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位置定位器系統(tǒng)410的準(zhǔn)確度可以被定義為在金屬目標(biāo)408從初始位置掃描到結(jié)束位置期間的位置的測量與該掃描的預(yù)期理想曲線之間的差。該結(jié)果以相對(duì)于全標(biāo)度的百分比表示,如圖5所示。在圖5中,pos0是來自位置定位系統(tǒng)410的測量值,并且輸出擬合是理想曲線。pos0是從控制器402的寄存器測量的值,而fs是全標(biāo)度的值。例如,對(duì)于16比特寄存器,fs為2e16-1=65535。圖6示出通過上式確定的用fnl%fs表示的誤差。目標(biāo)是以盡可能佳的準(zhǔn)確性(例如,%fs或更小)產(chǎn)生位置感測。如果使用試錯(cuò)法設(shè)計(jì)pcb上的線圈設(shè)計(jì),則可獲得的佳準(zhǔn)確性為%fs-3%fs。在pcb上形成的傳感器中,有兩個(gè)線圈和一個(gè)發(fā)射器線圈,其它傳感器線圈種類。測量位置的準(zhǔn)確性與線圈設(shè)計(jì)極為相關(guān)。pcb上的試錯(cuò)線圈設(shè)計(jì)已經(jīng)經(jīng)驗(yàn)性地嘗試解決這些問題,其它傳感器線圈種類。然而,這種簡化但不準(zhǔn)確的方法只能考慮有限的問題。所有這些過程都無法得到成功的設(shè)計(jì),這是因?yàn)檎麄€(gè)系統(tǒng)(線圈-目標(biāo)-跡線)要比容易解決的更復(fù)雜,并且,如果所得到的線圈設(shè)計(jì)將滿足期望的準(zhǔn)確性規(guī)范,則佳解決方案必須考慮更大量的參數(shù)。圖7a示出根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的用于提供準(zhǔn)確的位置定位系統(tǒng)的印刷電路板上的線圈設(shè)計(jì)的算法700,其它傳感器線圈種類。高速傳感器線圈芯,無錫東英電子有限公司。其它傳感器線圈種類
并且在步驟1216中,如果不滿足小偏差標(biāo)準(zhǔn),則算法從步驟1208重新開始。當(dāng)達(dá)到小偏差時(shí),算法進(jìn)行到步驟1218,評(píng)估電壓,如圖10a所示,然后計(jì)算理想位置和仿真的位置之間的大誤差。如果在步驟1220中沒有達(dá)到低的可能誤差,則算法返回到步驟1206,提供另一種配置。一旦獲得了當(dāng)前輸入的低誤差,算法就在返回步驟1226處結(jié)束。在一些實(shí)施例中,在不存在如圖13所示的阱的情況下,實(shí)現(xiàn)沒有目標(biāo)時(shí)的偏差的補(bǔ)償。無論如何,由于正弦形1316rx線圈和余弦形1318rx線圈的平衡延伸部1306和平衡延伸部1307,始終保證了設(shè)計(jì)對(duì)稱性。提供以上詳細(xì)描述是為了說明本發(fā)明的具體實(shí)施例,而不是旨在進(jìn)行限制。在本發(fā)明的范圍內(nèi)的許多變化和修改是可能的。本發(fā)明在所附權(quán)利要求中闡述。高速傳感器線圈優(yōu)勢高速傳感器線圈,無錫東英電子有限公司。
樣條函數(shù)或任何其他插值函數(shù)可用于鏈接一維路徑以形成發(fā)射線圈802和接收線圈804及接收線圈806的形狀。通過應(yīng)用合適的函數(shù)可以更高效地實(shí)現(xiàn)接收線圈的變形。例如,在旋轉(zhuǎn)傳感器中,該函數(shù)將是半徑的函數(shù)。在步驟1102中,在算法712中輸入和接收當(dāng)前線圈設(shè)計(jì)布局、仿真結(jié)果以及在一些情況下在步驟706中提供的比較。然后可以使用非線性編程求解器來找到使給定目標(biāo)函數(shù)小化的發(fā)射線圈802和接收線圈804及接收線圈806的形狀。目標(biāo)函數(shù)由三部分形成,如圖11所示。在步驟1103中,建立如圖14所示的外部阱1402和外部阱1404的寬度,以小化沒有目標(biāo)時(shí)的偏差。在步驟1104中,將檢測到的位置(即,電角度)與理想位置之間的均方根誤差(rms)小化。這不會(huì)對(duì)電壓vcos和vsin相對(duì)于位置的形狀產(chǎn)生任何影響。在步驟1106中,算法712評(píng)估作為位置的函數(shù)的vcos和vsin的仿真值和具有相等幅度的兩個(gè)正弦曲線之間的差的rms,以便約束輸出電壓的形狀。在一些實(shí)施例中,經(jīng)重新設(shè)計(jì)的接收線圈804和接收線圈806的形狀可以在步驟1104和步驟1106兩者中收斂。在一些實(shí)施例中,步驟1104和步驟1106可以使用元啟發(fā)式優(yōu)化求解器。然而,元啟發(fā)式優(yōu)化求解器往往很慢。因此,在一些實(shí)施例中。
