自激式线圈感应角位传感器及角位检测方法与流程

1.本发明属于传感器技术领域，涉及一种角位传感器，尤其涉及一种自激式线圈感应角位传感器及角位检测方法。


背景技术：

2.目前最常见的流体计量方案是基于流体流动带动机械部件转动来检测流体的流速、流向和流量。为了实现智能化，一种常见方案是在传统的机械仪表上增加旋转检测装置，以将机械旋转信号转换为电信号，供后续电路进行数字化处理。
3.常用的旋转检测装置有如下几种方案：
4.第一种方案是使用磁性传感器，多在转子上配有小型永磁体。当转子发生转动，会在其周边某个位置产生周期性变化的磁场信号，利用磁性传感器(比如干簧管、霍尔传感器、磁阻传感器等)将此周期性变化的磁场信号转化为电脉冲信号，供后续电路进行数字化处理。由于磁性传感器在外界强磁场的干扰下会失效，因而此方案的抗干扰能力比较差。
5.另一种方案是使用电容式传感器，多在转子上配有部分金属化的圆盘，在定子上布置多个金属化的区域。当金属化圆盘旋转至特定的金属化区域时，它们之间的电容性耦合会发生变化。利用读出电路将此周期性变化的电容性耦合信号转化为电脉冲信号，供后续电路进行数字化处理。由于电容式传感器灵敏度很低，需要转子上的金属化圆盘和定子上的金属化区域非常靠近，因而此方案的应用场合受到了很大的限制。
6.最后一种方案是线圈感应式传感器，多在转子上配有部分金属化的圆盘，在定子上布置多个感应线圈。当金属化圆盘旋转至特定的感应线圈区域时，它们之间会产生电涡流效应，该效应引起的互感量变化反作用于感应线圈，导致该线圈的等效电感值发生变化。利用读出电路将此周期性变化的电感值信号转化为电脉冲信号，供后续电路进行数字化处理。该方案解决了磁性传感器容易被强磁场干扰的问题，同时其检测距离也高于电容式传感器方案，因而具有很广阔的应用空间。
7.对于用线圈感应式传感器实现的旋转检测方案，目前也有多种实现方式，按激励方式大致可以分为两类：
8.第一类是自激式，即激励信号和检测电路作用于同一个(或同一组)线圈，如图1-1、图1-2所示。图1-1中，l1/l2/l3/l4是4个感应线圈，l1和l3组成一对，l2和l4组成一对；met是半圆形金属化圆盘，此时覆盖在l2和l3的上方；图1-2是其等效电路模型，被金属化圆盘覆盖的l2和l3，其等效电感值变小。
9.图2-1、图2-2揭示了目前已有的读出电路方案，其原理如下：图2-1中l1/r1/c1和s1构成一组采样网络，l3/r3/c3和s3构成另一组采样网络，其中r1＝r3，c1＝c3，s1和s3相同；在t1时刻，脉冲发生器g产生一个脉冲信号激励线圈l1和l3，此时将s1和s3闭合以用c1和c3采样线圈输出电压v1和v3，当l3被金属化圆盘覆盖时l1》l3，可以得到图2-2所示的v1和v3的不同的建立曲线(电感值越大，建立速度越慢)；通过延时单元delay模块得到的脉冲信号控制开关s1和s3在t2时刻断开，便可以将v1和v3的电压采样到电容c1和c3，以供后续
电路处理。
10.由于v1和v3(特别是v3-v1)的信号强度与采样时间有关，并且信号只在某一个时间段强度较高(水表、气表等应用中，该时间段在几纳秒到几十纳秒量级)，因而该方案需要对采样时序做比较严格的限制，从而增加了对器件参数一致性的要求，不利于大规模生产。另外，由于v1和v3(特别是v3-v1)本身的信号强度很小(水表、气表等应用中，v3-v1信号强度在几毫伏量级)，因而只在t2一个时间点采样信号，采样信号很容易受到干扰(比如电路噪声的影响，水表、气表中iot模块收发信号时天线的干扰，电源地的扰动等)，影响了整个传感器的抗干扰性能。
11.第二类是互感式，即激励信号和检测电路作用于不同的线圈，如图3-1、图3-2所示。图3-1中，l0是激励线圈，l1/l2/l3/l4是4个感应线圈，l1和l3组成一对，l2和l4组成一对；met是半圆形金属化圆盘，此时覆盖在l2和l3的上方；图3-2是其等效电路模型，被金属化圆盘覆盖的l2和l3，其等效电感值变小。
