一种双Z轴磁电阻角度传感器，包括圆形永磁体、两个Z轴磁电阻传感器芯片和PCB，两个Z轴磁电阻传感器位于PCB上，其磁场敏感方向正交，所述Z轴磁电阻传感器芯片包括衬底以及位于衬底之上的至少一个磁电阻传感器，其磁场敏感方向垂直于所述衬底，所述磁电阻传感器包括通量集中器和磁电阻传感单元，所述磁电阻传感单元电连接成推挽式结构，其推臂和挽臂分别位于所述通量集中器上方或下方的距离Y轴中心线等距离的两侧位置，所述圆形永磁体具有平行于过直径方向的磁化方向，其旋转时，两个Z轴磁电阻传感器芯片所测量的正交磁场计算出磁场测量角，可以用于表征圆形永磁体的旋转角度，该新型具有结构简单，灵敏度高，空间灵活性高的特点。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种双Z轴磁电阻角度传感器，包括圆形永磁体、两个Z轴磁电阻传感器芯片和PCB，两个Z轴磁电阻传感器位于PCB上，其磁场敏感方向正交，所述Z轴磁电阻传感器芯片包括衬底以及位于衬底之上的至少一个磁电阻传感器，其磁场敏感方向垂直于所述衬底，所述磁电阻传感器包括通量集中器和磁电阻传感单元，所述磁电阻传感单元电连接成推挽式结构，其推臂和挽臂分别位于所述通量集中器上方或下方的距离Y轴中心线等距离的两侧位置，所述圆形永磁体具有平行于过直径方向的磁化方向，其旋转时，两个Z轴磁电阻传感器芯片所测量的正交磁场计算出磁场测量角，可以用于表征圆形永磁体的旋转角度，该新型具有结构简单，灵敏度高，空间灵活性高的特点。【专利说明】—种双Z轴磁电阻角度传感器
本技术涉及磁性传感器领域，特别涉及一种双Z轴磁电阻角度传感器。
技术介绍
磁电阻传感器和永磁码盘构成的磁电阻角度传感器可以应用于磁编码器以及旋转位置传感器等领域，通常情况下，对于磁电阻传感器如TMR，GMR等，采用的是平面X-Y类型的磁电阻角度传感器芯片，通过对同一芯片上X、Y方向磁场分量的测量并对X磁场分量和Y磁场分量夹角进行计算，实现对永磁码盘旋转角度的测量，但其主要存在如下问题: 1)X-Y类型的磁电阻角度传感器芯片，和圆形永磁码盘一起来测量角度位置时，芯片测量平面位于在平行于圆形永磁码盘旋转平面区域位置上方，其测量的敏感磁场来自于圆形永磁码盘在圆形永磁码盘旋转面区域上方的分布磁场，因此X-Y磁电阻角度传感器芯片的安装空间和磁场均匀区受到限制，空间灵活性较差。 2) X-Y类型的磁电阻角度传感器芯片的圆形永磁码盘在旋转平面上方的旋转磁场分布容易受到附近磁体如软磁材料或者永磁体的干扰，而使得角度测量区域发生改变，不能正确得到测量角度，稳定性较差。
技术实现思路
针对以上问题，本技术提出了一种双Z轴磁电阻角度传感器，来取代X-Y磁电阻角度传感器，通过测量圆形永磁码盘边缘外侧所产生的径向旋转磁场来取代位于圆形永磁码盘旋转平面上方的旋转磁场，并采用两个相差90度相位的分立的Z轴磁电阻传感器芯片来取代单一 X-Y磁电阻传感器芯片，由于两个Z轴磁电阻传感器芯片位于圆形永磁码盘边缘外侧，所以其安装空间灵活性大大增加。 本技术所提出的一种双Z轴磁电阻角度传感器，包括一个圆形永磁码盘，两个Z轴磁电阻传感器芯片和PCB，所述圆形永磁码盘附着在一个旋转轴上，且所述旋转轴围绕所述圆形永磁码盘中心轴线旋转；所述两个Z轴磁电阻传感器芯片均包括衬底以及位于其上的至少一个Z轴磁电阻传感器，所述Z轴磁电阻传感器的磁场敏感方向垂直于所述衬底所在平面；所述两个Z轴磁电阻传感器芯片位于所述PCB上，且所述两个Z轴磁电阻传感器芯片的磁场敏感方向和所述圆形永磁码盘的中心轴线两两正交，且所述两个Z轴磁电阻传感器芯片与所述圆形永磁码盘中心轴线保持相同距离r+Det，其中r为所述圆形永磁码盘半径，所述Det>0 ;所述圆形永磁码盘旋转时，所述两个Z轴磁电阻传感器芯片分别将所圆形永磁码盘所产生的两个正交磁场信号转变成两个电压信号输出，从而根据所述两个电压信号，计算出所述圆形永磁码盘的0-360度旋转角度。 优选的，所述圆形永磁码盘磁化方向为平行于过直径的方向。 优选的，所述Det距离为0_2r。 优选的，所述Z轴磁电阻传感器包括磁电阻传感单元和通量集中器，所述通量集中器为长条形，其长轴平行于Y轴方向，短轴平行于X轴方向，所述磁电阻传感单元敏感方向平行于X轴方向，且电连接成包括至少两个桥臂的磁电阻桥，其中，每个所述桥臂为一个或多个磁电阻传感单元电连接而成的两端口结构，且所述桥臂中的磁电阻传感单元沿着平行于Y轴方向排列成多个磁电阻列，所述磁电阻桥为推挽式桥，其中，推臂和挽臂分别位于所述通量集中器上方或下方Y轴中心线的不同侧，且到各自对应的所述Y轴中心线的距离相等。 