[發(fā)明專利]用于旋轉(zhuǎn)角度檢測和3D操縱桿功能的傳感器系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010119799.1
• 申請日: 2020-02-26
• 公開（公告）號: CN111609872B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設計）人: 王昊;Z·崔
• 申請（專利權(quán)）人: 邁來芯電子科技有限公司
• 主分類號: G01D5/14
• 分類號: G01D5/14;G01B7/30;G01R33/022
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 李煒;黃嵩泉

用于旋轉(zhuǎn)角度檢測和3D操縱桿功能的傳感器系統(tǒng)。傳感器系統(tǒng)和包括其的操縱桿，其中傳感器系統(tǒng)包括磁場傳感器、第一和第二磁源。第一磁源可相對于傳感器的敏感表面旋轉(zhuǎn)并產(chǎn)生至少四極階的第一磁場貢獻。第二磁源可關(guān)于敏感表面樞轉(zhuǎn)并產(chǎn)生第二磁場貢獻。傳感器配置成在敏感表面上的多個橫向測量位置中的每一個處至少檢測第一和第二磁場貢獻的疊加場的平面內(nèi)分量；獲得指示第一磁場貢獻的至少兩個平面內(nèi)分量的場梯度的測量值；獲得指示第二磁場貢獻的至少兩個平面內(nèi)分量的場均值的測量值；以及從場梯度測量值確定第一源的旋轉(zhuǎn)角度并從場均值測量值確定第二源的兩個角方向。橫向測量位置安排成關(guān)于敏感表面上的中心位置的至少兩對徑向相對的測量位置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及位置感測領(lǐng)域，并且特別地涉及用于在具有旋轉(zhuǎn)角度檢測和3D操縱桿功能的應用中確定3D位置的非接觸式磁場感測設備。

背景技術(shù)

操縱桿控制器通常用于模擬飛行控制或用于飛機交通工具的駕駛和導航。單個控制元件(即操縱桿)結(jié)合了多軸線控制，并且可由一只手操作。

在國際申請WO 01/69343 A1中公開了由單個操縱桿手柄實現(xiàn)的全三軸線控制，其中通過使軸旋轉(zhuǎn)來控制第三軸線。使用霍爾效應(Hall-effect)傳感器的非接觸式測量是針對操縱桿的優(yōu)選選擇，因為其可以減少機械磨損。WO 01/69343 A1提供了三個磁體和用于提供三個獨立的輸出信號的三個對應的霍爾傳感器，每個控制軸線一個霍爾傳感器，從所述輸出信號中提取操縱桿取向和手柄旋轉(zhuǎn)。

邁來芯公司(Melexis)的MLX30333絕對位置傳感器IC使用先進的平面霍爾技術(shù)來提供3D操縱桿功能，所述功能僅使用單個位置傳感器和單個磁體即可輸出兩個角度。

僅需一個位置傳感器并且易于組裝的全三軸線控制器仍然是一個尚未解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實施例的目的是提供一種傳感器系統(tǒng)，所述傳感器系統(tǒng)包括單個磁場傳感器，所述磁場傳感器用于在操縱桿應用中進行位置感測、既提供旋轉(zhuǎn)角度檢測又提供3D功能。

上述目的是通過根據(jù)本發(fā)明的傳感器系統(tǒng)實現(xiàn)的。

在本發(fā)明的第一方面，公開了一種用于在操縱桿中使用的傳感器系統(tǒng)。所述傳感器系統(tǒng)包括磁場傳感器，所述磁場傳感器具有敏感表面、第一磁源和第二磁源。所述第一磁源相對于所述敏感表面可旋轉(zhuǎn)地安裝，并且在所述敏感表面處產(chǎn)生至少四極階的第一磁場貢獻。所述第一磁源關(guān)于所述敏感表面的旋轉(zhuǎn)移動由旋轉(zhuǎn)角度α限定。所述第二磁源關(guān)于所述敏感表面可樞轉(zhuǎn)到多個源取向，并且在所述敏感表面處產(chǎn)生第二磁場貢獻。關(guān)于所述敏感表面的每個源取向由兩個角方向θ、φ限定。此外，所述磁場傳感器被配置用于：針對在所述敏感表面上提供的多個橫向測量位置中的每一個橫向測量位置，至少檢測所產(chǎn)生的第一和第二磁場貢獻的疊加場的平面內(nèi)分量。所述多個橫向測量位置被橫向地安排并且被安排成關(guān)于所述敏感表面上的中心位置的至少兩對徑向相對的測量位置。在與同一對橫向測量位置相對應的測量位置處檢測到所述疊加場的相同平面內(nèi)分量。所述磁場傳感器進一步被配置用于：基于所述疊加場的、與所述多個橫向測量位置相對應的多個檢測到的空間分量，獲得指示所述第一磁場貢獻的至少兩個平面內(nèi)分量的場梯度的測量值；以及基于所述疊加場的、與所述多個橫向測量位置相對應的多個檢測到的空間分量和/或基于所述疊加場的、在所述中心位置處的至少兩個進一步檢測到的平面內(nèi)分量，獲得指示所述第二磁場貢獻在所述中心位置處的至少兩個平面內(nèi)分量的場均值的測量值。除此之外，所述磁場傳感器被配置用于從所述獲得的場梯度測量值中確定所述第一磁源的所述旋轉(zhuǎn)角度α，以及從所述獲得的場均值測量值中確定所述第二磁源的所述兩個角方向θ、φ。