12.图4是目前常见的读出电路方案，其原理如下：先通过开关s1和s3给电容c1和c3预充电(由时序p1控制)，然后给l0施加激励信号(由时序p2控制)，同时通过电容c11和c31将三极管q1和q3的发射极拉低以打开三极管(由时序p3控制)，实现对电容c1和c3的放电；当l3被金属化圆盘覆盖时，l1的感应电动势要强于l3，最终导致电容c1和c3的放电速度不一致，所以可以将电容c1和c3上残留电压v1和v3提取出来以供后续电路处理。
13.由于l1和l3产生的感应电动势较弱(水表、气表等应用中，感应电动势往往低于三极管的开启电压)，为了能让三极管开启，需要通过电容产生负电压以打开三极管，这在单电源集成电路(ic)中是难以实现的；另外，该方案每个感应线圈需要配备3个电阻、2个电容、1个开关和1个三极管，除了物料损耗较大之外，影响传感器性能的器件增多，也增加了产品性能控制的难度。
14.有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的旋转检测装置，以便克服现有旋转检测装置存在的上述至少部分缺陷。


技术实现要素：

15.本发明提供一种自激式线圈感应角位传感器及角位检测方法，可在相同的面积下提供更大的单个感应线圈尺寸和初始电感值，从而可以提供更高的检测距离。
16.为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，采用如下技术方案：
17.一种自激式线圈感应角位传感器，所述角位传感器包括：至少三个感应线圈、线圈电感干扰机构、至少一电感检测电路及角位获取电路；
18.至少三个感应线圈形成线圈组；所述线圈电感干扰机构设置于线圈组的一侧，在感应线圈被所述线圈电感干扰机构覆盖时，感应线圈对应的电感值发生变化；
19.所述电感检测电路用以获取设定感应线圈的电感值；所述角位获取电路连接所述电感检测电路，根据各感应线圈电感值的变化获取旋转角度。
20.作为本发明的一种实施方式，至少三个感应线圈关于中心均匀对称地分布；所述线圈电感干扰机构可以围绕穿过感应线圈中心的旋转轴转动。
21.作为本发明的一种实施方式，所述线圈电感干扰机构为扇形金属化圆盘met。
22.作为本发明的一种实施方式，所述角位传感器包括均匀分布的三个感应线圈，分
别为第一感应线圈、第二感应线圈、第三感应线圈；所述扇形金属化圆盘met覆盖于第二感应线圈上方；
23.在角位传感器发生周期性旋转的状态下，所述扇形金属化圆盘会周期性地覆盖三个感应线圈；
24.在角位传感器顺时针旋转时，感应线圈被覆盖的顺序依次包括第一感应线圈、第三感应线圈、第二感应线圈、第一感应线圈；
25.在角位传感器逆时针旋转时，感应线圈被覆盖的顺序依次包括第一感应线圈、第二感应线圈、第三感应线圈、第一感应线圈。
26.作为本发明的一种实施方式，所述电感检测电路包括第一电阻、第一电容、放电积分控制管、放电积分电阻、放电积分电容、复位开关；
27.所述第一电阻、第一电容分别与设定感应线圈连接，形成lrc网络，所述放电积分控制管、放电积分电阻、放电积分电容、复位开关构成放电积分网络；
28.所述第一电阻的第一端连接所述感应线圈的第二端，所述第一电阻的第二端接地；所述感应线圈的第一端分别连接所述第一电容的第一端、放电积分控制管的栅极，所述第一电容的第二端连接lrc网络的控制时序；
29.所述放电积分电容的第一端连接所述复位开关的第一端，所述复位开关的第二端分别连接所述放电积分控制管的漏极、所述放电积分电容的第二端；所述复位开关连接放电积分网络的控制时序；所述放电积分控制管的源极连接放电积分电阻的第一端，所述放电积分电阻的第二端接地。
30.作为本发明的一种实施方式，所述角位获取电路包括若干比较器及判断模块，所述判断模块分别连接各比较器；所述比较器连接两个电感检测电路。
31.作为本发明的一种实施方式，所述角位传感器包括均匀分布的三个感应线圈及三个电感检测电路，各感应线圈分别连接一电感检测电路；三个电感检测电路分别为第一电感检测电路、第二电感检测电路及第三电感检测电路；
32.所述角位获取电路包括第一比较器、第二比较器及判断模块，所述判断模块分别连接第一比较器及第二比较器；
