[发明专利]角传感器系统和杂散场消除方法

说明书

一种用于确定角位置的系统包括具有至少四个极和旋转轴的磁体，其中所述磁体产生磁场。第一磁场传感器产生第一输出信号且第二磁场传感器响应于所述磁场而产生第二输出信号。所述磁场传感器以饱和模式操作，在所述饱和模式中，所述磁场传感器几乎对所述磁场的场强不敏感。因此，所述第一输出信号指示所述磁场的第一方向且所述第二输出信号指示所述磁场的第二方向。由处理电路执行的方法需要组合所述第一输出信号和所述第二输出信号以获得所述磁体的旋转角值，其中至少部分地消除来自杂散磁场的角误差。

技术领域

本发明大体上涉及磁场传感器。更具体地说，本发明涉及并有用于测量角位置同时基本上消除杂散磁场的磁场传感器的系统。

背景技术

用于测量角位置或旋转角的角传感器实施于大量汽车和工业应用中。举例来说，在汽车行业中，角传感器可用于阀门控制、踏板位置感测、方向盘位置感测、油门位置感测、电动机轴位置感测和多个其它用途。通常，磁场传感器是优选的，这是因为其非接触式测量使其不受机械磨损的影响。在这些应用中，测量安装在移动零件上的磁体的磁场的方向改变。磁场不受碎片和其它非磁性材料阻碍。一些磁场传感器基于磁阻效应，其中材料倾向于响应于外部施加的磁场而改变其电阻的值。磁阻装置包括例如各向异性磁致电阻(AMR)技术、巨磁电阻(GMR)、隧道磁致电阻(TMR)等。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种系统，包括：

磁体，其具有四个或大于四个极和旋转轴，其中所述磁体被配置成产生磁场；

第一磁场传感器，其被配置成响应于所述磁场而产生第一输出信号；以及

第二磁场传感器，其被配置成响应于所述磁场而产生第二输出信号，所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器中的每一个被配置成以饱和模式操作，使得所述第一输出信号指示所述磁场在所述第一磁场传感器处的第一方向且所述第二输出信号指示所述磁场在所述第二磁场传感器处的第二方向。

在一个或多个实施例中，所述第一输出信号包括第一杂散场分量，所述第二输出信号包括第二杂散场分量，且所述系统进一步包括处理电路，所述处理电路耦合到所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器且被配置成组合所述第一输出信号和所述第二输出信号以获得旋转角值，其中至少部分地消除所述第一输出信号的第一杂散场分量和所述第二输出信号的第二杂散场分量的效应。

在一个或多个实施例中，所述系统进一步包括：

第三磁场传感器，其被配置成响应于所述磁场而产生第三输出信号；以及

第四磁场传感器，其被配置成响应于所述磁场而产生第四输出信号，其中所述第三磁场传感器和所述第四磁场传感器中的每一个被配置成以所述饱和模式操作，使得所述第三输出信号指示所述磁场的第三方向且所述第四输出信号指示所述磁场的第四方向，且所述处理电路进一步耦合到所述第三磁场传感器和所述第四磁场传感器且被进一步配置成组合所述第三输出信号和所述第四输出信号与所述第一输出信号和所述第二输出信号以获得所述旋转角值，其中至少部分地消除所述第三输出信号的第三杂散场分量和所述第四输出信号的第四杂散场分量的效应。

在一个或多个实施例中，所述磁体包括第一半圆柱体和第二半圆柱体，所述第一半圆柱体和所述第二半圆柱体中的每一个被沿直径方向磁化。

在一个或多个实施例中，所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器与所述磁体的基底间隔开，使得在所述基底与所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器之间形成间隙，所述基底垂直于所述旋转轴。

在一个或多个实施例中，所述磁体包括第一四分之一圆柱体、第二四分之一圆柱体、第三四分之一圆柱体和第四四分之一圆柱体，所述第一四分之一圆柱体、所述第二四分之一圆柱体、所述第三四分之一圆柱体和所述第四四分之一圆柱体中的每一个被轴向磁化。