权利要求6所述的用于感测旋转主体的设备，其中，所述比较值中的两个相邻比较值之间的差值与邻近所述最大值的最大比较值与所述最大值之间的差值的两倍对应，或者所述比较值中的两个相邻比较值之间的差值与邻近所述最小值的最小比较值与所述最小值之间的差值的两倍对应。
8.根据权利要求5所述的用于感测旋转主体的设备，其中，所述至少一个第一图案和所述至少一个第二图案具有与所述第一图案和所述第二图案的尺寸的一半对应的角度差。
9.根据权利要求1所述的用于感测旋转主体的设备，其中，所述第一传感器具有与所述第一图案的尺寸的一半对应的尺寸，所述第二传感器具有与所述第二图案的尺寸的一半对应的尺寸。
10.一种用于感测旋转主体的设备，包括：
待检测单元，包括具有至少一个第一图案的第一图案部和具有至少一个第二图案的第二图案部，并被配置为围绕旋转轴旋转；
传感器模块，包括与所述第一图案部相对地设置的第一传感器和与所述第二图案部相对地设置的第二传感器；以及
旋转信息计算器，被配置为通过基于所述第一传感器的输出信号和所述第二传感器的输出信号计算出差值，并且被配置为将根据目标感测角度变化的比较值与所述差值进行比较。
11.根据权利要求10所述的用于感测旋转主体的设备，其中，所述旋转信息计算器还被配置为根据所述目标感测角度确定所述比较值的数量和大小。
12.根据权利要求11所述的用于感测旋转主体的设备，其中，所述比较值的所述数量根据与所述第一图案和所述第二图案的尺寸对应的角度与所述目标感测角度的比确定。
13.根据权利要求11所述的用于感测旋转主体的设备，其中，所述比较值的所述大小通过将与所述第一图案和所述第二图案的尺寸对应的角度除以所述目标感测角度来确定。
14.根据权利要求10所述的用于感测旋转主体的设备，其中，所述旋转信息计算器还被配置为将所述差值与所述比较值进行比较以计算输出值，并且
所述输出值在所述差值的大小等于所述比较值中的每个的大小的时间点处在高电平和低电平之间切换。
15.根据权利要求14所述的用于感测旋转主体的设备，其中，具有不同正负号的参考值根据所述差值的增减状态施加到所述比较值中的每个。
16.根据权利要求15所述的用于感测旋转主体的设备，其中，在所述差值的增大状态下，具有正号的参考值施加到所述比较值中的任意一个比较值；在所述差值的减小状态下，具有负号的参考值施加到所述任意一个比较值。
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