本发明专利技术涉及一种非接触地测量产生磁场的磁场源(102)和磁场传感器(100)相对于彼此的相对位置的方法。本发明专利技术还涉及相应的位移传感器。本发明专利技术描述了传感器的工作原理，该工作原理基于霍尔效应，并且通过当由磁场的控制丢失时存储更早的值，以及同时在尺寸上减小的磁体而实现传感器输出范围的增大。尤其是，本方法包括如下步骤：基于两个磁通量密度分量的商而计算位置信号；计算磁通量密度的幅值并将该幅值与预定阈值相比较；如果所述磁通量密度的幅值高于阈值，则输出当前计算的位置信号；如果磁通量密度的幅值小于或等于阈值，则输出先前存储的位置信号；存储输出的位置信号。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及一种非接触地测量产生磁场的磁场源(102)和磁场传感器(100)相对于彼此的相对位置的方法。本专利技术还涉及相应的位移传感器。本专利技术描述了传感器的工作原理，该工作原理基于霍尔效应，并且通过当由磁场的控制丢失时存储更早的值，以及同时在尺寸上减小的磁体而实现传感器输出范围的增大。尤其是，本方法包括如下步骤：基于两个磁通量密度分量的商而计算位置信号；计算磁通量密度的幅值并将该幅值与预定阈值相比较；如果所述磁通量密度的幅值高于阈值，则输出当前计算的位置信号；如果磁通量密度的幅值小于或等于阈值，则输出先前存储的位置信号；存储输出的位置信号。【专利说明】借助于3D霍尔传感器非接触地测量相对位置的方法
本专利技术涉及一种用于非接触地测量产生磁场的磁场源和磁场传感器相对于彼此的相对位置的方法。本专利技术还涉及相应的位移传感器。本专利技术描述了一种传感器的工作原理，该传感器基于霍尔效应，并且通过一种当由磁场的控制丢失时存储早先的数值而同时尺寸减小的磁体而实现传感器输出范围的增加。 借助于根据本专利技术的方法，尤其是，借助于在一个或多个永磁体与基于霍尔效应的磁性传感器之间的磁相互作用，预期可以非接触地探测和评估线性运动。
技术介绍
例如，线性运动的测量用于在气动、在自动技术和机器人和在汽车领域中控制机械工具。非接触的运动探测还提供了免于磨损的优点。光学和磁性方法是非接触测量方法中最为广泛的。由于光的小波长，光学方法确保了非常高水平的精度，而磁性方法对污垢和损坏非常不敏感，尤其是在磁体和传感器部件完全包封在非磁性密封外壳中的情况下。 各个生产商在市场上销售有位移传感器系统，在这些位移传感器中，可移位的永磁体的位置借助于二维或三维霍尔传感器来建立。 为了探测在一个位置处的相对线性运动，测量两个相互垂直的磁场分量并且求得它们的商，以探测位置。这个方法具有如下的优点:在一个场分量呈极端值并因此不探测小位移的区域中，另一场分量对位移更强地反应，使得在整个测量范围内提供基本上同等水平的测量精度。 此外，这个原理具有的优点是:由于场分量之间的比例数值用于探测位置，因此对绝对磁场强度的变化相对而言不是非常敏感。 欧洲专利说明书EP 0979988B1公开了用于对永磁体和电子传感器之间的相对线性运动进行非接触磁性探测的测量方法。为了借助于电子传感器探测相对线性运动，在一个位置处探测两个相互垂直的场分量，求得这两个场分量的商以探测该位置。 在第二种方法变型中，已知的测量方法也可以如下方式进行，使得，为了借助于电子传感器探测相对线性运动，在两个位置处探测两个相互垂直的场分量，求得这两个场分量的商以探测该位置。 公开的欧洲专利申请EP 2159546A2公开了一种用于非接触地探测传感器布置和永磁体之间的相对线性运动的测量方法，所述传感器布置用于探测两个相互垂直的磁场分量(R、A)。二维或三维霍尔传感器用于替代单个的传感器来探测各个场分量。准线性位置测量线通过函数U = y - e+g形成，其中y是场分量的函数关系，而e和g是可预定的电压值。特别地，准线性位置测量线U = f(y)是根据关系y = a+b.R/f(c.Rn+d.An)由霍尔传感器的输出信号而形成，其中R是径向场分量，A是轴向场分量，U是测量电压，而a、b、c、d和η是恒定因数。 公开的欧洲专利申请EP 1243897Α1涉及一种磁性位移传感器，其包括磁场源和磁场传感器，所述磁场源和磁场传感器相对于彼此沿着预定路径可移位。磁场传感器测量磁场源产生的磁场的两个分量。然后，从测量的分量中得出位置信号，该位置信号构成所述磁场传感器和磁场源的相对位置。在这个公开文件中给出的关于位移传感器的解释的区别在于:位置信号的建立包含磁场的两个测量分量的除法。 