[发明专利]旋转位置传感器

说明书

本发明涉及旋转位置传感器(1)。该旋转位置传感器包括用于生成指示至少两个不同阶的磁场的两个独立信号的磁性传感器(2)，以及在该磁传感器的位置处形成具有第一阶的第一磁场分量的磁组件(3、4)，其中该第一磁场分量通过接收第一角度相对于该磁传感器可旋转。该磁组件还适用于在该磁传感器的位置处形成具有与第一阶不同的第二阶的第二磁场分量，其中第二磁场分量通过接收第二角度相对于该磁传感器以及该第一磁组件可旋转。该位置传感器包括用于组合两个独立信号以产生代表第一角度和第二角度的独特系统状态的处理器(5)。

技术领域

本发明涉及诸如用于在驾驶杆中使用的例如用于确定代表(例如可以相对于参考角超过360°的杆轴的旋转角的)至少一个角的状态的旋转位置传感器的领域。更具体而言，它涉及旋转位置传感器和相关的方法。

背景技术

各种应用需要传感器检测杆轴的角位置，其中需要检测超过360°的角。例如，角位置可以组合输入杆轴的多次旋转被检测。

本领域中已知使用计数器用于计数由杆轴驱动的代码支架的旋转。在另一种方法中，已知通过用输入杆轴致动多个齿轮级来提供多匝角位置传感器。因此，不同的齿轮传动比可以被用于通过观察与不同的齿轮传动比相关联的多个角度来测量多匝角度，其中每个被观察的角与要确定的输入杆轴的多匝角度具有不同的关系。

例如，本领域已知提供用于确定相对于预定参考可超过360°的杆轴的旋转角的多匝旋转编码器。例如，US 8,154,427公开了这种多匝旋转编码器，其包括单匝单元和第一多匝单元，该单匝单元包括代码载体和用于处理单匝位置信号以形成单匝代码字的单匝评估单元，第一多匝单元包括至少一个第一多匝代码载体和第一多匝评估单元，所述第一多匝评估单元用于处理第一多匝位置信号以形成指示由输入杆轴覆盖的旋转数的第一多匝代码字。该设备还包括第二多匝单元，该第二多匝单元包括至少一个第二多匝代码载体和第二多匝评估单元，第二多匝评估单元用于处理第二多匝位置信号以形成同样指示由输入杆轴覆盖的旋转数的第二多匝代码字。多匝代码字因此可以彼此独立地生成，并且多匝单元的功能可以通过两个多匝代码字来查明。

本领域也已知使用磁传感器确定轴线。在这种现有技术设备中，磁体可被机械地链接到齿轮，并且磁传感器用于确定该磁体的角位置。例如，不同磁传感器可检测链接到相应齿轮的相应磁体的磁场(例如磁场取向)，其中每个齿轮相对于机械地连接至输入杆轴的齿毂具有不同的齿轮传动比。这些磁传感器使用游标原理来达到精确的角度确定。因此，如果使用适当的不同齿轮传动比，则可以检测输入杆轴的多匝角度。

例如，US 7637020公开了一种旋转角传感器，用于确定可以旋转通过多圈的物体的绝对角位置。传感器包括两个随主体旋转而旋转的码盘。码盘以不同的齿轮比驱动，使得码盘比主体旋转得更快并且码盘以不同的速率旋转。两个传感器元件分别确定码盘的旋转角位置。旋转角位置之间的差是拍角(beat angle)。选择不同的齿轮比使得拍角周期处于传感器的角度测量范围内，并且拍角周期中的码盘的绝对角位置是不同的。在连续的拍角周期中的码盘的绝对角位置通过传感器元件的测量范围的第n部分而偏移，其中n是拍角周期的数量。

US 2015/226581公开了一种用于测量转子相对于定子的角位置的布置。此布置包括安装在转子上的多极磁体、安装在定子上的传感器以及组织成两组或四组以测量磁场分量的多个传感器元件。公开了一种用于基于每组元件的信号来计算角位置方法。因此，可提供测量多极磁体的磁场、同时实质上对偶极场不敏感的磁传感器。

发明内容

本发明的实施例的目的是提供确定角度(例如确定在超过至少一个完全旋转(例如至少两次旋转)的范围内的角度)或角度的组合的良好且有效的装置。

以上目的通过根据本发明的方法和设备来实现。

本发明的实施例的优点是可以使用单个磁传感器(例如单个集成电路磁传感器)来有效地确定多个角度。

本发明的实施例的优点是可以使用单个磁传感器(例如单个集成电路磁传感器)来有效地确定多匝角度。