具有可通过开关装置差动互连的接收线圈的位置测量系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及根据权利要求1的前序部分的位置测量系统以及用于运行该位置测量系统的方法。
【背景技术】
[0002]从DE 10 2008 018 355 A1中已知位置测量系统。该位置测量系统由在测量方向方面相互运动的计量用具和扫描装置组成。该计量用具配备多个标志，这些标志在测量方向方面布置在一行中以及编码伪随机二进制序列(pseudo random binary sequence(PRBS))。扫描装置包括产生电磁交变场的发送绕组装置。此外设置在测量方向方面布置在一行中的多个接收线圈。发送绕组装置和接收线圈之间的感应耦合取决于扫描装置相对计量用具的位置。
[0003]接收线圈以具有唯一的绕组方向的单个线圈的形式来构造。但是也描述了在其中使用差动互连的线圈对的实施方式。在此，具有相反的绕组方向的两个单个的接收线圈串联，所述接收线圈基本上暴露于相同的通过发送绕组装置产生的交变场。
[0004]单个接收线圈的缺点在于:接收线圈的信号具有高的偏移。也就是说，通过位置测量系统的运动引起的信号变化相对被称为偏移的信号的平均值是小的。这使得信号分析显著地变得困难。线圈对具有小的偏移，但是它们需要很多空间。不能经济地实现计量用具的所力求的1mm的分度周期以及扫描装置的相应小的分度周期。
【发明内容】
[0005]本发明的任务在于克服前面提到的缺点。
[0006]根据独立权利要求提出:发送绕组装置划定多个单独的发送面的界限，所述发送面在测量方向方面布置在一行中，其中在这些发送面中分别布置最多一个唯一的接收线圈，其中设置至少一个开关装置，利用该开关装置两个相邻的接收线圈能差动互连。该提出的位置测量系统具有与已知的各个接收线圈相同的空间需求。通过接收线圈与开关装置的差动互连实现如在已知的差动线圈对的情况下的比较低的偏移。
[0007]优选地，在测量方向方面放置在末端的发送面中不布置接收线圈，因为那里的磁场强烈地偏离于在内部发送面中的相应磁场。接收线圈优选地是具有相应导体线路的统一绕组方向的线圈。发送绕组装置优选连接到具有例如100kHz频率的交变电流源处。发送绕组装置优选具有两组平行的、蛇形线状的导体线路，其中这两组的导体线路多次相交。直接相邻的发送面优选用相反的磁通量方向被电磁场穿过。接收线圈优选全部具有相同的绕组方向，其中所述接收线圈最优选地被相同地构造。优选地，直接相邻的接收线圈与开关装置互连，在其之间仅仅布置发送绕组装置的导体线路。发送绕组装置和/或接收线圈优选被平坦地构造，即相应的发送绕组装置和/或接收线圈在一个或多个相互电绝缘的平面中延伸。
[0008]此外，提出用于运行该位置测量系统的方法，其中接收线圈的相继不同的对通过所分配的开关装置来差动互连，其中至少一个接收线圈在位置测量系统的一个位置中被用于读取两个不同的标志。结果，为了读取数量η的标志仅需要n+1个接收线圈或单线圈，而在已知的差动线圈对的情况下需要2Xn个单线圈。由此显著减少空间需求。
[0009]在从属权利要求中说明本发明的有利的改进方案和改善。
[0010]优选的是，设置差动放大器，通过该差动放大器接收线圈能够与至少一个开关装置差动互连。优选地，差动放大器的输出端连接到模数转换器处。扫描装置优选具有与模数转换器连接的可编程的数字计算机。利用该差动放大器来放大接收线圈的比较弱的信号，然后将所述信号输送给模数转换器。由此，作用在差动放大器和模数转换器之间的线路段上的干扰少量地作用到信号上，因为该信号在那里比较强。除此之外，差动放大器引起差动互连所需的求差。在没有差动放大器的情况下必须采用多得多的开关装置，以便引起求差。差动放大器是具有两个输入端的电子放大器，在该放大器中不是放大一个单个的信号，而是放大两个输入信号的差值(https://de.wikipedia.0rg/wiki/Differenzverstjirker)。
[0011]优选的是，给每个接收线圈分配单独的开关装置，其中设置第一和第二信号线路，接收线圈通过所分配的开关装置连接到所述第一和第二信号线路处。利用这种电路构造需要特别少的开关装置来引起接收线圈的所需的差动互连。
[0012]优选的是，差动放大器具有正和负输入端，其中第一信号线路连接到正输入端处，其中第二信号线路连接到负输入端处。因此以特别简单的方式引起接收线圈的所期望的差动互连。
