[发明专利]感应式位置－或角度测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种感应式位置-或角度测量装置，其带有两个、三个或四个数字振荡器，这些数字振荡器总是包含一个测量线圈或者一个基准线圈。测量-或基准线圈排成一个线圈列，在其附近的运动测量元件占据了一个确定的位置或一个确定的角度。测量元件可以属于诸如一个安装在汽车变速箱上的变速箱传感器。在此种应用情况下测量元件和变速箱内部的选档-控制装置机械的连接在一起。选档-控制装置尤其可以是双向离合器变速箱的一根换档摇杆。测量元件可以适应控制装置的直线运动或者比如换档摇杆所做的圆弧形运动。在第二种情况下，被导入到一个圆弧形线圈列上的测量元件根据运动方向作相应的弯曲。位置感应测量装置可以反馈出自动变速箱刚刚被置于哪一个档位。此外它还可以即时定位变速箱内部档位转换流程的大概时间和精确位置，比如说上述换档摇杆在双向离合器变速箱内“啮合变速器同步环A”、“中间”和“啮合变速同步环B”这些位置之间的移动。

背景技术

感应测量装置优选按照涡电流传感器的原理工作。在本发明框架内，也可以用软磁性物质比如说铁氧体来制造测量元件以获得自感改变。不过下面要举例考虑的不是磁场的强化，而是磁场的衰减。测量线圈的磁场在一个导电测量元件里产生涡电流，此涡电流反作用于线圈。此外测量线圈的电感也会受到测量元件相对于线圈的空间位置的影响。这个可变的电感和一个电容器的电容一起决定一个相应振荡器的固有频率，举例来说，此振荡器可以设计成科尔皮兹振荡器。固有频率的计算允许位置测量(i)在比如24毫米的测量范围内具有很好的位置精度和(ii)达到比如1毫秒的时间精度。

文件DE 42 37 897 A1公开了类似设计的一种感应传感器的一个计算回路。两个测量线圈被设置成差分传感器，也就是说，两个线圈的电感做出的反向变化与芯线的包入位置(erfassten Stellung)有关。每个测量线圈和两个电容组成一个振荡器，通过反相放大器可完成一个数字科尔皮兹振荡器。此振荡器的输出信号可以直接在一个数字计算回路中进行进一步处理。振荡器的振荡时间由以下方法确定，即一个计数器被振荡器信号开启并且在比如两个振荡周期结束后停止。计数器的计数提高到与一个时钟脉冲频率同步，这个时钟脉冲频率由一个额外的振荡器提供，并且必然比传感器振荡器的频率高。最后将两个反向的传感器振荡器的计数相减并给出数字测量结果。

文件DE 40 38 515 A1公开了另一种长度-或角度测量装置。比如在机动车上它可以用于调整车身高度或者测量曲轴的角度位置。作为测量装置的问题，大的温度范围还有环境情况造成的其他负面影响是众所周知的。扫描线圈总是LC-振荡回路的一部分，LC-振荡回路就它自身而言要由一个可控的扫描振荡器来驱动。振荡器线路和振荡回路作为模拟电路产生交变电压，其频率由振荡回路决定，但此频率在测量期间不是必需变化的。更确切的说，要使用几个并排的扫描振荡器，其振荡回路在振幅上受到由几条平行编码带产生的衰减或非衰减的影响。为了避免不同扫描线圈之间的干扰，振荡回路被协调成几个不同的谐振频率。每一个扫描线圈的衰减各需要使用一个用长度单位校准过的、交替由金属导电板和非导电板组成的二进制编码带。为了在大的温度范围内获得准确的测量结果，设置了一个基准振荡器。此基准振荡器本质上与扫描振荡器构造相同，其空间位置暴露于和扫描振荡器相同的环境条件中。基准振荡器一直保持在不被衰减的状态；此外它被模拟调整以恒定振幅运行。其反映了环境影响的调整强度可以用于扫描振荡器的振幅控制，并可以由此为扫描振荡器的电压提供比较值。