[发明专利]使用定向跟踪无接触地感测旋转和角度位置的方法和设备

权利要求书

1.一种方法，所述方法用于使用在单个集成电路上的多个磁场感测元件来感测旋转和角度位置，所述方法包括采用以下步骤来跟踪旋转的可移动的磁性目标的方向和位置：

i.通过在算术上和/或在逻辑上组合多个磁场感测元件的信号来粗略确定所述磁性目标相对于传感器元件的方向，

ii.选择具有距离所述磁性目标的所述方向的最小角距的单个磁场感测元件，或者

iii.在算术上和/或在逻辑上重新组合多个磁场感测元件以获得合计信号，所述合计信号的方向具有距离所述磁性目标的方向和旋转中心最小的角距，以及

iv.计算所述磁性目标的方向相对于选择的传感器元件或选择的传感器元件组合的方向的剩余偏差。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述磁性目标的所述方向由平行于极化分离平面的轴规定，且传感器元件的相对角度位置由关于通过所述传感器元件的中心的所述磁性目标的旋转轴垂直的轴规定。

3.如权利要求1所述的方法，其中粗略方向通过使用每个传感器的三个可能的状态-北、南和弱信号以及使用组合逻辑而在多个磁场感测元件处感测多个磁性目标来确定。

4.如权利要求1所述的方法，其中粗略方向通过比较每个感测元件的输出的幅值与预定阈值或幅值窗或通过相对于彼此比较感测元件的输出以及使用有关的角度位置值而检测极值或穿过零点来确定。

5.如权利要求1所述的方法，其中粗略方向通过比较多个感测元件的组合值的幅值与预定阈值或幅值窗或通过与所述感测元件的其它组合的值相比较以及使用相应的角度位置值而检测极值或穿过零点来确定。

6.如权利要求4或5所述的方法，其中所述角度位置值被表示在储存的表中，所述表给每个感测元件或感测元件的每个可能的组合分配粗略绝对位置值。

7.如权利要求1或5所述的方法，其中所述磁场感测元件的组合通过选择的感测元件的输出的模拟相加或模拟相减来执行。

8.如权利要求1所述的方法，其中粗略方向通过将多个传感器元件分成两个扇区来计算，所述扇区的合计信号被配置成得到在旋转磁场目标的两个相邻象限中的磁场的平均值，以形成正弦和余弦信号。

9.如权利要求1所述的方法，其中粗略方向通过将多个传感器元件分到四个象限中来计算，其中在前两个象限内的所述传感器元件的所述合计信号减去后两个象限的所述合计信号，以形成一个信号，所述信号关于第二象限和第三象限的所述传感器的所述合计信号减去第一象限和第四象限的所述合计信号偏移90°，以形成相对于在所述象限的中心之上、之下或之中的磁铁位置的正弦和余弦信号。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述剩余偏差的上限和下限用于决定转换到表示最接近的相邻角度方向的相邻传感器元件或所述传感器元件的组合。

11.一种方法，所述方法用于使用在单个集成电路上的多个磁场感测元件来感测旋转和角度位置，所述方法包括通过以下循环执行的步骤来反复跟踪旋转的可移动的磁性目标的方向：

i.将传感器承载区的360°范围分成180°的两半，计算在第一半中的所述传感器的合计信号并减去在所述区域的第二半中的所述传感器的合计信号，以获得作为平行或逆平行方向的所述磁性目标的方向的粗略指示，

ii.根据北-南或南-北逼近将分离轴顺时针或逆时针旋转360°/(2*i)，其中i表示以2开始的所执行的迭代步骤的数量，并通过计算下一偏差值获得类似于第一逼近的下一迭代逼近，依此类推，直到所述偏差的幅值低于根据所使用的元件的数量规定的阈值；每个步骤使跟踪的粗略分辨率加倍，

iii.对剩余偏差执行A/D转换。

12.一种设备，所述设备在用于使用多个磁场感测元件来感测旋转和角度位置的单个集成电路上实现，所述设备包括确定磁性目标相对于多个磁场感测元件的粗略方向的装置、用于根据所确定的所述粗略方向来选择一个感测元件或多个感测元件的组合的装置，以及用于在所述选择之后计算所述磁性目标的剩余偏差的装置。

13.如权利要求12所述的设备，其中所述磁场感测元件是霍尔效应传感器。

14.如权利要求12所述的设备，其中多个磁场感测元件被布置为两维阵列。