获取旋转变压器传感器有效峰值的方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及一种用于获取旋转变压器传感器的有效峰值的方法及能够执行该方法的装置。更为详细地，涉及一种通过更为准确地计算实际峰值在接收自旋转变压器传感器的旋转变压器信号内所处于哪一时间点，从而能够实现相比现有技术更加精准的电机控制的有效峰值的获取方法及执行其的装置。

背景技术

旋转变压器传感器是指对电机转子的位置进行测定的传感器，这样的旋转变压器传感器相比于编码器(Encoder)机械强度高，耐久性优，从而在汽车等需要高性能、高精密驱动的领域作为驱动电机的位置传感器使用。换句话说，是对旋转变压器传感器或引擎等旋转装置的旋转程度进行测算的装置，通常，电动机驱动系统中的旋转变压器传感器被用于在需要频繁变速或精密位置控制的电动机驱动系统中对转子的位置进行感应。

另外，为了利用旋转变压器传感器来进行精密的位置控制，需要对接收自旋转变压器传感器的信号(以下称旋转变压器信号)进行迟延补偿处理。向旋转变压器传感器施加的信号以及接收自旋转变压器传感器的旋转变压器信号之间由于多种原因而发生迟延，对这样的迟延不进行适当的补偿处理的情况下，无法掌握电机转子的准确位置，因此无法实现对该电机的精密控制。

虽然现有技术中也提出了几个针对旋转变压器信号的迟延补偿处理的方法论，但是问题在于，通过现有方式难以准确测定迟延程度，尤其问题在于，无法准确掌握旋转变压器信号的峰值。换句话说，现有技术中，不仅由于使用了输入与环境或温度变量无关的常数值来校正迟延时间的方法而准确度下降，而且由于想要测定的对象包含阻抗成分而需要考虑因多种环境所产生的大量变量，这样的变量考虑并不容易，这些都导致现有方式的不准确性提高的因素。

提出本发明的目的在于，对如此以接收自旋转变压器传感器的旋转变压器信号为对象，测定准确的迟延程度，更为具体地，为了满足新方法论的需要，所述新方法论能够准确判断峰值的准确时间点及该峰值的有效性。

【现有技术文献】

【专利文献】

(专利文献1)韩国授权专利公报第10-1406081号(2014.06.11.公告)

发明内容

要解决的技术问题

本发明想要解决的技术问题在于，提供一种更为准确掌握旋转变压器信号的峰值及峰值的位置的方法及用于该方法的装置。

尤其，本发明的目的之一在于，解决现有的简单阈值获取中，因无法准确掌握峰值的位置而引起的问题，另一个目的在于，提供一种环境，通过准确地确认迟延时间而能够精确实现电机控制。

解决技术问题的手段

为了实现所述技术课题，根据本发明的一个实施例的获取旋转变压器传感器的有效峰值的方法包括以下步骤：(a)向旋转变压器传感器传送激励信号(ExcitationSignal)；(b)从所述旋转变压器传感器接收旋转变压器信号；(c)从所述接收的旋转变压器信号获取高峰值及低峰值；(d)判断所述获取的高峰值及低峰值中的一者是否包含于有效范围内；以及(e)如果所述高峰值和低峰值中只有一者包含于有效范围内，则将包含于有效范围内的高峰值或低峰值定义为有效峰值。

此外，就所述获取旋转变压器传感器的有效峰值的方法而言，所述(c)步骤可包括以下步骤：获取在所述接收的旋转变压器信号的值具有与已设定的第一阈值相同的值的时间点的计数值；以及计算所述计数值之间的第一中心值，此时，所述(c)步骤可包括以下步骤：获取在所述旋转变压器信号的值具有与已设定的第二阈值相同的值的时间点的计数值，所述第二阈值具有与所述第一阈值不同的值；以及获取所述计数值之间的第二中心值。

此外，就所述获取旋转变压器传感器的有效峰值的方法而言，所述(c)步骤可进一步包括以下步骤：将所述第一中心值处的旋转变压器信号值和第二中心值处的旋转变压器信号值分别定义为高峰值(high-peak)或低峰值(low-peak)。

