绝对位置感测读头装置的制作方法

本发明涉及一种位置感测读头，特别是涉及一种绝对位置感测读头装置。

背景技术：

参阅图1，一种现有绝对位置感测读头装置1包含一个编码元件11、一个读取元件12，及一个处理单元13。该编码元件11包括沿一个移动方向X延伸且并排设置的一个绝对列磁轨111及一个增量列磁轨112。该绝对列磁轨111具有多个沿该移动方向X等距离排列且将该绝对列磁轨111区分成多个编码磁区113的磁区边界114。该增量列磁轨112具有多个沿该移动方向X等距离排列的磁极边界115，所述磁极边界115将该增量列磁轨112区分成交错排列的多个第一增量磁区116及多个第二增量磁区117。各第一增量磁区116与各第二增量磁区117具有不同磁性。该读取元件12与该编码元件11间隔设置，且包括多个对应该绝对列磁轨111且沿该移动方向X等距排列的数字式霍尔感测器121(digital hall sensor)，及一对应该增量列磁轨112的磁阻感测器122(magnetoresistive sensor)。该处理单元13电连接所述数字式霍尔感测器121及该磁阻感测器122。

该编码元件11能够沿该移动方向X相对该读取元件12移动，所述数字式霍尔感测器121用来感测读取该绝对列磁轨111的编码磁区113的磁性，以供该处理单元13解码获得当下绝对位置资讯，该磁阻感测器122用来感测该增量列磁轨112的第一增量磁区116及第二增量磁区117的磁性移动变化量，以供该处理单元13处理获得该编码元件11的位移量资讯。

参阅图2，然而当上述绝对位置感测读头装置1的所述数字式霍尔感测器121分别位于所述磁区边界114处时，所述数字式霍尔感测器121容易因所述磁区边界114处介于两相反磁性转换变化区且磁性数值(磁通量)过小，而不能感测到正确的编码磁区113的磁性，造成分别所感测到的编码磁区113并非皆位于所述磁区边界114的同一侧，也就是所述数字式霍尔感测器121所感测到的磁性编码并非当下绝对位置的编码，因而造成绝对位置的误判读取。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种至少克服先前技术所述缺点的绝对位置感测读头装置。

本发明绝对位置感测读头装置，包含一个编码元件，及一个读取元件，该编码元件包括沿一个移动方向延伸且并排设置的一个绝对列磁轨及一个增量列磁轨，该绝对列磁轨具有多个沿该移动方向等距离排列且将该绝对列磁轨区分成多个编码磁区的磁区边界，该增量列磁轨具有多个沿该移动方向等距离排列的磁极边界，所述磁极边界将该增量列磁轨区分成交错排列的多个第一增量磁区及多个第二增量磁区，各第一增量磁区与各第二增量磁区具有不同磁性，两相邻的磁极边界的间距为P，两相邻的磁区边界的间距为2P，该绝对列磁轨的所述磁区边界与该增量列磁轨的所述磁极边界的错位间距为ρ，0≦ρ≦2P，当ρ等于0时，所述磁区边界分别是与所述磁极边界其中数个对齐，该读取元件与该编码元件间隔设置，且包括对应该绝对列磁轨的一个第一磁感组及一个第二磁感组、一个对应该增量列磁轨的第三磁感器，及一个对应该增量列磁轨且沿该移动方向与该第三磁感器间隔设置的第四磁感器，该第一磁感组具有多个沿该移动方向以2P间距等距排列的第一磁感器，该第二磁感组具有多个沿该移动方向与所述第一磁感器以P间距交错排列的第二磁感器，该第三磁感器与所述第一磁感器及所述第二磁感器其中邻近的一个沿该移动方向的错位间距为ρ且相同该增量列磁轨与该绝对列磁轨的错位方向，当ρ等于0时，该第三磁感器是对齐所述第一磁感器及所述第二磁感器其中一个，该第三磁感器与该第四磁感器的间距为(N-0.5)*P，N为正整数，该编码元件能够沿该移动方向相对该读取元件移动。