但是，这些已知的方法具有这样的缺点，磁性控制场在测量范围的端部处变得非常弱，使得用于计算位置的磁通量密度的分量呈现小的值，并因此，两个值的信噪比变得不利于计算。 图1示出了其中霍尔传感器100布置在固定位置以便非接触地探测线性运动，且可移动永磁体102的磁场被探测的布置。根据永磁体102的运动方向上的北/南极化，在运动方向上延伸的磁场随后被指定为磁场分量Bz，而与之横向延伸的分量被随后指定为By。 图2不出了根据永磁体102所处的位置z,磁通量密度的分量By和Bz的路径。零位置是永磁体102和传感器100彼此正对的位置。 可根据如下方程(I)计算的角度α通常被用作测量信号。 (βΑ Γηηι Ri a = aretan —— [] UvJ (1) 磁通量密度的幅值I B I的路径作为位置z的函数在图3中示出。磁通量密度的向量幅值I B I可以根据以下方程(2)由单独的分量By和Bz以已知的方式计算。当使用其他坐标系或者当包括第三磁场分量Bx时，相应的计算原则如本领域技术人员常规所做的那样应用。 B^ = ^By +Bz~ ()) 如图4所示，角度α相对线性地取决于永磁体102相对于霍尔传感器100的位置一直到给定的极限值。当前测得的特性线借助于线alin大体上进一步线性化，如图4所示。线性化的线a lin然后形成传感器的输出特性线。图5示出了传感器输出的位置信号OUT的路径。 在商业上，传统3D霍尔传感器仅在存在充分强的磁场的情况下才能够工作。如果永磁体位于传感器的探测范围之外，就不再可获得传感器信号。 还存在另一种已知的布置，其中，进行所谓的“钳位(clamping) ”，也就是说，在测量范围边缘的测量值的省略。用与当前测量无关的固定的预定值替代不再可靠的实际测量值而输出。美国专利说明US 6502544B2描述了这种霍尔传感器用于节气门装置，其中，传感器信号被设定为下或上钳位电压，下或上钳位电压分别构成传感器的最小或最大可能的输出电压。 但是，这种钳制电压对于特定的技术应用来说不是充分灵活的，这是因为它们是固定地预设的，并且不取决于当前测量值。特别是，当传感器在动态范围的中心处丢失磁场时，如例如在汽车领域中的H桥电路中所发生的，这种固定设定的钳制测量值是不适合的。
技术实现思路
本专利技术的目的是改进测量方法和所提及类型的位移传感器，使得该位移传感器能够用于基本上更大的偏离范围，并在偏离范围的限定的部分范围内具有最佳精度，而不需要更强的磁场源。 这个目的是通过独立权利要求的主题来实现的。从属权利要求涉及根据本专利技术的方法和位移传感器的有利发展例。 本专利技术基于这样的概念，即磁场传感器被进一步提供有存储单元，在磁场源的控制丢失时，该存储单元允许有效的传感器信号被进一步输出。尤其是，仍然可靠地被确定的最后的位置值被存储和输出，直到永磁体已经再次沿着朝向传感器的方向移动足够远，使得永磁体在其中产生充分强的磁场为止。根据本专利技术的传感器然后再次输出当前测量值，以取代所存储的数值。 由于根据本专利技术的传感器总是输出有效的输出信号，理论上它可以用于任何尺寸的位移路径，而不会导致随后硬件和软件被处于可允许值之外的信号所干扰。对于其中虽然位移路径相对大而实际所涉及的测量范围仅是相对小的应用来说，可以摒弃不必要大的磁体的选用，该不必要大的磁体将处于这样的位置使得其覆盖整个位移范本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于非接触式测量磁场源(102)和磁场传感器(100)相对于彼此的相对位置的方法，所述磁场源产生磁场，其中，所述磁场源(102)和磁场传感器(100)相对于彼此可移动；其中，所述磁场传感器(100)探测所述磁场的磁通量密度的至少两个空间分量(By、Bz)，并且位置信号由所测量的分量产生，并且其中所述方法包括以下步骤：基于两个磁通量密度分量的商而计算所述位置信号；计算磁通量密度的幅值并将该幅值与预定的阈值相比较；如果所述磁通量密度的幅值高于所述阈值，则输出当前计算的位置信号；如果所述磁通量密度的幅值小于或等于所述阈值，则输出先前存储的位置信号；存储所输出的位置信号。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：O沙夫，
申请(专利权)人：泰科电子AMP有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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