另外，在所述(c)步骤中，当不存在具有与第一阈值或第二阈值相同的值的时间点的情况下，使之前步骤中接收的旋转变压器信号无效化。

此外，就所述获取旋转变压器传感器的有效峰值的方法而言，所述(e)步骤中，如果所述高峰值及低峰值全部包含于所述有效范围内，则也可以对所述高峰值及低峰值全部无效化。

此外，就所述获取旋转变压器传感器的有效峰值的方法而言，所述(d)步骤的有效范围定义为所述激励信号的90度至270度范围。

此外，就所述获取旋转变压器传感器的有效峰值的方法而言，所述激励信号为正弦波信号。

另外，根据本发明的又另一个实施例的旋转变压器传感器管理装置可包括：信号生成部，从微控制器(MCU，Micro Controller Unit)接收矩形波信号，生成包含正弦波信号的激励信号，将所述激励信号施加于旋转变压器传感器；信号接收部，从所述旋转变压器传感器接收旋转变压器信号；以及运算部，从接收的旋转变压器信号获取峰值(peak)，并根据获取的峰值是否包含于有效范围内来判断是否将所述获取的峰值定义为有效峰值。

此外，根据本发明的又另一个实施例的计算机可读的存储介质，其与计算机装置结合，从而可存储计算机指令，所述指令用于运行以下步骤：(a)将激励信号(ExcitationSignal)传送至旋转变压器传感器；(b)从所述旋转变压器传感器接收旋转变压器信号；(c)从所述接收的旋转变压器信号获取高峰值及低峰值；(d)判断所述获取的高峰值及低峰值中一者是否包含于有效范围内；以及(e)如果所述高峰值和低峰值中仅有一者包含于有效范围内，则将包含于有效范围内的高峰值或低峰值定义为有效峰值。

发明的效果

根据所述本发明，效果在于能够准确掌握实际信号的峰值位置，从而能够进行精准的电机控制。

本发明效果并非限定于以上所提及的效果，对于通常的技术人员而言未被提及的其他效果能够从以下的记载中而明确。

附图说明

图1是根据本发明的旋转变压器传感器管理装置的构成图。

图2是按照顺序示出根据本发明的获取旋转变压器传感器的有效峰值的方法的图。

图3是利用多阈值获取来自于旋转变压器信号的高峰值及低峰值的过程的图。

图4是用于理解本发明的有效峰值获取方法的信号图表。

图5是用于说明所运算的峰值无效化的情况的实施例的图表。

【附图标记说明】

100旋转变压器传感器管理装置；110信号生成部；120信号接收部；130运算部；200MCU；300旋转变压器传感器。

具体实施方式

以下，参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本发明的优点及特点、以及实现它们的方法参照实施例而更加明确，所述实施例将结合附图在下文详细叙述。但是，本发明并非限定于以下所示的实施例，而能够以互不相同的多种方式实现，本实施例的提供只是为了使得本发明的提示更加完整，为了使得本发明所属技术领域内具有通常知识的人员，完整了解发明的范围，本发明仅根据权利要求书的范围来定。在整体说明书中相同附图标记指代相同的结构要素。

如果没有其他决定，则本说明书中所使用的全部术语(包括技术及科学术语)可以被应用为，被本发明所属技术领域内具有通常知识的人员所能够共同理解的释义。

此外，在通常所使用的字典中所确定的术语只要没有明确地特别确定，则不可被理想化或过度解释。本说明书中所使用的术语是为了说明实施例的，而非用于限定本发明。本说明书中，只要上下文没有特别提及，则单数形也包含复数形。

说明书中所使用的“包括(comprises)”和/或“包含(comprising)”是指，所提及的构成要素、步骤、操作和/或元件不排除一个以上的其他构成要素、步骤、操作和/或元件的存在或增加。

以下，根据附图对本发明进行更为详细的说明。

图1是根据本发明的旋转变压器传感器管理装置100的构成图。

参照图1可知，根据本发明的旋转变压器传感器管理装置100大致可由信号生成部110、信号接收部120、运算部130构成，除了这些之外，也可包括其他为了实现本发明的目的所需要的附加构成。

并且，信号生成部110、信号接收部120及运算部130按照各自结构执行的功能而分别命名，但根据情况的不同，可以实现为特定构成也同时执行其他构成执行的功能，或者也可以整体构成以一个模块形态整合实现。

以下，对旋转变压器传感器管理装置100的各个结构进行更加详细的观察。

首先，信号生成部110是如下结构：从MCU 200接收矩形波的控制信号，并以接收的控制信号为基础生成激励信号(Excitation Signal)。作为参考，在本详细的说明中所提及的激励信号是对某对象物施加的信号的统称，除了激励信号之外，还可存在有激励信号、加振信号等其他术语，但在本详细说明中统称为激励信号。

另外，通过所述信号生成部110所生成的激励信号可以是具有一定频率的正弦波信号，并且所述信号生成部110包括矩形波-正弦波转换器，从而能够将接收自MCU 200的矩形波转换为正弦波的激励信号。