本发明所述绝对位置感测读头装置，该绝对位置感测读头装置还包含一个电连接该第一磁感组、该第二磁感组、该第三磁感器及该第四磁感器的处理单元，该处理单元设定有一个对应各磁极边界处的磁性数值范围，当该第三磁感器及该第四磁感器分别感测到各第一增量磁区及各第二增量磁区的磁性，或分别感测到各磁极边界的该磁性数值范围及各第二增量磁区的磁性，或皆感测到各第二增量磁区的磁性，或分别感测到各第二增量磁区的磁性及各磁极边界的该磁性数值范围时，该处理单元选择该第一磁感组及该第二磁感组其中一个所感测到的编码磁区的磁性组合作为绝对位置的解码依据，当该第三磁感器及该第四磁感器分别感测到各第二增量磁区及各第一增量磁区的磁性，或分别感测到各磁极边界的该磁性数值范围及各第一增量磁区的磁性，或分别感测到各第一增量磁区的磁性，或分别感测到各第一增量磁区的磁性及各磁极边界的该磁性数值范围时，该处理单元选择该第一磁感组及该第二磁感组另一个所感测到的编码磁区的磁性组合作为绝对位置的解码依据，上述两种绝对位置读取模式下的该第一磁感组及该第二磁感组的读取选择，依据实际该第三磁感器与该第四磁感器的相对位置以及该第三磁感器与所述第一磁感器及所述第二磁感器的相对位置而定。

本发明所述绝对位置感测读头装置，所述第一磁感器及所述第二磁感器为数字式霍尔感测器，且该第三磁感器及该第四磁感器为模拟式霍尔感测器。

本发明所述绝对位置感测读头装置，该编码磁区宽度为该增量磁区宽度的两倍。

本发明所述绝对位置感测读头装置，该读取元件还包括一个对应该增量列磁轨且电连接该处理单元的第五磁感器，该第五磁感器为磁阻感测器，且用来感测该增量列磁轨的第一增量磁区及第二增量磁区的磁性移动变化量。

本发明绝对位置感测读头装置，包含一个编码元件，及一个读取元件，该编码元件包括沿一个环绕方向环绕一条轴线延伸且并排设置的一个绝对列磁轨及一个增量列磁轨，该绝对列磁轨具有多个沿该环绕方向等角度排列且将该绝对列磁轨区分成多个编码磁区的磁区边界，该增量列磁轨具有多个沿该环绕方向等角度排列的磁极边界，所述磁极边界将该增量列磁轨区分成交错排列的多个第一增量磁区及多个第二增量磁区，各第一增量磁区与各第二增量磁区具有不同磁性，两相邻的磁极边界的角距为A，两相邻的磁区边界的角距为2A，该绝对列磁轨的所述磁区边界与该增量列磁轨的所述磁极边界的错位角距为α，0≦α≦2A，当α等于0时，所述磁区边界分别是与所述磁极边界其中数个沿径向对齐，该读取元件与该编码元件间隔设置，且包括对应该绝对列磁轨的一个第一磁感组及一个第二磁感组、一个对应该增量列磁轨的第三磁感器，及一个对应该增量列磁轨且沿该环绕方向与该第三磁感器间隔设置的第四磁感器，该第一磁感组具有多个沿该环绕方向以2A角距等距排列的第一磁感器，该第二磁感组具有多个沿该环绕方向与所述第一磁感器以A角距交错排列的第二磁感器，该第三磁感器与所述第一磁感器及所述第二磁感器其中邻近的一个沿该环绕方向的错位角距为α且相同该增量列磁轨与该绝对列磁轨的错位方向，当α等于0时，该第三磁感器沿径向对齐所述第一磁感器及所述第二磁感器其中一个，该第三磁感器与该第四磁感器的间距为(N-0.5)*A，N为正整数，该编码元件能够以该轴线延伸方向为轴向相对该读取元件转动。

