[发明专利]具有双峰探测器和真实电源开启能力的自适应齿轮齿传感器

说明书

技术领域

本发明实施例一般而言涉及传感器装置、方法和系统。本发明实施例还涉及用于汽车应用的凸轮和曲柄轴传感器。本发明实施例另外还涉及霍尔装置和真实电源开启(True Power On，TPO)应用与能力。

背景技术

在磁效应传感技术领域中，各种传感器是已知的。常见磁效应传感器的示例包括霍尔效应和磁阻技术。这些磁性传感器通常对应于设计形状的铁磁目标对象穿过该磁效应传感器的感测场时的存在或消失所影响的磁场变化。该传感器于是可以提供电学输出，该电学输出根据需要可以被后续电子器件进一步改进以产生检测和控制信息。该后续电子器件可以置于该传感器封装的板上或板外。

许多用于汽车应用的传感器配置成位置传感器，其向控制单元提供反馈。许多这些类型的传感器和相关系统本质上是机械的，对于接触磨损、接触沾污等非常敏感。为了帮助解决与机械传感器相关联的许多质量保证问题，设计者已经研究了由磁阻和/或霍尔效应技术提供的无接触电学解决方案，这些解决方案已经尝试探测磁场内的变化。这种方法的主要问题之一为这些系统无法精确探测位置。由于随温度的偏移和漂移，对这些系统的精确度要求例如使得难以使用单个霍尔元件。

霍尔及磁阻技术共同的困难在于，难以实现在低和高RPM时的高精度开关点。位置传感器必须满足汽车装置中凸轮和曲柄轴应用的高可重复性的要求。具体而言，用于最近研发的引擎的曲柄轴传感器要求在所有环境条件下更苛刻的精确度以及确定该传感器在施加电源时是否立即感测目标齿或目标齿缝的能力(即，“True Power On”或TPO)。这种特征使得引擎更快地被激励且更高效工作。本发明人因此推断，存在对改进的自适应感测方法和系统的需求，该自适应感测方法和系统可以提供在完整RPM范围内的高精确度和高度可重复开关点。本发明因此涉及改进的磁性感测方法和系统。

发明内容

提供本发明的下述概述以促进对本发明所特有的一些创新特征的理解，而非旨在作为对本发明的全面描述。整体地考虑整个说明书、权利要求、附图和摘要则可以全面理解本发明的各个方面。

因此，本发明的一个方面是提供改进的传感器装置、方法和系统。

本发明的另一个方面是提供用于汽车应用的改进传感器。

本发明的又一个方面是提供与真实电源开启(TPO)能力有关的双峰探测器。

本发明的再一个方面是提供改进的曲柄轴传感器。

本发明的前述方面和其他目标及优点现在可以如下文所述来实现。此处公开了用于探测旋转目标的方法和系统，其中偏置磁体与关联到双峰探测器的旋转目标相关联。该旋转目标通常包括多个齿和形成于该旋转目标至少一个齿之间的至少一个齿缝。一般而言，该偏置磁体和旋转目标产生具有最小和最大峰值的磁信号。该双峰探测器包括齿探测器(tooth detector)和齿缝探测器(slot detector)，使得该双峰探测器探测由偏置磁体和旋转目标所产生的磁信号的最小和最大峰值。另外，箝位电路可以与该双峰探测器相关联，其中该箝位电路可以提供真实电源开启(TPO)功能。

通过设置该双峰探测器的齿探测器的最小值和该双峰探测器的齿缝探测器的最大值，由此实现在电源施加到传感器时立即感测到该旋转目标，如此即可获得这种TPO功能。另外，一个或多个电容器可以与该箝位电路相关联，其中该电容器维持该双峰探测器的齿探测器的最小值和该双峰探测器的齿缝探测器的最大值。本领域技术人员将会理解，这些最大和最小值也可以利用包括数模转换器和存储寄存器的数字技术来存储。

与该双峰探测器相关联的开关电平可以在IC内微调为由偏置磁体和旋转目标产生的磁信号的正负峰值的约30％至70％。一般而言，偏置磁体与该目标一起产生磁场，传感元件(例如霍尔效应元件)测量该磁场。

该偏置磁体优选地在组装期间被校正，使得与偏置磁体及旋转目标相关联的磁场集中在某些已知值。此外，可以提供直流耦合开关点电路或子电路用于通知该偏置磁体的校正位置。该直流耦合开关点电路可以位于与传感元件、双峰探测器、箝位电路等相关联的集成电路(IC)内。第二直流开关点电路可以用于对恰当的输出驱动器级提供恰当的驱动。

附图说明

相同的参考数字在所有各个图示中表示相同或功能相似的元件，且附图结合到该说明书并形成说明书的一部分，该附图示出了本发明，且与本发明的详细描述一起用于解释本发明的原理。

图1(a)示出了依据优选实施例可以实施的双探测器系统的示意性方框图；