此外，通过所述信号生成部110所生成的激励信号可以向旋转变压器传感器300传送。旋转变压器传感器300被称为模拟角度检测传感器，该模拟角度检测传感器通过利用电磁感应现象将电机的机械角度位移变换为电信号，此时，旋转变压器传感器300在接收激励信号后，通过定子线圈调制激励信号，从而能够实现为使得生成反射的激励信号(正弦波信号和/或余弦波信号)。

作为参考，在本详细说明中所提及的MCU 200实现为，对包括旋转变压器传感器300及旋转变压器传感器管理装置100的整体系统的整体操作进行控制，虽然没有单独图示，但是可以包括矩形波发生器、模拟-数字转换器及运算单元。矩形波发生器可以实现为，为生成控制信号而生成矩形波，模拟-数字转换器可以实现为，将信号接收部120的模拟信号转换为数字信号。运算单元可以实现为，从后文所述的旋转变压器传感器管理装置100的运算部130接收一连串信息，并对迟延程度所对应的信号的校正程度进行计算。

接下来，信号接收部120可以理解为，作为从所述旋转变压器传感器接收旋转变压器信号的结构，在旋转变压器传感器300接收激励信号后，对其进行调制，从而接收反射的激励信号(正弦波信号和/或余弦波信号)。

接下来，运算部130是本旋转变压器传感器管理装置100内的核心结构，从前面信号接收部120接收的旋转变压器信号获取峰值(peak)，根据获取的峰值是否包含于有效范围内来执行判断功能，判断所述获取的峰值是否定义为有效峰值，或者是否使得获取的峰值无效化。

运算部130执行的步骤可以大致分为以下步骤：(i)从旋转变压器信号获取高峰值及低峰值；(ii)判断所述获取的高峰值及低峰值中的任意一个值是否包含于有效分范围之内，从而确定将该高峰值或低峰值是否定义为有效峰值，或者确定是否无效化。针对运算部130执行的上述两个步骤，将在下文的图2至图5中进一步详细说明。

另外，可以说本运算部130执行的功能中上述两个步骤是最为重要的步骤，但是在此进一步地，运算部130能够向所述MCU 200传送运算过程中获取的信息。换句话说，运算部130可以传送包括前面运算过程中获取的有效峰值的发生时间点、有效峰值的信号值的信息，以便能够发出所述MCU 200考虑延迟时间而更新的控制信号。

以上，对根据本发明的旋转变压器传感器管理装置100的主要结构进行了观察，但是应理解为，除了以上说明的信号生成部110、信号接收部120及运算部130之外，可以进一步包括通信部等附加结构。尤其，本旋转变压器传感器管理装置100为了将运算部130的结果向MCU 200传送，可以进一步包括通信部，并且通信部比如可根据串行外围接口(SPI，Serial Peripheral Interface)通信方式传送信息。但是，应理解，通信部的通信方式不受上述示例的限制。

图2是按照顺序罗列获取旋转变压器传感器300的有效峰值的方法的图。作为参考，虽然理解为，图2所示出的顺序图是为了实现本发明的目的而示出的优选顺序图，但是根据需要部分步骤可以删除或增加。

此外，在图2中说明的各个步骤虽然可以通过前面说明的旋转变压器传感器管理装置100包括的各个详细结构来执行，但是为了说明的便利，在本详细说明中可以记述为，各个步骤通过旋转变压器传感器管理装置100执行。

参照图2时，用于获取旋转变压器传感器300的有效峰值的方法的第一步可以从旋转变压器传感器管理装置100从MCU 200接收矩形波的控制信号开始。(S200)对于MCU 200的作用及硬件特征在前面进行了叙述，因此在此省略详细说明。另外，本S200步骤是为了有助于发明的理解而说明的，就根据本说明书而请求的实际权利要求范围而言，也可以不包含所述步骤。

S200步骤之后，旋转变压器传感器管理装置100以所述矩形波的控制信号为基础生成激励信号(Excitation Signal)，并能够将生成的激励信号传送至旋转变压器传感器300。(S201)此时，激励信号的生成可以通过将矩形波的控制信号转换为正弦波来实现，此时，旋转变压器传感器管理装置100为了生成正弦波的激励信号而在内部能够进一步包括矩形波-正弦波转换器。

S201步骤之后，旋转变压器传感器管理装置100从所述旋转变压器传感器300接收旋转变压器信号。(S202)此时所接收的旋转变压器信号是指，前面旋转变压器传感器300接收激励信号(Excitation Signal)后，通过定子线圈对其进行调制，从而使其反射，这样的旋转变压器信号可以具有正弦波信号和/或余弦波信号的性质。