本发明所述绝对位置感测读头装置，该绝对位置感测读头装置还包含一个电连接该第一磁感组、该第二磁感组、该第三磁感器及该第四磁感器的处理单元，该处理单元设定有一个对应各磁极边界处的磁性数值范围，当该第三磁感器及该第四磁感器分别感测到各第一增量磁区及各第二增量磁区的磁性，或分别感测到各磁极边界的该磁性数值范围及各第二增量磁区的磁性，或皆感测到各第二增量磁区的磁性，或分别感测到各第二增量磁区的磁性及各磁极边界的该磁性数值范围时，该处理单元选择该第一磁感组及该第二磁感组其中一个所感测到的编码磁区的磁性组合作为绝对位置的解码依据，当该第三磁感器及该第四磁感器分别感测到各第二增量磁区及各第一增量磁区的磁性，或分别感测到各磁极边界的该磁性数值范围及各第一增量磁区的磁性，或分别感测到各第一增量磁区的磁性，或分别感测到各第一增量磁区的磁性及各磁极边界的该磁性数值范围时，该处理单元选择该第一磁感组及该第二磁感组另一个所感测到的编码磁区的磁性组合作为绝对位置的解码依据，上述两种绝对位置读取模式下的该第一磁感组及该第二磁感组的读取选择，依据实际该第三磁感器与该第四磁感器的相对位置以及该第三磁感器与所述第一磁感器及所述第二磁感器的相对位置而定。

本发明所述绝对位置感测读头装置，所述第一磁感器及所述第二磁感器为数字式霍尔感测器，且该第三磁感器及该第四磁感器为模拟式霍尔感测器。

本发明所述绝对位置感测读头装置，该编码磁区宽度为该增量磁区宽度的两倍。

本发明所述绝对位置感测读头装置，该读取元件还包括一个对应该增量列磁轨且电连接该处理单元的第五磁感器，该第五磁感器为磁阻感测器，且用来感测该增量列磁轨的第一增量磁区及第二增量磁区的磁性移动变化量。

本发明的有益效果在于：通过该绝对列磁轨、该增量列磁轨、该第一磁感组、该第二磁感组、该第三磁感器及该第四磁感器的特定相对位置配置，使得能通过该第三磁感器及该第四磁感器所感测到的磁性变化组合，来选择非邻近所述磁区边界的该第一磁感组或该第二磁感组所感测到的编码磁区的磁性组合作为绝对位置的解码依据，避免磁极交界处磁感器的讯号误判，以达到绝对位置的正确读取。

附图说明

图1是一个示意图，说明现有一个绝对位置感测读头装置的元件配置态样；

图2是一个示意图，说明现有一个绝对位置感测读头装置的多个数字式霍尔感测器分别位于一个绝对列磁轨的多个磁区边界处；

图3至图10分别是一个示意图，说明本发明绝对位置感测读头装置的一个第一实施例的一个具体例1的元件配置态样，及一个编码元件与一个读取元件间具有不同相对位置的态样；

图11至图18分别是一个示意图，说明该第一实施例的一个具体例2的元件配置态样，及一个编码元件与一个读取元件间具有不同相对位置的态样；

图19是一个示意图，说明该第一实施例的一个具体例3的元件配置态样；

图20是一个示意图，说明本发明绝对位置感测读头装置的一个第二实施例的元件配置态样；

图21是一个不完整的立体图，说明本发明绝对位置感测读头装置的一个第三实施例的元件配置态样。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

为了方便说明，以下的实施例，相同的元件以相同的标号表示。

参阅图3，本发明绝对位置感测读头装置的一个第一实施例，包含一个编码元件2、一个读取元件3，及一个处理单元4。

该编码元件2包括沿一个移动方向X延伸且并排设置的一个绝对列磁轨21及一个增量列磁轨22。该绝对列磁轨21具有多个沿该移动方向X等距离排列且将该绝对列磁轨21区分成多个编码磁区211的磁区边界210。该增量列磁轨22具有多个沿该移动方向X等距离排列的磁极边界220，所述磁极边界220将该增量列磁轨22区分成交错排列的多个第一增量磁区221及多个第二增量磁区222。各第一增量磁区221与各第二增量磁区222具有不同磁性。两相邻的磁极边界220的间距为P，两相邻的磁区边界210的间距为2P。所述磁区边界210分别是与所述磁极边界220其中数个对齐。

