[發(fā)明專利]高分辨率多圈傳感器相關(guān)的器件和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480056154.0
• 申請日: 2014-09-11
• 公開（公告）號: CN105765347A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: E·博格斯;C·扣奇;P·威爾曼
• 申請（專利權(quán)）人: 伯恩斯公司
• 主分類號: G01D5/12
• 分類號: G01D5/12;G01D5/20;G01D5/24
• 代理公司: 北京市正見永申律師事務(wù)所 11497
• 代理人: 黃小臨

1.一種位置感測器件，包括：

軸，其具有縱向軸線；

第一傳感器組件，其具有磁體和磁傳感器，所述磁體耦接到所述軸，所述磁傳感器相對于所述磁體定位，以使得所述第一傳感器組件允許對所述磁體相對于所述磁傳感器的角位置的測量，從而允許對在所述軸的給定圈內(nèi)的所述軸的對應(yīng)角位置的確定；以及

第二傳感器組件，其耦接到所述軸并且配置為允許對所述軸的圈數(shù)的測量，所述第二傳感器組件包括非磁傳感器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述第一傳感器組件具有角分辨率，從而通過所述第二傳感器組件測量圈數(shù)允許貫穿所述軸的多個圈基本維持所述角分辨率。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的器件，其中，所述多個圈大于二個圈。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述磁體直接耦接到所述軸，從而在所述軸和所述磁體之間產(chǎn)生基本為零的機(jī)械回差。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的器件，其中，所述磁體到所述軸的直接耦接包括具有第一側(cè)和第二側(cè)的磁體安裝結(jié)構(gòu)，所述第一側(cè)附接到所述軸的一端，所述第二側(cè)附接到所述磁體。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的器件，其中，所述磁體配置為是雙極的并且被沿直徑方向磁化，從而產(chǎn)生到所述磁傳感器的變化的正交和平行磁通量。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的器件，其中，所述磁傳感器包括多個霍爾效應(yīng)傳感器、多個正弦-余弦磁致電阻(MR)傳感器、多個巨磁致電阻(GMR)傳感器、或集成垂直霍爾傳感器。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的器件，其中，所述磁傳感器包括所述多個霍爾效應(yīng)傳感器，其實(shí)施在正交霍爾效應(yīng)傳感器組件中。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的器件，其中，所述正交霍爾效應(yīng)傳感器組件配置為用作正弦-余弦傳感器，其中在所述正交霍爾效應(yīng)傳感器組件處的正交和平行磁通量的變化被近似為正交的正弦和余弦。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的器件，其中，所述正交霍爾效應(yīng)傳感器組件配置為通過用arctan(tan(α))這一量近似所述磁體的角位移來計(jì)算所述磁體的角位置，其中α為所近似的正交的正弦和余弦的相位。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的器件，其中用sin(α)和cos(α)的比值近似所述角位移允許對所述角位移的測量對于所測量的磁通量的幅值變化是穩(wěn)定的。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其中，所述第二傳感器組件的非磁傳感器包括電傳感器或感應(yīng)式傳感器。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的器件，其中，所述非磁傳感器包括所述電傳感器，所述電傳感器包括電阻元件和滑動接觸部，其配置為提供表示所述軸的圈數(shù)的可變電阻。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的器件，其中，所述電傳感器包括：

繞線電阻元件，其具有第一端和第二端；

游標(biāo)組件，其包括所述滑動接觸部，所述游標(biāo)組件配置為允許所述滑動接觸部隨著所述軸的轉(zhuǎn)動而沿所述繞線電阻元件移動；以及

集流器接觸部，其電連接到所述滑動接觸部，以使得所述繞線電阻元件的所述第一端和所述第二端以及所述集流器接觸部形成電位計(jì)電路。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的器件，其中，所述電傳感器還包括電連接到所述繞線電阻元件的第一端和第二端的第一接觸部和第二接觸部、以及電連接到所述集流器接觸部的集流器端子。

16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的器件，其中，所述電傳感器配置為生成表示在所述軸的行程范圍內(nèi)的所述軸的圈數(shù)的輸出電壓。

17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的器件，其中，所述非磁傳感器包括所述感應(yīng)式傳感器，所述感應(yīng)式傳感器包括金屬靶，所述金屬靶耦接到所述軸以允許當(dāng)所述軸旋轉(zhuǎn)時所述金屬靶相對于感應(yīng)元件的縱向移動。

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的器件，其中，所述金屬靶和所述感應(yīng)元件配置為允許對感應(yīng)響應(yīng)的測量，所述感應(yīng)響應(yīng)至少部分地取決于所述金屬靶和所述感應(yīng)元件之間的分隔距離。

19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的器件，其中，所述感應(yīng)元件包括導(dǎo)電線圈。

20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的器件，其中，所述導(dǎo)電線圈實(shí)施為基本平坦的基板上的導(dǎo)電跡線的繞組。