在S202步骤中，旋转变压器信号被接收后，旋转变压器传感器管理装置100从接收的旋转变压器信号获取高峰值及低峰值。(S203)高峰值或低峰值是指，旋转变压器信号具有正弦波或余弦波形状的前提下，旋转变压器信号的任意时间点的最高值(high peak)或最低值(low peak)，此时，旋转变压器传感器管理装置100能够获取与高峰值及低峰值相对应的时间点(换句话说，到达高峰值或低峰值的时间点的旋转变压器信号相位)，此外，能够获取该时间点的旋转变压器信号值，即该旋转变压器信号具有的最大值及最小值。

旋转变压器传感器管理装置100从任意所接收的旋转变压器信号获取高峰值及低峰值的方法虽然可以存在多种方式，但是在本详细说明中，为了获取更为精密的峰值而提出多阈值方式，并且关于多阈值方式的峰值获取，接下来参照图3进行更为详细的说明。

图3是对图2的S202步骤和S204步骤之间存在的S203步骤进行更为细化的图，更为准确地，示出利用多阈值方式获取高峰值及低峰值的过程。以下，参照示出实际旋转变压器信号及多阈值的图4进行说明。

根据图3，在接收旋转变压器信号的S202步骤之后，旋转变压器传感器管理装置100获取第一阈值的计数值，计算并获取该计数值的中心值。(S2031)参照图4对此重新进行说明，图4的左侧标记中Vth1、Vth2、Vth3分别以预先确定的阈值(thresh hold)来标记，CmpVth1、CmpVth2、CmpVth3对上述旋转变压器信号从与阈值相对应的第一时间点开始到下一时间点为止的区间进行标记。

例如，在旋转变压器信号具有与Vth3相同的值时的时间点，CmpVth3上升(rise)，在旋转变压器信号再次具有与Vth3相同的值时的时间点而下降(fall)，从而最终能够获取与P相同的区间。

另外，在S2031步骤中，不仅获取P区间，而且计算所述P区间的中心点，从而所述旋转变压器信号的峰值无论发生在任意时间点都能够获取。观察图4的P区间时，该P区间以相同的长度二等分，以其中心点为基准表示为虚线的垂直线，可以确认该虚线的垂直线与旋转变压器信号的峰值一致。作为参考，图4的图表中示出了旋转变压器信号的峰值存在于与区间的中心点准确一致的点上的理想状态的实施例，理解为所述区间的中心点与旋转变压器信号峰值的位置也可以无需务必准确一致。

作为参考，在多阈值方式中确定多个阈值，按照与各个阈值相对应的区间求出中心点后，可以将通过多个中心点所计算的地点定义为期待旋转变压器信号的峰值发生的最高概率的地点。例如，图3中虽然没有示出另外的步骤，但是图4中可以确认Vth2的阈值及在CmpVth2上标记为上升及下降的区间，该Vth2的阈值具有与所述Vth3不同的阈值，与该阈值相对应的区间CmpVth2可标记为Q区间。如此的Q区间也是最终为了寻找因旋转变压器信号上升后下降所出现的峰值位置的区间，由此，本发明的旋转变压器传感器管理装置100预先设定多个阈值，获取旋转变压器信号每次与各个阈值相对应时的时间点，从而获取区间，计算各个区间的中心点，从而能够最终精确地推算旋转变压器信号的峰值位置。

梳理一番，在S2031步骤中通过对与任意的阈值Vth3相对应的区间(P区间)、以及该区间的中心点进行计算，从而能够执行直到获取所述旋转变压器信号的峰值存在的地点的过程为止，并根据情况，通过确定具有与所述任意的阈值不同的值的其他阈值，从而能够根据多个区间及多个中心点精确地推算峰值存在的地点。

另外，可获取与上述S2031步骤实际相同但阈值不同的旋转变压器信号的下一峰值及区间(S2032)。再次参照图4时，在旋转变压器信号具有与Vth1相同的值时的时间点CmpVth1下降(fall)，在旋转变压器信号与Vth1再次具有相同的值时的时间点升(rise)，从而最终能够获取区间R，下文中，计算区间R的中心点，从而能够掌握所述旋转变压器信号的下一峰值发生在哪一时间点。