33.所述第一比较器的输入端分别连接第一电感检测电路及第二电感检测电路，所述第一比较器的输出端连接所述判断模块；
34.所述第二比较器的输入端分别连接第二电感检测电路及第三电感检测电路，所述第二比较器的输出端连接所述判断模块。
35.作为本发明的一种实施方式，所述电感检测电路包括第一电阻r1、第一电容c1、充电积分控制管mi1、充电积分电阻ri1、充电积分电容ci1、复位开关si1；
36.所述第一电阻r1、第一电容c1分别与设定感应线圈连接，形成lrc网络；所述充电积分控制管mi1、充电积分电阻ri1、充电积分电容ci1、复位开关si1构成充电积分网络；
37.所述第一电阻r1的第一端连接所述第一感应线圈l1的第二端，所述第一电阻r1的第二端接地；所述第一感应线圈l1的第一端分别连接所述第一电容c1的第一端、充电积分控制管mi1的栅极，所述第一电容c1的第二端连接lrc网络的控制时序p2；
38.所述充电积分控制管mi1的漏极分别连接充电积分电容ci1的第一端、所述复位开关si1的第一端，所述复位开关si1的第二端、所述充电积分电容ci1的第二端分别接地；所
述复位开关si1连接充电积分网络的控制时序p1；
39.所述充电积分控制管mi1的源极连接充电积分电阻ri1的第二端，所述充电积分电阻ri1的第一端连接电源电压vdd。
40.作为本发明的一种实施方式，所述电感检测电路包括第一电阻r1、第三电阻r3、第一电容c1、第三电容c3、第一放电积分控制管mi1、第三放电积分控制管mi1、放电积分电阻ri1、第一放电积分电容ci1、第三放电积分电容ci3、第一复位开关si1、第三复位开关si3；
41.所述第一电阻r1、第一电容c1分别与第一感应线圈l1连接，形成lrc网络；所述第三电阻r3、第三电容c3分别与第三感应线圈l3连接，形成lrc网络；所述第一放电积分控制管mi1、放电积分电阻ri1、第一放电积分电容ci1、第一复位开关si1构成放电积分网络；所述第三放电积分控制管mi1、放电积分电阻ri1、第三放电积分电容ci3、第三复位开关si3构成放电积分网络；
42.所述第一电阻r1的第一端连接所述第一感应线圈l1的第二端，所述第一电阻r1的第二端接地；所述第一感应线圈l1的第一端分别连接所述第一电容c1的第一端、第一放电积分控制管mi1的栅极，所述第一电容c1的第二端连接lrc网络的控制时序p2；
43.所述第三电阻r3的第一端连接所述第三感应线圈l3的第二端，所述第三电阻r3的第二端接地；所述第三感应线圈l3的第一端分别连接所述第三电容c3的第一端、第三放电积分控制管mi3的栅极，所述第三电容c3的第二端连接lrc网络的控制时序p2；
44.所述第一放电积分电容ci1的第一端及所述第一复位开关si1的第一端连接电源电压vdd，所述第一复位开关si1的第二端分别连接所述第一放电积分控制管mi1的漏极、所述第一放电积分电容ci1的第二端；所述第一复位开关si1连接放电积分网络的控制时序p1；所述第一放电积分控制管mi1的源极连接放电积分电阻ri1的第一端；
45.所述第三放电积分电容ci3的第一端及所述第三复位开关si3的第一端连接电源电压vdd，所述第三复位开关si3的第二端分别连接所述第三放电积分控制管mi3的漏极、所述第三放电积分电容ci3的第二端；所述第三复位开关si3连接放电积分网络的控制时序p1；所述第三放电积分控制管mi3的源极连接放电积分电阻ri1的第一端；所述放电积分电阻ri1的第二端接地。
46.根据本发明的另一个方面，采用如下技术方案：一种自激式线圈感应角位传感器的角位检测方法，所述角位检测方法包括：
47.在至少三个感应线圈一侧设置线圈电感干扰机构；
48.在感应线圈被所述线圈电感干扰机构覆盖时，感应线圈对应的电感值发生变化；
49.获取设定感应线圈的电感值；
50.根据各感应线圈电感值的变化获取旋转角度。
51.作为本发明的一种实施方式，所述获取设定感应线圈的电感值步骤中，获取电感值包括如下步骤：
52.先将放电积分网络的控制时序p1设置为逻辑“1”，打开复位开关si1将放电积分电容ci1复位，此时lrc网络的控制时序p2保持为逻辑“0”，第一电容c1两端的电压均为低电平；
