位移传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种位移传感器(1)，具有磁性的测量值指示器(2)和至少两个在不同位置处间隔开地布置的传感器单元(3，4)，其中，测量值指示器(2)可相对于传感器单元(3，4)滑动地安装，并且其中测量值指示器(2)被磁化，使得其具有一磁场，该磁场沿着测量值指示器(2)至少区段式地围绕旋转轴线旋转，其中，磁场的旋转轴线平行于测量值指示器(2)的滑动方向指向。在此提出，传感器单元(3，4)设计成，分别检测与磁场强度成比例的两个磁性的测量参量，其中两个测量参量由两个传感器单元(3，4)检测。

Displacement sensor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】位移传感器
本专利技术涉及一种位移传感器，具有磁性的测量值指示器和至少两个传感器单元，其中，测量值指示器可相对于传感器单元滑动地安装，并且其中，测量值指示器被磁化，使得其沿测量值指示器具有一磁场，该磁场沿着测量值指示器至少区段式地围绕平行于测量值指示器的滑动方向指向的旋转轴线或在垂直于滑动方向的平面中旋转。此外，本专利技术涉及一种用于运行这种位移传感器的方法。
技术介绍
通用类型的位移传感器例如由专利EP0979988B1已知。该位移传感器具有螺旋磁化的测量值指示器以及两个测量传感器，这两个测量传感器在测量值指示器的滑动方向上并排地，也就是轴向地在相同的或几乎相同的高度上彼此间隔开地布置。测量值传感器分别测量一磁场分量，其中，由两个测定的磁场分量确定测量值指示器的滑动位置。用于确定磁体的绝对位置的当前概念通常基于磁角的绝对测量原理，该磁角指示传感器单元处的磁场的方向。该磁场由测量值指示器产生，并且典型地随着测量值指示器的向前位移而旋转。磁角的检测通常通过霍尔或XMR传感器在一个位置进行。然而，这种测量技术对外部干扰场敏感。为了使测量对这种干扰场具有鲁棒性，还已知提供两个测量值传感器，每个传感器感测两个相互垂直的磁场分量，以及旋转的磁场。因此，总的来说，测量了四个磁场分量。在这种情况下，位置由所谓的差角产生，该差角由差分测量场经由ATAN形成，也就是说由两个测量值传感器的相同读出方向的场分量的差形成；这种传感器在下面被称为差角位移传感器。众所周知，传感器单元沿测量路径定位，并且磁场在滑动方向上旋转，使得磁场的旋转轴线横向于滑动或移动方向。换句话说，磁场在一平面内旋转，测量值指示器沿着该平面内移动。因为通常要检测差角的完整旋转，以便获得清晰的测量信号，所以该原理仅限于短移动距离，因为否则测量点和测量传感器之间产生的差值测量场小于典型的传感极限。
技术实现思路
具有权利要求1的特征的根据本专利技术的位移传感器具有即使在较长的移动路径或测量路径下也对干扰场不敏感的优点。根据本专利技术提出，位移传感器能够进行差角测量。为此目的，至少两个传感器单元设计成，分别检测与磁场强度成比例的两个磁性的测量参量，其中两个测量参量由两个传感器单元检测。测量参量应被理解为测量值指示器要检测的特性。由于两个传感器单元布置在不同的位置，因此在检测相同的测量参量时，它们通常不能测定相同的测量值。相反，相同测量参量的两个测量值总是在不同位置测定。通过从相同测量参量的两个测量值简单地形成差值，因此可以始终检测测量值指示器的正确位置，而不依赖存在的外部的、特别是磁场无关，因为干扰场对测量参量的两个测量值具有相同的影响。由此确保了对测量值指示器的滑动位置的有利的相对于干扰场不敏感的检测，使得位移传感器也可以应用在其中预期有干涉场的应用中。根据本专利技术的一个优选设计方案，位移传感器具有评估装置，该评估装置设计成与由两个传感器单元检测到的测量参量形成差值，并根据差值确定位置或滑动位置。由此获得已经提到的优点。此外，优选地提出，每个传感器单元在至少两个相互垂直的测量方向上检测测量值指示器的磁场分量作为测量参量。如果坐标系统应用于位移传感器，特别是测量值指示器，其中三个轴(x，y，z)彼此垂直定向，则根据上述实施例的传感器单元或者检测x和y方向上的磁场分量，或者检测x-或y方向和z方向上的磁场分量，其中z方向平行于测量值指示器的滑动方向，使得y方向和x方向上的方向位于垂直于滑动方向的平面中或具有这样的平面。优选地，两个测量方向在此垂直于滑动方向指向。由此测量了x和y方向上的测量参量。可替换地，至少一个测量方向平行于滑动方向指向，并且至少一个另外的测量方向垂直于滑动方向指向，从而测定x和z或y和z方向上的测量值。这也允许有利地使测量值指示器的正确位置的确定成为可能。根据本专利技术的一个优选的改进方案提出，传感器单元在滑动方向上并排布置。因此，两个测量值传感器在滑动方向上在相同或几乎相同的高度处并排或彼此平行，并且检测测量值指示器的磁场，该磁场现在不在滑动方向的平面中旋转，而是在与滑动方向垂直的平面中旋转。优选地(i)测量值传感器在相同高度处彼此并排地布置，或者在滑动方向上看彼此偏移。可替换地(ii)优选地提出，测量值传感器在滑动方向上前后地布置。在情况(i)和(ii)中，实现了一种设计方案，在该实施例中需要一钳位区段，在该钳位区段中尽管测量值指示器进一步移位，由传感器单元确定的差角仍保持恒定，其中，探测到的磁场的大小保持足够高以便探测。