作为参考，所述CmpVth3、CmpVth1的图表中显示的上升及下降，可以根据成为监测对象的旋转变压器信号的正弦或余弦波形是否处于上升趋势或者是否处于下降趋势来不同地表示，所述上升及下降只是为了使得用户更加容易区别旋转变压器信号的上升或下降趋势而不同地表示，表示各个区间的方法可以根据内部电路的结构而多种多样。

另外，如果通过S2031步骤及S2032步骤而获取任意的峰值，则针对各个的峰值，根据是否为高峰值或低峰值来定义。(S2033)换句话说，旋转变压器信号上升后下降趋势下所获取的峰值被定义为高峰值H1，相反地，旋转变压器信号下降后上升的趋势下所获取的峰值被定义为低峰值L1。

以上，参照图3及图4，对从旋转变压器信号获取高峰值及低峰值的过程，更准确地，以多阈值方式获取各个峰值的过程进行了观察。

再次回到图2，通过S203步骤获取高峰值H1及低峰值L1后，旋转变压器传感器管理装置100判断所述高峰值H1或低峰值L1中任意一个是否包含于有效范围内。(S204)此时，所述有效范围以激励信号(Exc.信号)为基准定义为90度至270度的范围。在本S204步骤中，特别的事项是，只对所述高峰值H1或低峰值L1中的任一者是否包含于有效范围内进行判断，换句话说，旋转变压器传感器管理装置100当高峰值H1及低峰值L1全部包含于所述有效范围内时，对所获取的峰值全部进行无效化处理(S206)，当高峰值H1或低峰值L1中只有一者包含于有效范围内时，将各个峰值定义为有效峰值(S205)。由此，当只有一个峰值包含于有效范围内时，定义为有效峰值，而当两个峰值包含于有效范围内时，进行无效化处理可以以激励信号(Exc.信号)为基准从90度以后开始认证为有效信号，并且如果正常的正弦或余弦信号被接收，则在90度至270度内须包含一个峰值，因此在本发明中，如上所述，有效范围定义为90度至270度。

关于S203步骤、S204步骤及S205步骤，图4仅示出了高峰值H1及低峰值L1中只有高峰值H1包含于有效范围内，此时，旋转变压器传感器管理装置100将所述高峰值H1及低峰值L1分别定义为有效峰值，如前面所述。换句话说，图4所示出的高峰值H1及低峰值L1是具有正常形态的正弦波形，即具有无歪曲的波形的旋转变压器信号，就这样的正常形态的旋转变压器信号而言，峰值在90度至270度的有效范围内只存在一个，因此在图4的实施例中，将作为峰值所获取的高峰值及低峰值分别定义为有效峰值。

另外，图5示出从旋转变压器信号所获取的峰值无效化的情况。观察图5时，经过前面的S201步骤至S203步骤，高峰值H2及低峰值L2被获取的情况下，旋转变压器传感器管理装置100在S204步骤中判断是否所述高峰值H2及低峰值L2中只有一者包含于有效范围(90度至270度)内，在图5的实施例中，判断为两个峰值H2、L2全部包含于有效范围内，如前面所述，旋转变压器传感器管理装置100使得所获取的峰值全部无效化。作为参考，如图5所示，所获取的峰值无效化的情况下，旋转变压器传感器管理装置100未向MCU 200提供另外的信息，之后对于新接收的旋转变压器信号反复进行图2至图3的过程，从而持续向MCU 200提供信号延迟相关的信息。

另外，应理解，根据本发明的旋转变压器传感器300的有效峰值获取方法通过前面说明的直到S205为止的过程而能够实现，图2虽然示出了到相应过程为止，但是如果从旋转变压器信号获取有效峰值，则还可以包括以下步骤：该旋转变压器传感器管理装置100向MCU 200提供所获取的有效峰值的信息。具体而言，S205步骤之后，旋转变压器传感器管理装置100因为所述高峰值或低峰值中只有一者包含于有效范围内而定义为有效峰值的情况下，进一步掌握该值是否参考某值，并向MCU 200传递所述高峰值及低峰值的信息。此外，所述旋转变压器传感器管理装置100在全部接受正弦型的旋转变压器信号及余弦型的旋转变压器信号后，且各自的高峰值及低峰值被定义为有效峰值的情况下，将所接收的旋转变压器信号能够具有的共四种相位状态(status)区分为High-High、High-Low、Low-Low、Low-High，从而也能够进一步向MCU 200传递。

以上，虽然参照附图对本发明的实施例进行了说明，但是应理解，本发明所属的技术领域内具有通常知识的人员，在不变更本发明的技术思想或必要特征的情况下可实施其他具体方式。因此，应理解，以上所记载的实施例并非全面的，且并非限定性的。