优选的，所述通量集中器为包含N1、Fe、Co元素中的一种或多种元素的软磁合金材料。 优选的，所述磁电阻传感单元为GMR或TMR磁电阻传感单元。 优选的，所述Z轴磁电阻传感器包含N+2 (N>0的整数)个通量集中器，且所述磁电阻列对应于中间N个通量集中器。 优选的，所述Z轴磁电阻传感器包含I个通量集中器，所述磁电阻列对应于所述I个通量集中器。 优选的，所述Z轴磁电阻传感器包含2个通量集中器，所述磁电阻列分别对应于所述2个通量集中器中的Y轴中心线不同侧的位置，且距离对应通量集中器的Y轴中心线相同距离。 优选的，所述Z轴磁电阻传感器中相邻两个所述通量集中器之间的间距S不小于所述通量集中器的宽度Lx。 优选的，所述Z轴磁电阻传感器中相邻两个所述通量集中器之间的间距S>2Lx，所述Lx为所述通量集中器的宽度。 优选的，所述Z轴磁电阻传感器的所述磁电阻单元列与所述通量集中器的上方或下方边缘的间距越小，或者所述通量集中器的厚度Lz越大，或者所述通量集中器的宽度Lx越小，所述z轴磁电阻传感器的灵敏度越高。 优选的，所述Z轴磁电阻传感器的推挽式电桥为半桥、全桥或者准桥结构中的一种。 优选的，所述两个Z轴磁电阻传感器具有相同的磁场灵敏度。 【专利附图】【附图说明】 图1双Z轴磁电阻旋转角度传感器正视图； 图2双Z轴磁电阻旋转角度传感器侧视图； 图3 Z轴磁电阻传感器结构图一； 图4 Z轴磁电阻传感器结构图二； 图5 Z轴磁电阻传感器结构图三； 图6 Z轴磁电阻传感器Z磁场测量原理图； 图7 Z轴磁电阻传感器中磁电阻传感单元位置磁场分布图； 图8 Z轴磁电阻传感器中磁电阻传感单元电连接图； 图9推挽式磁电阻传感器全桥示意图； 图10推挽式磁电阻传感器半桥示意图； 图11双Z轴磁电阻旋转角度传感器测量磁场幅度随旋转角度关系图； 图12双Z轴磁电阻旋转角度传感器磁场测量角度随旋转角度关系图； 图13双Z轴磁电阻旋转角度传感器测量磁场角度随旋转角度关系曲线直线拟合参数R2与Det/R比率关系图。 _ 【具体实施方式】 下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本技术。 实施例一 图1和2分别为双Z轴磁电阻旋转角度传感器的正视图和侧视图，可以看出，包括放置于PCB 5上的两个Z轴磁电阻传感器芯片I和2，以及圆形永磁码盘3，其中圆形永磁码盘3附着在一个旋转轴4上，所述旋转轴4围绕着所述圆形永磁码盘3的中心轴线41旋转，两个所述Z轴磁电阻传感器芯片I和2的磁场敏感方向相互正交，且分别位于圆形永磁码盘3的旋转面外侧，芯片中心法线过圆形永磁码盘3的圆点，并且圆形永磁码盘3的磁化方向M为平行于过直径的直线方向，两个Z轴磁电阻传感器芯片距离圆形永磁码盘3中心轴线41相同的距离，为r+Det,其中r为圆形永磁码盘的半径，Det大于O。 实施例二 图3为Z轴磁电阻传感器芯片及其Z磁场测量原理图，包括衬底8，以及位于其上的至少一个Z轴磁电阻传感器9，所述Z轴磁电阻传感器9包括通量集中器6以及位于通量集中器6上方或下方且距离通量集中器Y轴中心线相同距离的磁电阻单元列7，其原理为当Z方向外磁场经过通量集中器6时，由于通量集中器6为高磁导率的软磁合金材料，如包本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种双Z轴磁电阻角度传感器，包括一个圆形永磁码盘,两个Z轴磁电阻传感器芯片和PCB，其特征在于，所述圆形永磁码盘附着在一个旋转轴上，且所述旋转轴围绕所述圆形永磁码盘中心轴线旋转；所述两个Z轴磁电阻传感器芯片均包括衬底以及位于其上的至少一个Z轴磁电阻传感器，所述Z轴磁电阻传感器的磁场敏感方向垂直于所述衬底所在平面；所述两个Z轴磁电阻传感器芯片位于所述PCB上，且所述两个Z轴磁电阻传感器芯片的磁场敏感方向和所述圆形永磁码盘的中心轴线两两正交，且所述两个Z轴磁电阻传感器芯片与所述圆形永磁码盘中心轴线保持相同距离r+Det,其中r为所述圆形永磁码盘半径，所述Det>0；所述圆形永磁码盘旋转时，所述两个Z轴磁电阻传感器芯片分别将所圆形永磁码盘所产生的两个正交磁场信号转变成两个电压信号输出，从而根据所述两个电压信号，计算出所述圆形永磁码盘的0‑360度旋转角度。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·G·迪克，周志敏，
申请(专利权)人：江苏多维科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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