在此，可以增加剩余测量范围和/或总测量路径中的灵敏度。该设计方案具有进一步的优点，即两个测量方向的差分测量场具有非常相似的量，从而实现了测量路径上的总差分场强的均匀过程。根据本专利技术的一个优选改进方案，不仅评估一个差角，而是评估几个差角。由此，可以获得不依赖电的测量信号和/或可以提高特定位置的精度。根据本专利技术的一个优选设计方案，测量值指示器的磁化至少区段式地具有恒定的斜率。磁化的斜率在此应理解为旋转磁场的路线沿着平行于测量值指示器的滑动方向的旋转轴线的走向的梯度。由此，确保了测量值指示器的位置或滑动的简单确定。这导致在传感器处测量的差角取决于位置的的线性走向。根据本专利技术的另一设计方案优选地提出，斜率至少区段式地变化。由此可以使位移传感器的灵敏度适应测量值指示器的不同滑动位置或区段。因此，例如通过具有减小的斜率的区段，可以实现对测量值指示器的滑动的更高灵敏度。这意味着测量到的差角在确定的路径区段中变化得更快。由此，位移传感器可以有利地以简单的方式适应不同的边界条件。优选地，斜率连续地或不连续地变化。在这两种情况下，都保证了有利的位移测量。特别优选地，测量值指示器至少基本上螺旋地磁化。因此，测量值指示器由单个永磁体或磁体构成，其被磁化，从而获得具有在垂直于滑动方向的平面中或围绕平行于滑动方向指向的旋转轴线的旋转的预期磁场。这使得测量值指示器易于操作且不会或几乎不会出现故障。此外，通过螺旋磁化可以提供磁场沿测量值指示器相关于其取向的非常精确的走向，从而确保了高度准确的测量结果。另外，由此可以容易且成本有效地实现具有不同斜率的磁场的旋转走向，该磁场可以连续地或不连续地变化。此外，优选地提出，传感器单元固定地安装在壳体上，并且测量值指示器可在壳体中滑动。因此，测量值指示器可相对于测量值传感器滑动，并在此优选地与物体连接或可与物体连接，其移动行程由位移传感器测定。根据本专利技术的一个替代设计方案提出，测量值指示器固定地安装在壳体中并且传感器单元可滑动地安装在壳体中。在这种情况下，然后将传感器单元牢固地连接到要监视或测定其位移的物体上。为此，测量值传感器有利地布置在载体上，以确保它们彼此的指向和相对于测量值指示器的指向。载体和测量值指示器在此可以通过引导装置保持在一起，使得始终确保测量值指示器与载体和传感器单元的正确对准。引导装置例如可以是引导槽和接合在引导槽中的引导突起。根据本专利技术的一个优选的改进方案提出，用于检测测量参量的传感器单元具有两维或多维测量传感器，或者用于每个测量参量的多个测量值传感器。因此，优选地提出，至少一个测量值传感器被设计为霍尔传感器。霍尔传感器被广泛使用，并且还可以成本有效地用于确定差分测量场。可替换的是，优选地提出，至少一个测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种位置传感器(1)，具有磁性的测量值指示器(2)和至少两个在不同位置处间隔开地布置的传感器单元(3，4)，其中，所述测量值指示器(2)能相对于所述传感器单元(3，4)滑动地安装，并且其中，所述测量值指示器(2)被磁化，使得所述测量值指示器具有一磁场，所述磁场沿着所述测量值指示器(2)至少区段式地围绕旋转轴线旋转，其中，所述磁场的旋转轴线平行于所述测量值指示器(2)的滑动方向指向，其特征在于，所述传感器单元(3，4)被设计成，分别检测与磁场强度成比例的两个磁性的测量参量，其中，两个所述测量参量都由两个所述传感器单元(3，4)检测。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.29 DE 102016226301.3;2017.12.13 DE 10201721.一种位置传感器(1)，具有磁性的测量值指示器(2)和至少两个在不同位置处间隔开地布置的传感器单元(3，4)，其中，所述测量值指示器(2)能相对于所述传感器单元(3，4)滑动地安装，并且其中，所述测量值指示器(2)被磁化，使得所述测量值指示器具有一磁场，所述磁场沿着所述测量值指示器(2)至少区段式地围绕旋转轴线旋转，其中，所述磁场的旋转轴线平行于所述测量值指示器(2)的滑动方向指向，其特征在于，所述传感器单元(3，4)被设计成，分别检测与磁场强度成比例的两个磁性的测量参量，其中，两个所述测量参量都由两个所述传感器单元(3，4)检测。2.根据权利要求1所述的位移传感器，其特征在于一评估装置(12)，所述评估装置设计成由两个所述传感器单元(3，4)检测到的所述测量参量形成两个差值，并且由所述差值确定滑动位置。3.根据前述权利要求中任一项所述的位移传感器，其特征在于，每个所述传感器单元(3，4)在至少两个相互垂直的测量方向上检测所述测量值指示器(2)的磁场分量作为测量参量。4.根据前述权利要求中任一项所述的位移传感器，其特征在于，至少两个测量方向垂直于所述滑动方向指向。5.根据前述权利要求中任一项所述的位移传感器，其特征在于，至少一个测量方向平行于所述滑动方向指向，并且至少一个另外的测量方向垂直于...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·韦尔施，M·克莱因克内希特，M·基默勒，S·费拉，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE