[發明專利]高分辨率多圈傳感器相關的器件和方法

在審

• 申請號: 201480056154.0
• 申請日: 2014-09-11
• 公開（公告）號: CN105765347A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: E·博格斯;C·扣奇;P·威爾曼
• 申請（專利權）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所 11497
• 代理人: 黃小臨

相關申請的交叉引用

本申請要求于2013年09月11日提交的、發明名稱為“DEVICESANDMETHODSRELATEDTOHIGH-RESOLUTIONMULTI-TURNSENSORS”的美國臨時申請第61/876,738號的優先權，特此通過引用而將其公開內容明確地全部合并于此。

技術領域

本申請一般地涉及高分辨率多圈傳感器相關的器件和方法。

背景技術

在許多機械和/或機電器件中，期望能夠準確地確定旋轉對象的狀態。例如，諸如螺旋絲杠(jackscrew)之類的旋轉對象通過其旋轉向另一對象施加線性運動。在許多情況下，期望能夠準確地確定線性移動對象的位置。這種確定可以基于知曉旋轉對象的角位置。

發明內容

在一些實施方式中，本申請涉及一種位置感測器件，其包括具有縱向軸線的軸和具有磁體和磁傳感器的第一傳感器組件。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的所述軸的對應角位置的確定。所述位置感測器件還包括第二傳感器組件，其耦接到所述軸并且配置為允許對所述軸的圈數的測量。所述第二傳感器組件包括非磁傳感器。

在一些實施例中，所述第一傳感器組件可具有角分辨率，從而通過所述第二傳感器組件測量圈數允許貫穿所述軸的多個圈基本維持所述角分辨率。所述多個圈可以大于二個圈。

在一些實施例中，所述磁體可直接耦接到所述軸，從而在所述軸和所述磁體之間產生基本為零的機械回差。所述磁體到所述軸的直接耦接可包括具有第一側和第二側的磁體安裝結構，所述第一側附接到所述軸的一端，所述第二側附接到所述磁體。所述磁體可配置為是雙極的并且被沿直徑方向磁化，從而產生到所述磁傳感器的變化的正交和平行磁通量。

在一些實施例中，所述磁傳感器可包括多個霍爾效應傳感器、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。在一些實施例中，所述磁傳感器可包括所述多個霍爾效應傳感器，其實施在正交霍爾效應傳感器組件中。所述正交霍爾效應傳感器組件可配置為用作正弦-余弦傳感器，其中在所述正交霍爾效應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。所述正交霍爾效應傳感器組件可配置為通過用arctan(tan(α))這一量近似所述磁體的角位移來計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。用sin(α)和cos(α)的比值近似所述角位移可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定的。

在一些實施例中，所述第二傳感器組件的非磁傳感器可包括電傳感器或諸如感應式傳感器之類的電磁傳感器。在一些實施例中，所述非磁傳感器可包括所述電傳感器，所述電傳感器可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的可變電阻。

在一些實施例中，所述電傳感器可包括：繞線電阻元件，其具有第一端和第二端；游標組件，其包括所述滑動接觸部，所述游標組件配置為允許所述滑動接觸部隨著所述軸的轉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電路。所述電傳感器還可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。所述電傳感器可配置為生成表示在所述軸的行程范圍內的所述軸的圈數的輸出電壓。

在一些實施例中，所述非磁傳感器可包括所述感應式傳感器。所述感應式傳感器可包括金屬靶，所述金屬靶耦接到所述軸以允許當所述軸旋轉時所述金屬靶相對于感應元件的縱向移動。所述金屬靶和所述感應元件可配置為允許對感應響應的測量，所述感應響應至少部分地取決于所述金屬靶和所述感應元件之間的分隔距離。

在一些實施例中，所述感應元件可包括導電線圈。所述導電線圈可實施為在基本平坦的基板上的導電跡線的繞組。所述繞組可定義一平面，所述平面具有與所述縱向軸線大致平行的法線方向。

在一些實施例中，所述感應式傳感器還可包括靶托，其配置為相對于所述軸和所述感應元件保持所述靶。所述靶托可配置為螺紋耦合到所述軸以實現所述縱向移動。所述靶托可配置為螺紋耦合到定義在殼體壁的內表面上的螺旋槽圖案以實現所述縱向移動。

在一些實施例中，所述軸可配置為提供離合功能。在一些實施例中，所述軸可配置為沒有離合功能。