53.然后将放电积分网络的控制时序p1设置为逻辑“0”，断开复位开关si1；最后将p2设置为逻辑“1”，即将v1瞬间抬到高电平以激励lrc网络，接下来电容上的电荷将会通过感
应线圈l1和第一电阻r1泄放掉，即v1会由高电平逐步降低为低电平；
54.当v1高于放电积分控制管mi1的阈值电压时，放电积分电容ci1会经过放电积分控制管mi1和放电积分电阻ri1泄放电荷，且v1越高放电速度越快；
55.当v1低于放电积分控制管mil的阈值低压时，放电积分控制管mi1自然关断，放电积分电容ci1停止泄放电荷，残留电荷量被自然锁存在放电积分电容ci1上，无需额外提供锁存电荷的时序。
56.作为本发明的一种实施方式，通过若干比较器比较两个电感检测电路感应的对应感应线圈的电感值；判断模块根据各比较器的比较结果获取旋转角度、旋转方向及旋转周期数。
57.本发明的有益效果在于：本发明提出的自激式线圈感应角位传感器及角位检测方法，相对于已有的能够同时检测旋转角度和旋转方向的线圈感应角位传感器方案，3个(当然也可以是其他数量)自激式感应线圈结构可以在相同的面积下提供更大的单个感应线圈尺寸和初始电感值，从而可以提供更高的检测距离。
58.本发明用电容激励感应线圈，用放电积分网络(或者充电积分网络)检测电感值大小，没有静态功耗，因而整体功耗可以大大降低；本发明只检测感应线圈电感值的相对大小，降低了对器件参数的要求。
59.本发明利用放电积分网络(或者充电积分网络)避免使用严苛的采样时序，降低设计要求，同时可以对感应信号进行放大和滤波，提高了检测精度和抗干扰性。本发明利用迟滞比较器，可以防止角位传感器在静止状态下由于受到微小的机械震荡或者电路噪声的影响输出错误的脉冲信号，进一步提升了抗干扰性。
附图说明
60.图1-1为自激式线圈感应角位传感器的结构示意图。
61.图1-2为自激式线圈感应角位传感器敏感单元的分布示意图。
62.图2-1为目前已有的自激式线圈感应角位传感器读出电路的电路示意图。
63.图2-2为目前已有的自激式线圈感应角位传感器读出电路的信号时序图。
64.图3-1为互感式线圈感应角位传感器的结构示意图。
65.图3-2为互感式线圈感应角位传感器敏感单元的分布示意图。
66.图4为目前已有的互感式线圈感应角位传感器读出电路的电路示意图。
67.图5-1为本发明一实施例中自激式线圈感应角位传感器的结构示意图。
68.图5-2为本发明一实施例中自激式线圈感应角位传感器敏感单元的分布示意图。
69.图6为本发明一实施例中电感检测电路的电路示意图。
70.图7为本发明一实施例中电感检测电路的时序和信号波形示意图。
71.图8-1为本发明一实施例中迟滞比较器的电路示意图。
72.图8-2为本发明一实施例中迟滞比较器传输曲线的示意图。
73.图9-1为本发明一实施例中角位传感器的旋转逻辑示意图。
74.图9-2为本发明另一实施例中角位传感器的旋转逻辑示意图。
75.图10为本发明一实施例中角位传感器的电路示意图。
76.图11为本发明一实施例中电感检测电路(充电积分网络)的组成示意图。
77.图12为本发明一实施例中电感检测电路(全差分结构放电积分网络)的组成示意图。
具体实施方式
78.下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
79.为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。
80.该部分的描述只针对几个典型的实施例，本发明并不仅局限于实施例描述的范围。相同或相近的现有技术手段与实施例中的一些技术特征进行相互替换也在本发明描述和保护的范围内。
81.说明书中各个实施例中的步骤的表述只是为了方便说明，本技术的实现方式不受步骤实现的顺序限制。
82.说明书中的“连接”既包含直接连接，也包含间接连接，如通过一些有源器件、无源器件或电传导媒介进行的连接；还可包括本领域技术人员公知的在可实现相同或相似功能目的的基础上通过其他有源器件或无源器件的连接，如通过开关、跟随电路等电路或部件的连接。
