旋转角度传感器系统和方法技术方案

提供用于检测可移动结构的角度位置的旋转角度传感器系统和方法。一种系统可包括可移动结构、旋转构件、磁体和角度传感器。可移动结构可被配置为在第一旋转位置和第二旋转位置之间围绕旋转的轴线旋转。旋转构件可被耦合到可移动结构，并且被配置为基于可移动结构的移动而围绕旋转的轴线旋转，从而旋转构件和可移动结构的旋转位置彼此对应。磁体可具有磁场模式，所述磁场模式具有磁场方位，并且角度传感器可被配置为检测磁场模式并且基于磁场方位产生与可移动结构的旋转位置对应的一个或多个信号。

【技术实现步骤摘要】
旋转角度传感器系统和方法
本公开一般地涉及用于检测可移动结构的位置的系统，并且具体地讲，涉及检测具有旋转的轴线的可移动结构的位置。
技术介绍
门打开系统可被用于经由接触开关检测门是被打开还是关闭。然而，接触开关能够提供的信息局限于二进制结果(例如，门是被打开还是关闭)。因此，使用这个检测方案的应用也受到限制。
技术实现思路
提供用于检测可移动结构的角度位置的旋转角度传感器系统和方法。一种旋转角度传感器系统可包括可移动结构、旋转构件、磁体和角度传感器。可移动结构可被配置为至少部分地包围开口，并且被配置为在第一旋转位置和第二旋转位置之间围绕旋转的轴线旋转从而由可移动结构对所述开口的包围的程度变化。旋转构件可被耦合到可移动结构，并且被配置为基于可移动结构的移动围绕旋转的轴线旋转，从而旋转构件的旋转位置对应于可移动结构的旋转位置。磁体可具有磁场模式，所述磁场模式具有磁场方位。角度传感器可被配置为检测磁场模式并且基于磁场方位产生至少一个信号，从而所述至少一个信号代表可移动结构的旋转位置。另外，所述磁体和角度传感器中的第一个可被配置为相对于磁体和角度传感器中的在旋转上固定的第二个围绕旋转的轴线旋转，从而随着旋转构件旋转，磁场方位相对于角度传感器变化。在另一示例中，一种旋转角度感测方法包括：使可移动结构和旋转构件围绕旋转的轴线旋转，其中所述可移动结构被配置为至少部分地包围开口并且围绕旋转的轴线旋转，从而由可移动结构对所述开口的包围的程度随着旋转而变化，并且旋转构件被耦合到可移动结构并且被配置为基于可移动结构的移动而围绕旋转的轴线旋转，并且旋转构件的旋转位置对应于可移动结构的旋转位置；由角度传感器检测磁体的磁场模式，其中所述磁场模式具有磁场方位；以及由角度传感器基于磁场方位产生至少一个信号，其中所述至少一个信号代表可移动结构的旋转位置。另外，所述磁体和角度传感器中的第一个可被配置为相对于磁体和角度传感器中的第二个围绕旋转的轴线旋转，从而随着旋转构件旋转，磁场方位相对于角度传感器变化。附图说明通过下面作为示例结合附图给出的描述，可获得更详细的理解，其中：图1图示旋转角度传感器系统的示例性实施例；图2图示图1中示出的旋转角度传感器系统的实现方式的示例性实施例；图3A-3C图示图1中示出的旋转角度传感器系统的实现方式的另一示例性实施例；和图4图示在示例性旋转角度传感器系统中实现的角度传感器的示例性实施例。具体实施方式通常，本公开涉及一种传感器系统，所述传感器系统被配置为检测或感测在旋转的轴线(例如，铰链、可移动接头等)上或围绕所述旋转的轴线旋转的可移动结构(例如，门、窗户等)的位置。可移动结构可以是任何结构，所述任何结构被配置为至少部分地包围开口并且被配置为在第一旋转位置和第二旋转位置之间围绕旋转的轴线旋转从而由可移动结构对所述开口的包围的程度变化。例如，第一旋转位置可以是关闭位置，从而所述开口由可移动结构完全包围或至少部分地包围，并且第二旋转位置可以是打开位置，从而所述开口至少部分地打开(即，至少部分地包围)或完全打开(即，完全不被包围)。另外，在一些示例中，可移动结构可在第一旋转位置位于第一角度，并且可在第二旋转位置位于第二角度。传感器系统可被配置为检测和/或确定第一和第二角度。尽管不限于此，但在汽车车身门应用中，确定门是打开还是关闭可能是重要的。对于即将来临的高级应用，可能需要关于精确的门打开角度以及角速度和加速度的信息。在本文中公开的传感器系统可采用旋转角度传感器以不仅确定门是打开还是关闭，还确定其间的分立有限位置。因此，可由旋转角度传感器从门的旋转角度确定门打开角度。另外，通过检测和/或计算由旋转角度传感器在门被打开或关闭时检测到的有限位置之间的变化率，可确定可移动结构的旋转的角速度和/或加速度。图1图示旋转角度传感器系统100的示例性实施例。旋转角度传感器系统100包括角度传感器10，角度传感器10被设置为与磁体20分隔开，但布置在磁体20附近，磁体20产生外部磁场，所述外部磁场具有用于由角度传感器10检测的磁场模式。角度传感器10和磁体20可通常在本文中被称为传感器部件。