该读取元件3与该编码元件2间隔设置，且包括对应该绝对列磁轨21的一个第一磁感组31及一个第二磁感组32、一个对应该增量列磁轨22的第三磁感器33、一个对应该增量列磁轨22且沿该移动方向X与该第三磁感器33间隔设置的第四磁感器34，及一个对应该增量列磁轨22且为磁阻感测器的第五磁感器35。该第一磁感组31具有多个沿该移动方向X以2P间距等距排列的第一磁感器311。该第二磁感组32具有多个沿该移动方向X与所述第一磁感器311以P间距交错排列的第二磁感器321。该第三磁感器33是对齐所述第一磁感器311及所述第二磁感器321其中一个。该第三磁感器33与该第四磁感器34的间距为(N-0.5)*P，N为正整数。在本实施例中，所述第一磁感器311及所述第二磁感器321为数字式霍尔感测器，该第三磁感器33及该第四磁感器34为模拟式霍尔感测器，但是不以此为限。

该处理单元4电连接该第一磁感组31、该第二磁感组32、该第三磁感器33、该第四磁感器34，及该第五磁感器35。该处理单元4依实际该第三磁感器33与该第四磁感器34所感测到各磁极边界220处的磁场大小，设定有一个对应各磁极边界220处的磁性数值范围。在本实施例中，该磁性数值范围为±30高斯(Gs)。

该编码元件2能够沿该移动方向X相对该读取元件3移动，该第一磁感组31及该第二磁感组32分别用来感测读取该绝对列磁轨21的编码磁区211的磁性，以供该处理单元4解码获得当下绝对位置资讯，该第五磁感器35用来感测该增量列磁轨22的第一增量磁区221及第二增量磁区222的磁性移动变化量，以供该处理单元4处理获得该编码元件2的位移量资讯。

当该第三磁感器33及该第四磁感器34分别感测到各第一增量磁区221及各第二增量磁区222的磁性，或分别感测到各磁极边界220的该磁性数值范围及各第二增量磁区222的磁性，或皆感测到各第二增量磁区222的磁性，或分别感测到各第二增量磁区222的磁性及各磁极边界220的该磁性数值范围时，该处理单元4选择该第一磁感组31及该第二磁感组32其中一个所感测到的编码磁区211的磁性组合作为绝对位置的解码依据。

当该第三磁感器33及该第四磁感器34分别感测到各第二增量磁区222及各第一增量磁区221的磁性，或分别感测到各磁极边界220的该磁性数值范围及各第一增量磁区221的磁性，或分别感测到各第一增量磁区221的磁性，或分别感测到各第一增量磁区221的磁性及各磁极边界220的该磁性数值范围时，该处理单元4选择该第一磁感组31及该第二磁感组32另一个所感测到的编码磁区220的磁性组合作为绝对位置的解码依据。

上述两种绝对位置读取模式下的该第一磁感组31及该第二磁感组32的读取选择，依据实际该第三磁感器33与该第四磁感器34的相对位置以及该第三磁感器33与所述第一磁感器311及所述第二磁感器321的相对位置而定，以下就该第三磁感器33与该第四磁感器34的不同相对位置配合该第三磁感器33与所述第一磁感器311及所述第二磁感器321的不同相对位置，进行该绝对位置感测读头装置的绝对位置的读取判断机制说明。

[具体例1]

当N为正偶数，也就是该第三磁感器33与该第四磁感器34的间距为1.5P、3.5P、5.5P…等，且该第三磁感器33与所述第一磁感器311及所述第二磁感器321具有相同相对位置时，上述两种绝对位置读取模式下的该第一磁感组31及该第二磁感组32的读取选择是相同的。参阅图3，在本具体例中，以该第三磁感器33与该第四磁感器34的间距为1.5P，且该第三磁感器33是对齐所述第一磁感器311位于最左侧的一个的磁感器配置态样，进行该绝对位置感测读头装置的绝对位置的读取判断机制说明。

