[發(fā)明專利]離軸磁場(chǎng)角度傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710333452.5
• 申請(qǐng)日: 2017-05-12
• 公開（公告）號(hào): CN107389100A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: U.奧瑟萊希納;M.莫茨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號(hào): G01D3/08
• 分類號(hào): G01D3/08;G01D5/14
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 胡莉莉,杜荔南

相關(guān)申請(qǐng)

本申請(qǐng)是申請(qǐng)?zhí)枮?4/083,643的美國(guó)專利申請(qǐng)的部分繼續(xù)，所述美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)峤挥?013年11月19日，并且通過全文引用而結(jié)合在本文中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及磁場(chǎng)傳感器，并且更具體地涉及離軸（off-axis）磁場(chǎng)角度傳感器。

背景技術(shù)

磁場(chǎng)傳感器可以用于感測(cè)軸類件（shaft）或其他對(duì)象的旋轉(zhuǎn)角度。例如，磁體可以被裝配在該軸類件上，使得該磁體隨著該軸類件旋轉(zhuǎn)；并且磁場(chǎng)傳感器可以被布置成貼近該磁體，以便感測(cè)由該磁體在它隨著軸類件旋轉(zhuǎn)時(shí)所感生的磁場(chǎng)。當(dāng)靠近或鄰近該軸類件、即離開該軸類件的旋轉(zhuǎn)軸地裝配磁場(chǎng)傳感器時(shí)，該傳感器可以被稱為“離軸”磁場(chǎng)角度傳感器。當(dāng)該軸類桿的端部不可用作用于該傳感器的位置或簡(jiǎn)單地說在該軸類件上沒有可用空間時(shí)，常常實(shí)施離軸磁場(chǎng)角度傳感器。

在許多應(yīng)用中，可能存在對(duì)于（包括離軸磁場(chǎng)角度傳感器的）磁場(chǎng)角度傳感器的普遍偏好，所述磁場(chǎng)角度傳感器不昂貴且不復(fù)雜、同時(shí)相對(duì)于外部磁場(chǎng)和其他干擾也是魯棒的（robust）、能夠計(jì)及組裝公差并且與（包括非均質(zhì)地磁化的大磁體的）一系列磁體兼容。一些常規(guī)途徑的缺陷于是是要求具有傳感器元件的至少兩個(gè)傳感器基底，所述傳感器元件有相同的磁靈敏度。所要求的匹配的磁靈敏度難以獲得，并且與對(duì)于多個(gè)傳感器基底的需求相組合生產(chǎn)起來更昂貴。

附圖說明

在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種被配置成確定磁場(chǎng)源繞旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)位置的磁場(chǎng)角度感測(cè)系統(tǒng)。該磁場(chǎng)角度感測(cè)系統(tǒng)包括被布置成與所述旋轉(zhuǎn)軸同心的圓的N個(gè)傳感器設(shè)備，其中N＞1，并且所述傳感器設(shè)備沿著所述圓被彼此間隔開約（360/N）度。每個(gè)傳感器設(shè)備都包括：

具有靈敏度平面的磁場(chǎng)感測(cè)設(shè)備，所述靈敏度平面包括所述磁場(chǎng)感測(cè)設(shè)備的至少一個(gè)參考方向，其中所述磁場(chǎng)感測(cè)設(shè)備對(duì)所述靈敏度平面中的磁場(chǎng)分量敏感，并且被配置成提供與在所述靈敏度平面中的磁場(chǎng)和所述參考方向之間的角度的正弦（余弦）有關(guān)的信號(hào)；以及

電路，所述電路被耦合到所述N個(gè)傳感器設(shè)備，并且被配置成提供通過組合來自所述N個(gè)傳感器設(shè)備的所述磁場(chǎng)感測(cè)設(shè)備的所述信號(hào)而確定的如下信號(hào)：所述信號(hào)指示磁場(chǎng)源繞所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)位置。

所述電路被配置成：（i）將所述N個(gè)傳感器設(shè)備的所述信號(hào)解釋為角度值，（ii）將相當(dāng)于360°的整數(shù)倍加到所述N個(gè)角度值中的選擇性的角度值，以導(dǎo)致在所述N個(gè)傳感器設(shè)備中的相應(yīng)傳感器設(shè)備的角度位置的單個(gè)順時(shí)針或逆時(shí)針方向上的所有N個(gè)經(jīng)校正的值的至少一個(gè)單調(diào)上升或下降的序列，以及（iii）對(duì)這些經(jīng)校正的值取平均值

在根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種確定磁場(chǎng)源繞旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)位置的方法。該方法包括：

將N＞1個(gè)傳感器設(shè)備布置成與所述旋轉(zhuǎn)軸同心的圓，使得所述傳感器設(shè)備沿著所述圓被彼此間隔開約（360/N）度；

通過所述N＞1個(gè)傳感器設(shè)備中的每個(gè)傳感器設(shè)備的磁場(chǎng)感測(cè)設(shè)備，感測(cè)如下角度的正弦（余弦）：所述角度為在所述磁場(chǎng)感測(cè)設(shè)備的參考方向與由所述磁場(chǎng)源感生的在所述磁場(chǎng)感測(cè)設(shè)備的靈敏度平面中的磁場(chǎng)之間的角度，所述靈敏度平面包括所述磁場(chǎng)感測(cè)設(shè)備的至少一個(gè)參考方向；

提供與在所述靈敏度平面中的所述磁場(chǎng)和所述參考方向之間的所述角度的正弦（余弦）有關(guān)的信號(hào)；

通過組合來自所述N＞1個(gè)傳感器設(shè)備的所述磁場(chǎng)感測(cè)設(shè)備的所述信號(hào)，提供指示所述磁場(chǎng)源繞所述旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)位置的信號(hào)；以及

作為所述組合的部分而對(duì)所述信號(hào)進(jìn)行預(yù)調(diào)節(jié)和取平均值，其中所述預(yù)調(diào)節(jié)包括將相當(dāng)于360度的整數(shù)倍與輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行組合，以識(shí)別在所述N個(gè)傳感器設(shè)備中的相應(yīng)傳感器設(shè)備的角度位置的單個(gè)順時(shí)針或逆時(shí)針方向上的至少一個(gè)單調(diào)上升或下降的值序列；

將所述N個(gè)傳感器設(shè)備的所述信號(hào)解釋為角度值；

將相當(dāng)于360°的整數(shù)倍加到所述N個(gè)角度值中的選擇性的角度值，以導(dǎo)致在所述N個(gè)傳感器設(shè)備中的相應(yīng)傳感器設(shè)備的角度位置的單個(gè)順時(shí)針或逆時(shí)針方向上的所有N個(gè)經(jīng)校正的值的至少一個(gè)單調(diào)上升或下降的序列，以及

對(duì)這些經(jīng)校正的值取平均值。

附圖說明

結(jié)合隨附的附圖考慮本發(fā)明的各種實(shí)施例的以下詳細(xì)描述，可以更完整地理解本發(fā)明，在所述附圖中：

圖1是根據(jù)實(shí)施例的傳感器系統(tǒng)的部分的平面視圖。

圖2A是根據(jù)實(shí)施例的半橋電路的圖。

圖2B是根據(jù)實(shí)施例的管芯布置的框圖。

圖2C是根據(jù)實(shí)施例的半橋電路配置的圖。