83.本发明揭示了一种自激式线圈感应角位传感器，所述角位传感器包括：至少三个感应线圈、线圈电感干扰机构、至少一电感检测电路及角位获取电路。至少三个感应线圈形成线圈组；所述线圈电感干扰机构设置于线圈组的一侧，在感应线圈被所述线圈电感干扰机构覆盖时，感应线圈对应的电感值发生变化；所述电感检测电路用以获取设定感应线圈的电感值；所述角位获取电路连接所述电感检测电路，根据各感应线圈电感值的变化获取旋转角度。在一实施例中，所述线圈电感干扰机构可以为扇形金属化圆盘met。
84.请参阅图5-1，在本发明的一实施例中，所述角位传感器包括均匀分布的三个感应线圈，分别为第一感应线圈l1、第二感应线圈l2、第三感应线圈l3；所述扇形金属化圆盘met覆盖于第二感应线圈l2上方。在角位传感器发生周期性旋转的状态下，所述扇形金属化圆盘met会周期性地覆盖三个感应线圈。在角位传感器顺时针旋转时，感应线圈被覆盖的顺序依次包括第一感应线圈l1、第三感应线圈l3、第二感应线圈l2、第一感应线圈l1(如图9-2所示)；在角位传感器逆时针旋转时，感应线圈被覆盖的顺序依次包括第一感应线圈l1、第二感应线圈l2、第三感应线圈l3、第一感应线圈l1(如图9-1所示)。
85.请参阅图5-2，在本发明的一实施例中，第一感应线圈l1、第二感应线圈l2、第三感应线圈l3关于中心均匀对称地分布(指第一感应线圈l1、第二感应线圈l2、第三感应线圈l3分别位于一等边三角形中心至各点连线上)；所述扇形金属化圆盘met可以围绕穿过感应线圈中心的旋转轴转动。
86.图6为本发明一实施例中电感检测电路的电路示意图；请参阅图6，在本发明的一实施例中，所述电感检测电路包括第一电阻r1、第一电容c1、放电积分控制管mi1、放电积分电阻ri1、放电积分电容ci1、复位开关si1。所述第一电阻r1、第一电容c1分别与设定感应线圈(如第一感应线圈l1)连接，形成lrc网络；所述放电积分控制管mi1、放电积分电阻ri1、放电积分电容ci1、复位开关si1构成放电积分网络。在一实施例中，放电积分控制管mi1为
nmos(或者npn)。
87.所述第一电阻r1的第一端连接所述第一感应线圈l1的第二端，所述第一电阻r1的第二端接地；所述第一感应线圈l1的第一端分别连接所述第一电容c1的第一端、放电积分控制管mi1的栅极，所述第一电容c1的第二端连接lrc网络的控制时序p2。
88.所述放电积分电容ci1的第一端连接所述复位开关si1的第一端，所述复位开关si1的第二端分别连接所述放电积分控制管mi1的漏极、所述放电积分电容ci1的第二端；所述复位开关si1连接放电积分网络的控制时序p1；所述放电积分控制管mi1的源极连接放电积分电阻ri1的第一端，所述放电积分电阻ri1的第二端接地。
89.请参阅图8-1、图8-2、图10，在本发明的一实施例中，所述角位获取电路包括若干比较器及判断模块，所述判断模块分别连接各比较器；所述比较器连接两个电感检测电路。
90.在本发明的一实施例中，所述角位传感器包括均匀分布的三个感应线圈及三个电感检测电路，各感应线圈分别连接一电感检测电路；三个电感检测电路分别为第一电感检测电路、第二电感检测电路及第三电感检测电路。所述角位获取电路包括第一比较器、第二比较器及判断模块，所述判断模块分别连接第一比较器及第二比较器。所述第一比较器的输入端分别连接第一电感检测电路及第二电感检测电路，所述第一比较器的输出端连接所述判断模块；所述第二比较器的输入端分别连接第二电感检测电路及第三电感检测电路，所述第二比较器的输出端连接所述判断模块。
91.本发明是基于自激式线圈感应角位传感器进行描述，其结构和方法同样适用于互感式线圈感应角位传感器。
92.本发明是基于3个自激式感应线圈配合1个扇形金属化圆盘进行描述，其结构和方法很容易拓展为1个，2个，4个以及多个感应线圈，配合1个或多个不同形状的金属化圆盘(包括但不限于半圆形结构、均分分布的多片扇形结构等)。