当该第三磁感器33及该第四磁感器34分别感测到各第一增量磁区221及各第二增量磁区222的磁性(见图3)，或分别感测到各磁极边界220的该磁性数值范围及各第二增量磁区222的磁性(见图4)，或皆感测到各第二增量磁区222的磁性(见图5)，或分别感测到各第二增量磁区222的磁性及各磁极边界220的该磁性数值范围(见图6)时，该处理单元4选择该第一磁感组31或该第二磁感组32所感测到的编码磁区211的磁性组合作为绝对位置的解码依据。

当该第三磁感器33及该第四磁感器34分别感测到各第二增量磁区222及各第一增量磁区221的磁性(见图7)，或分别感测到各磁极边界220的该磁性数值范围及各第一增量磁区221的磁性(见图8)，或分别感测到各第一增量磁区221的磁性(见图9)，或分别感测到各第一增量磁区221的磁性及各磁极边界220的该磁性数值范围(见图10)时，该处理单元4选择该第一磁感组31或第二磁感组32所感测到的编码磁区211的磁性组合作为绝对位置的解码依据。

借此，本发明绝对位置感测读头装置通过该第三磁感器33及该第四磁感器34所感测到的磁性变化组合，来选择该第一磁感组31或第二磁感组32所感测到的编码磁区211的磁性组合作为绝对位置的解码依据，避免磁极交界处磁感器的讯号误判，以达到绝对位置的正确读取。

[具体例2]

当N为正奇数，也就是该第三磁感器33与该第四磁感器34的间距为0.5P、2.5P、4.5P…等，且该第三磁感器33与所述第一磁感器311及所述第二磁感器321具有相同相对位置时，上述两种绝对位置读取模式下的该第一磁感组31及该第二磁感组32的读取选择是相同的。参阅图11，在本具体例中，以该第三磁感器33与该第四磁感器34的间距为2.5P，且该第三磁感器33是对齐所述第一磁感器311位于最左侧的一个的磁感器配置态样，进行该绝对位置感测读头装置的绝对位置的读取判断机制说明。

当该第三磁感器33及该第四磁感器34分别感测到各第一增量磁区221及各第二增量磁区222的磁性(见图11)，或分别感测到各磁极边界220的该磁性数值范围及各第二增量磁区222的磁性(见图12)，或皆感测到各第二增量磁区222的磁性(见图13)，或分别感测到各第二增量磁区222的磁性及各磁极边界220的该磁性数值范围(见图14)时，该处理单元4选择该第一磁感组31或第二磁感组32所感测到的编码磁区211的磁性组合作为绝对位置的解码依据。

当该第三磁感器33及该第四磁感器34分别感测到各第二增量磁区222及各第一增量磁区221的磁性(见图15)，或分别感测到各磁极边界220的该磁性数值范围及各第一增量磁区221的磁性(见图16)，或分别感测到各第一增量磁区221的磁性及各磁极边界220的该磁性数值范围(见图17)，或分别感测到各第一增量磁区221的磁性(见图18)时，该处理单元4选择该第一磁感组31或该第二磁感组32所感测到的编码磁区211的磁性组合作为绝对位置的解码依据。

借此，本发明绝对位置感测读头装置通过该第三磁感器33及该第四磁感器34所感测到的磁性变化组合，来选择该第一磁感组31或第二磁感组32所感测到的编码磁区211的磁性组合作为绝对位置的解码依据，避免磁极交界处磁感器的讯号误判，以达到绝对位置的正确读取。

[具体例3]

参阅图19，大致上相同于该具体例1，差异处在于：该绝对列磁轨21与该增量列磁轨22沿该移动方向X错位，该绝对列磁轨21的所述磁区边界210与该增量列磁轨22的所述磁极边界220的错位间距为ρ，其中0≦ρ≦2P。该第三磁感器33与所邻近的所述第一磁感器311的最左侧一个沿该移动方向X的错位间距为ρ，且相同该增量列磁轨22与该绝对列磁轨21的错位方向。通过该绝对列磁轨21与该增量列磁轨22的错位方向及错位间距相同于该第三磁感器33与所邻近的第一磁感器311的错位方向及错位间距，在各位置下能保持与该具体例1相同的各磁感器与所对应磁轨的相对位置，因此该处理单元4的绝对位置的读取判断机制相同于该具体例1，借此，同样能具有相同于该具体例1的优点及有益效果。