[0013]优选的是，接收线圈如此交替地连接到第一和第二信号线路处，使得两个直接相邻的接收线圈连接到不同的信号线路。由此实现相邻接收线圈的所期望的差动互连。
[0014]优选的是，至少一个开关装置具有第一状态，在该第一状态中所述至少一个开关装置具有第一电阻，其中所述至少一个开关装置具有第二状态，在该第二状态中所述至少一个开关装置具有第二电阻，其中第二电阻是第一电阻的至少1000倍大，其中所述至少一个开关装置能在第一和第二状态之间转换。开关装置可以是机械开关，例如继电器。在第一状态中开关闭合，使得第一电阻几乎为零。在第二状态中开关断开，使得第二电阻几乎为无限大。但是这种开关装置工作缓慢，因此优选基于半导体的开关装置。因此例如可以实现0.9Ω的第一电阻，其中可以实现得出至少60dB信号衰减的第二电阻。相应的开关装置是在 2014 年 07 月 17 日會泛在因特网址 http://www.t1.com, cn/cn/lit/ds/symlink/ts5a23166.pdf下调用的数据页的主题。
[0015]优选的是，标志由金属带中的冲孔形成，其中冲孔的宽度和间隔分别是恒定的第一分度间隔λ的整数倍。在这种计量用具中取消从DE 10 2008 018 355 Α1已知的标志之间的桥接片。标志密度因此特别高。此外，这种计量用具可以与测量方向垂直地镜像对称地构造。因此不必担心在金属带被置于拉应力下以便精确地调整第一分度间隔λ时计量用具变形。冲孔优选以矩形的形式来构造，该矩形的侧与测量方向平行地或垂直地延伸。
[0016]优选的是，接收线圈具有恒定的第二分度间隔δ，其中条件rX λ=8Χ δ成立，其中r和s为整数，对此s>r成立。因此确保了:在该位置测量系统的每个位置中接收线圈的至少一部分如此穿过标志地布置，使得所有需要的标志可以被可靠地读出。最优选地，条件2X λ=3Χ δ成立。由此得出特别简单的信号分析，这进一步参照图3更详细地描述。
[0017]优选的是，标志形成随机数序列，其中数量m的直接相邻标志的每种任意选择不同于数量m的直接相邻标志的每种任意其它选择，其中m-Ι个直接相邻标志的至少一种选择出现在码的至少两个位置处，其中对于接收线圈的数量6有6多1.2XmXs + r成立。与此相对应地，一定需要读取比用于确定绝对位置更多的标志。由此可以在读出标志时识别以及必要时纠正错误。优选地，根据DE 10 2013 220 747 A1来使用随机数序列。参照DE
102013 220 747 A1的所有内容并且将其并入本申请的内容。
[0018]优选使用具有多个布置在一行中的标志的计量用具，所述标志分别编码两个值之一，其中数量m的相邻标志的每个任意的第一选择不同于m个相邻标志的每个任意的其它的第二选择，其中在计量用具上的标志数量k是m的至少10倍大，其中当在第一以及第二选择中在至少每一个唯一的任意标志的情况下该标志的值被其它值代替时，该第二选择于是也不同于第一选择。
[0019]优选的是，所有接收线圈在背离所分配的开关装置的侧处电连接到相同的电压电平。由此大大简化了电路构造，其中需要特别少的开关装置。相应的电连接优选在空间上距开关装置近地来建立，以便避免波纹回路(Brummsch 1 eife )。
[0020]优选的是，设置用于开关装置的操纵装置，该操纵装置具有以移位寄存器形式互连的多个D触发器，该移位寄存器具有时钟输入端和多个分支点，其中开关装置由所分配的分支点操纵。
[0021]可以理解，前面提到的以及下面仍要阐述的特征不仅能够以分别说明的组合方式、而且能以其它组合方式或单独地使用，而不离开本发明的范围。
【附图说明】
[0022]下面根据所附的附图来进一步阐述本发明。其中:
图1示出了根据本发明的位置测量系统的发送绕组装置、接收线圈以及计量用具的粗略示意性图示；
图2示出了根据图1的位置测量系统的扫描装置的接线图；
图3示出了具有接收线圈相对计量用具的不同位置的粗略示意性图示；以及图4示出了在根据本发明的位置测量系统运行中可出现的码示例。
【具体实施方式】
[0023]图1示出了根据本发明的位置测量系统10的发送绕组装置41、接收线圈51-54以及计量用具20的粗略示意性图示。为了清楚，垂直于测量方向11并排地示出发送绕组装置41、接收线圈51-54以及计量用具20，其中它们实际被如此相叠地布置使得分别绘入的中线38重叠。在与所提到的中线38平行延伸的测量方向11上正确地示出该关系。
[0024]发送绕组装置41以及接收线圈51-54不可相互移动地布置在扫描头中。该扫描头在测量方向11方面相