93.本发明是基于放电积分网络进行描述，其结构和方法很容易拓展为充电积分网络；如图11所示，与图6揭示的技术方案相比，mi1由nmos(或者npn)改为pmos(或者pnp)，ri1与ci1/si1位置互换，r1的一端由接地改为接电源，p2的时序由逻辑“0”变“1”改为逻辑“1”变“0”。
94.图11为本发明一实施例中电感检测电路的电路示意图；请参阅图11，在本发明的一实施例中，所述电感检测电路包括第一电阻r1、第一电容c1、充电积分控制管mi1、充电积分电阻ri1、充电积分电容ci1、复位开关si1。所述第一电阻r1、第一电容c1分别与设定感应线圈(如第一感应线圈l1)连接，形成lrc网络；所述充电积分控制管mi1、充电积分电阻ri1、充电积分电容ci1、复位开关si1构成充电积分网络。在一实施例中，充电积分控制管mi1为pmos(或者pnp)。
95.所述第一电阻r1的第一端连接所述第一感应线圈l1的第二端，所述第一电阻r1的第二端接地；所述第一感应线圈l1的第一端分别连接所述第一电容c1的第一端、充电积分控制管mi1的栅极，所述第一电容c1的第二端连接lrc网络的控制时序p2。
96.所述充电积分控制管mi1的漏极分别连接充电积分电容ci1的第一端、所述复位开关si1的第一端，所述复位开关si1的第二端、所述充电积分电容ci1的第二端分别接地；所述复位开关si1连接充电积分网络的控制时序p1；
97.所述充电积分控制管mi1的源极连接充电积分电阻ri1的第二端，所述充电积分电
阻ri1的第一端连接电源电压vdd。
98.本发明是基于单端信号进行描述，其结构和方法很容易拓展为全差分结构；如图12所示，如果l1和l3是一对差分结构的感应线圈，则可以将ri1和ri3两个独立的放电积分电阻合并为ri13，并将两个放电积分控制管mi1和mi3的源端(或者发射极)连接起来，组成全差分放电积分结构。
99.图12为本发明一实施例中电感检测电路的电路示意图；请参阅图12，在本发明的一实施例中，所述电感检测电路包括第一电阻r1、第三电阻r3、第一电容c1、第三电容c3、第一放电积分控制管mi1、第三放电积分控制管mi1、放电积分电阻ri1、第一放电积分电容ci1、第三放电积分电容ci3、第一复位开关si1、第三复位开关si3。
100.所述第一电阻r1、第一电容c1分别与第一感应线圈l1连接，形成lrc网络；所述第三电阻r3、第三电容c3分别与第三感应线圈l3连接，形成lrc网络。所述第一放电积分控制管mi1、放电积分电阻ri1、第一放电积分电容ci1、第一复位开关si1构成放电积分网络；所述第三放电积分控制管mi1、放电积分电阻ri1、第三放电积分电容ci3、第三复位开关si3构成放电积分网络。
101.所述第一电阻r1的第一端连接所述第一感应线圈l1的第二端，所述第一电阻r1的第二端接地；所述第一感应线圈l1的第一端分别连接所述第一电容c1的第一端、第一放电积分控制管mi1的栅极，所述第一电容c1的第二端连接lrc网络的控制时序p2。
102.所述第三电阻r3的第一端连接所述第三感应线圈l3的第二端，所述第三电阻r3的第二端接地；所述第三感应线圈l3的第一端分别连接所述第三电容c3的第一端、第三放电积分控制管mi3的栅极，所述第三电容c3的第二端连接lrc网络的控制时序p2。
103.所述第一放电积分电容ci1的第一端及所述第一复位开关si1的第一端连接电源电压vdd，所述第一复位开关si1的第二端分别连接所述第一放电积分控制管mi1的漏极、所述第一放电积分电容ci1的第二端。所述第一复位开关si1连接放电积分网络的控制时序p1；所述第一放电积分控制管mi1的源极连接放电积分电阻ri1的第一端；
104.所述第三放电积分电容ci3的第一端及所述第三复位开关si3的第一端连接电源电压vdd，所述第三复位开关si3的第二端分别连接所述第三放电积分控制管mi3的漏极、所述第三放电积分电容ci3的第二端。所述第三复位开关si3连接放电积分网络的控制时序p1；所述第三放电积分控制管mi3的源极连接放电积分电阻ri1的第一端；所述放电积分电阻ri1的第二端接地。
105.本发明进一步揭示一种自激式线圈感应角位传感器的角位检测方法，所述角位检测方法包括：