经由上述说明得知，本发明绝对位置感测读头装置通过该绝对列磁轨21、该增量列磁轨22、该第一磁感组31、该第二磁感组32、该第三磁感器33及该第四磁感器34的特定相对位置配置，使得能通过该第三磁感器33及该第四磁感器34所感测到的磁性变化组合，来选择非邻近所述磁区边界210的该第一磁感组31或该第二磁感组32所感测到的编码磁区211的磁性组合作为绝对位置的解码依据，避免磁极交界处磁感器的讯号误判，以达到绝对位置的正确读取，另外，该第三磁感器33及该第四磁感器34分别为模拟式霍尔感测器能量测到该增量列磁轨22的磁通量密度分布，有助于具有较小磁通量变化的所述磁极边界220处的磁通量感测，更能有效辅助达到上述绝对位置的正确读取。

另外一提的是，本发明绝对位置感测读头装置的该绝对列磁轨21的编码磁区211的宽度为两倍的该增量列磁轨22的第一、第二增量磁区221、222的宽度，相较于各编码磁区211与各第一、第二增量磁区221、222为等宽的配置，优点在于采用相同的编码下，能够得到较长的磁轨(2倍)，再者，上述说明皆以该读取元件3固定，而该编码元件2移动作为说明，实际应用上，只要该编码元件2与该读取元件3择一个固定，而另一个则能够相对于固定的一个相对移动，所以确实能达成本发明的目的。

参阅图20，本发明绝对位置感测读头装置的一个第二实施例，大致上相同于该第一实施例，不同处在于：

该绝对列磁轨21及该增量列磁轨22沿一个环绕方向R环绕一条轴线L延伸且沿径向并排设置。所述磁区边界210沿该环绕方向R等角度排列且将该绝对列磁轨21区分成所述编码磁区211。所述磁极边界220沿该环绕方向R等角度排列将该增量列磁轨22区分成交错排列的所述第一增量磁区221及所述第二增量磁区222。两相邻的磁极边界220的角距为A。两相邻的磁区边界210的角距为2A。所述磁区边界210分别是与所述磁极边界220其中数个沿径向对齐。

所述第一磁感器311沿该环绕方向R以2A角距等距排列。所述第二磁感器321沿该环绕方向R与所述第一磁感器311以A角距交错排列。该第三磁感器33沿径向对齐所述第一磁感器311及所述第二磁感器321的其中一个。该第三磁感器33与该第四磁感器34的间距为(N-0.5)*A，N为正整数。

该编码元件2能够以该轴线L延伸方向为轴向相对该读取元件3转动。

上述该编码元件2及该读取元件3的配置态样，一样适用相同该第一实施例所述的绝对位置读取模式，从而达到与该第一实施例相同的优点及有益效果。

当然该第二实施例的该绝对列磁轨21与该增量列磁轨22也能够沿该环绕方向R错位，使得该绝对列磁轨21的所述磁区边界210与该增量列磁轨22的所述磁极边界220的错位角距为α，其中0≦α≦2A，而该第三磁感器33与所述第一磁感器311及所述第二磁感器321其中邻近的一个沿该环绕方向R的错位角距为α且相同该增量列磁轨22与该绝对列磁轨21的错位方向，借此在各位置下能保持相同上述各磁感器与所对应磁轨的相对位置，该处理单元4的绝对位置的读取判断机制能维持相同，借此，同样能达到上述优点及有益效果。

参阅图21，本发明绝对位置感测读头装置的一个第三实施例，大致上相同于该第二实施例，不同处在于：该绝对列磁轨21及该增量列磁轨22沿该环绕方向R环绕该轴线L延伸且沿该轴线L延伸方向并排设置，且该读取元件3设置于该编码元件2的周侧，也就是邻近该绝对列磁轨21及该增量列磁轨22，借此该第三实施例也能够达到与该第二实施例相同的优点与有益效果。