可以使用元啟發(fā)式全局搜索技術(shù),例如遺傳算法或粒子群算法。在一些實(shí)施例中,可以在步驟1104和步驟1106中使用確定性算法,例如內(nèi)部點(diǎn)方法,或信任區(qū)域算法。具體地,由于用于接收線圈804和接收線圈806的初始設(shè)計(jì)可以是標(biāo)準(zhǔn)的正弦和余弦輪廓,并且所得到的優(yōu)化設(shè)計(jì)可能導(dǎo)致對(duì)初始設(shè)計(jì)的小的擾動(dòng),因此期望可以使用局部搜索方法來充分地查找導(dǎo)致佳設(shè)計(jì)的全局小值。優(yōu)化理論的基礎(chǔ)可以在例如以下中找到:,engineeringoptimization:theoryandpractice(工程優(yōu)化:理論與實(shí)踐),johnwiley&sons,2009年。圖12示出算法712的另一個(gè)實(shí)施例。在步驟1202中提供的輸入與針對(duì)圖11的步驟1102所討論的輸入相同。在步驟1204中,自動(dòng)生成提供大的對(duì)稱性并減小所需的空間的發(fā)射線圈(tx)。在圖13中示出可以得到的示例發(fā)射線圈,其中根據(jù)在跡線到跡線的距離和通孔尺寸(焊盤半徑)方面的pcb規(guī)范來計(jì)算跡線偏離1304。此外,通過交替的通孔定位1302可以減小空間。在圖12所示的算法712的實(shí)施例中,該算法調(diào)整正弦接收線圈,并且相對(duì)于經(jīng)修改的正弦接收線圈來定義余弦接收線圈。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到,代替修改正弦接收線圈,可以替代地修改余弦接收線圈。傳感器線圈,無錫東英電子有限公司。
這樣的系統(tǒng)中的金屬目標(biāo)124的實(shí)際位置可以從由接收線圈104的輸出電壓測量到的角位置以及接收線圈110和接收線圈112的拓?fù)涞贸?。此外,如圖1b所示,線圈110的拓?fù)浜途€圈112的拓?fù)浔粎f(xié)調(diào)以提供對(duì)金屬目標(biāo)124的位置的指示。圖2a示出金屬目標(biāo)124的0°位置,為了便于說明,余弦定向線圈110和正弦定向線圈112被分開。如圖1b所示,正弦定向線圈112和余弦定向線圈110共同位于發(fā)射線圈106內(nèi)。使用如圖1a所示的磁場108,正弦定向線圈112的環(huán)路114、環(huán)路116和環(huán)路118被定位為使得每個(gè)環(huán)路中的電壓之和抵消,從而使總vsin為0。如圖2a所示,在沒有金屬目標(biāo)124的情況下,環(huán)路114中的電壓vc可以被表示為1/2,環(huán)路116中的電壓(因?yàn)樵摥h(huán)路中的電流與環(huán)路114和環(huán)路118中的電流相反)可以被表示為vd=-1,而環(huán)路118中的電壓可以表示為ve=1/2。因此,線圈112中的電壓為vsin=vc+vd+ve=0。因此,如果不存在金屬目標(biāo)124,則來自正弦定向線圈112的輸出信號(hào)將為0。類似地,如果不存在金屬目標(biāo)124,則來自余弦定向環(huán)路110的輸出信號(hào)也為0,這是因?yàn)橛森h(huán)路120中的磁場108生成的電壓va=-1抵消了由環(huán)路122中的磁場108所生成的電壓vb=1,使得vcos=va+vb=0。如上文所討論的。小型傳感器線圈,無錫東英電子有限公司。其它傳感器線圈種類
工業(yè)傳感器線圈,無錫東英電子有限公司。其它傳感器線圈種類
區(qū)別在距離跡線小于約1mm的場中。圖10d示出導(dǎo)線1020的一維模型與基準(zhǔn)矩形跡線1022在距跡線中心1mm的距離處的差異。單個(gè)矩形跡線1022的表示可以通過單導(dǎo)線配置和多導(dǎo)線配置兩者來實(shí)現(xiàn)??梢钥闯觯搱雠c一維模型略有偏離。從圖10d可以看出,誤差不可忽略,但在兩種情況下,即使在1mm處,誤差也只有很小的分?jǐn)?shù)1%。由于接收線圈的大多數(shù)點(diǎn)相對(duì)于發(fā)射線圈的距離遠(yuǎn)大于1mm,因此1維導(dǎo)線模型在大多數(shù)應(yīng)用中可能就足夠了。也可以用三維塊狀元素來表示發(fā)射線圈,其中假定電流密度是均勻的。圖10e示出這種近似。如圖10e所示,這以適度的附加計(jì)算為代價(jià)將由發(fā)射線圈產(chǎn)生的磁場的建模誤差減小了一個(gè)數(shù)量級(jí)。因此,在步驟1006和步驟1010中,可以將跡線建模為一維跡線。因此,通過使用1維導(dǎo)線模型可以預(yù)先計(jì)算由發(fā)射線圈產(chǎn)生的源磁場。在一些實(shí)施例中,可以使用基于3d塊狀件元素的更高級(jí)的模型,如上所述,該模型可以產(chǎn)生大致相同的結(jié)果。這些模型可以使用有限元矩陣形式的計(jì)算,然而,此類模型可能需要許多元素,并且需要增加計(jì)算。如上文所討論的,類似于fem的模型可能使用太多的元素(1億多個(gè)網(wǎng)格元素)來達(dá)到所提出的一維模型的準(zhǔn)確性。其它傳感器線圈種類
文章來源地址: http://www.cdcfah.com/cp/2572670.html
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