106.在至少三个感应线圈一侧设置线圈电感干扰机构；
107.在感应线圈被所述线圈电感干扰机构覆盖时，感应线圈对应的电感值发生变化；
108.获取设定感应线圈的电感值；
109.根据各感应线圈电感值的变化获取旋转角度。
110.图7为本发明一实施例中电感检测电路的时序和信号波形示意图；请参阅图7，在本发明的一实施例中，所述获取设定感应线圈的电感值步骤中，获取电感值包括如下步骤：
111.先将放电积分网络的控制时序p1设置为逻辑“1”，打开复位开关si1将放电积分电容ci1复位，此时lrc网络的控制时序p2保持为逻辑“0”，第一电容c1两端的电压均为低电
平；
112.然后将放电积分网络的控制时序p1设置为逻辑“0”，断开复位开关si1；最后将p2设置为逻辑“1”，即将感应线圈第一端的电压v1瞬间抬到高电平以激励lrc网络，接下来电容上的电荷将会通过感应线圈l1和第一电阻r1泄放掉，即v1会由高电平逐步降低为低电平；
113.当v1高于放电积分控制管mi1的阈值电压时，放电积分电容ci1会经过放电积分控制管mi1和放电积分电阻ri1泄放电荷，且v1越高放电速度越快；
114.当v1低于放电积分控制管mil的阈值低压时，放电积分控制管mi1自然关断，放电积分电容ci1停止泄放电荷，残留电荷量被自然锁存在放电积分电容ci1上，无需额外提供锁存电荷的时序。
115.在本发明的一实施例中，通过若干比较器比较两个电感检测电路感应的对应感应线圈的电感值；判断模块根据各比较器的比较结果获取旋转角度、旋转方向及旋转周期数。
116.本发明可以对使用电感进行位置或角度检测的结构和方法进行改进，特别是在水表、气表等计量应用中可以提供高可靠性、低功耗的流量检测方案。
117.综上所述，本发明提出的自激式线圈感应角位传感器及角位检测方法，相对于已有的能够同时检测旋转角度和旋转方向的线圈感应角位传感器方案，3个(当然也可以是其他数量)自激式感应线圈结构可以在相同的面积下提供更大的单个感应线圈尺寸和初始电感值，从而可以提供更高的检测距离。
118.本发明用电容激励感应线圈，用放电积分网络(或者充电积分网络)检测电感值大小，没有静态功耗，因而整体功耗可以大大降低；本发明只检测感应线圈电感值的相对大小，降低了对器件参数的要求。
119.本发明利用放电积分网络(或者充电积分网络)避免使用严苛的采样时序，降低设计要求，同时可以对感应信号进行放大和滤波，提高了检测精度和抗干扰性。本发明利用迟滞比较器，可以防止角位传感器在静止状态下由于受到微小的机械震荡或者电路噪声的影响输出错误的脉冲信号，进一步提升了抗干扰性。
120.本发明利用电涡流效应，将3个自激式感应线圈配合1个扇形金属化圆盘组合成敏感单元，感应角位传感器的旋转角度、旋转方向以及旋转周期数。本发明用电容激励感应线圈，用放电积分网络检测感应线圈电感值的相对大小、并对感应信号进行放大、滤波。本发明利用迟滞比较器将感应线圈电感值的相对大小转换为数字量。本发明根据数字量出现的码值、顺序和周期判断角位传感器的旋转角度、旋转方向以及旋转周期数。
121.需要注意的是，本技术可在软件和/或软件与硬件的组合体中被实施；例如，可采用专用集成电路(asic)、通用目的计算机或任何其他类似硬件设备来实现。在一些实施例中，本技术的软件程序可以通过处理器执行以实现上文步骤或功能。同样地，本技术的软件程序(包括相关的数据结构)可以被存储到计算机可读记录介质中；例如，ram存储器，磁或光驱动器或软磁盘及类似设备。另外，本技术的一些步骤或功能可采用硬件来实现；例如，作为与处理器配合从而执行各个步骤或功能的电路。
122.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
123.这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。实施例中所涉及的效果或优点可因多种因素干扰而可能不能在实施例中体现，对于效果或优点的描述不用于对实施例进行限制。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。