另外，将会理解，在本文中公开的任何示例性实施例中，角度传感器10和磁体20的位置可彼此互换。角度传感器10被布置为与磁体20轴向对准，从而二者之一(即，角度传感器10或磁体20)是保持在固定位置的固定部件，从而固定部件不旋转(例如，在旋转上固定)并且二者中的另一个(即，磁体20或角度传感器10)是布置在具有旋转的轴线30的旋转构件(未示出)上的旋转部件。因此，角度传感器10和磁体20两者都可以以旋转构件的旋转的轴线30为中心，并且二者之一(即，角度传感器10或磁体20)被配置为在旋转的轴线30上旋转并且另一个被布置于在旋转上固定的位置(即，不旋转)，从而一方相对于另一方在旋转的轴线30上旋转。替代地，考虑到制造公差和误差的可接受程度(例如，旋转构件的直径的5%)，角度传感器10和磁体20可基本上以旋转构件的旋转的轴线30为中心。在另一示例中，角度传感器10和磁体20可围绕旋转的轴线30同心或基本上同心。在另一示例中，角度传感器10可被布置，从而角度传感器10的传感器区域以旋转的轴线30为中心、基本上以旋转的轴线30为中心、与旋转的轴线30同心或基本上与旋转的轴线30同心。角度传感器的传感器区域是布置检测磁场的传感器元件(例如，巨磁阻(GMR)元件、各向异性磁阻(AMR)元件、隧道磁阻(TMR)元件、霍尔传感器元件等)所在的区域。在另一示例中，角度传感器10和/或磁体20可与旋转的轴线30对准，从而旋转的轴线30与角度传感器10的至少一部分和/或磁体20的至少一部分相交。将会理解，任何前面的布置及其组合可被应用于在本文中公开的任何示例性实施例。角度传感器10可以是传感器集成电路(IC)，所述传感器集成电路(IC)包括封装体12和多个管脚14。管脚14可被配置为接收或输出信息，并且可被配置为例如控制管脚(例如，用于接收时钟信号)或输入/输出(I/O管脚)。角度传感器10还可包括设置在封装体12内的一个或多个传感器元件、数字信号处理器(DSP)和存储器。传感器元件可测量与检测和/或测量磁体20的磁场模式对应的磁场的一个或多个特性(例如，磁场通量密度的量、场强度、场角度、场方向或场方位等)。通过感测一个或多个场特性，传感器元件可适应于产生与磁体20的角方位对应的模拟检测信号并且将模拟检测信号输出给例如DSP或I/O管脚。在接收到模拟检测信号时，DSP可计算代表磁场的角方位的位置信息，所述位置信息可以是磁体、旋转构件和/或可移动结构的旋转的角度位置和/或方向。角度传感器10可包括存储器，并且DSP可将位置信息输出给所述存储器以便存储在那里。另外或者替代地，DSP还可经由管脚14中的一个或多个将位置信息输出给外部装置或系统，或者位置信息可从所述存储器读取。磁体20可以是包括相反极(例如，北极22和南极24)的永磁体，并且可被双边地划分为北极22和南极24，从而北极22包括磁体20的第一双边部分(例如，第一半)并且南极24包括磁体20的第二双边部分(例如，第二半)。北极22和南极24的边界26可与旋转的轴线30对准。尽管不限于此，但磁体20可具有本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转角度传感器系统，包括：可移动结构，被配置为至少部分地包围开口并且被配置为在第一旋转位置和第二旋转位置之间围绕旋转的轴线旋转，从而由所述可移动结构对所述开口的包围的程度变化；旋转构件，被耦合到可移动结构并且被配置为基于可移动结构的移动而围绕旋转的轴线旋转，其中所述旋转构件的旋转位置对应于可移动结构的旋转位置；磁体，具有磁场模式，所述磁场模式具有磁场方位；和角度传感器，被配置为检测磁场模式并且基于磁场方位产生至少一个信号，其中所述至少一个信号代表可移动结构的旋转位置，其中所述磁体和角度传感器中的第一个被配置为相对于磁体和角度传感器中的在旋转上固定的第二个围绕旋转的轴线旋转，从而随着所述旋转构件旋转，所述磁场方位相对于角度传感器变化。

【技术特征摘要】
2016.01.15 US 14/9967351.一种旋转角度传感器系统，包括：可移动结构，被配置为至少部分地包围开口并且被配置为在第一旋转位置和第二旋转位置之间围绕旋转的轴线旋转，从而由所述可移动结构对所述开口的包围的程度变化；旋转构件，被耦合到可移动结构并且被配置为基于可移动结构的移动而围绕旋转的轴线旋转，其中所述旋转构件的旋转位置对应于可移动结构的旋转位置；磁体，具有磁场模式，所述磁场模式具有磁场方位；和角度传感器，被配置为检测磁场模式并且基于磁场方位产生至少一个信号，其中所述至少一个信号代表可移动结构的旋转位置，其中所述磁体和角度传感器中的第一个被配置为相对于磁体和角度传感器中的在旋转上固定的第二个围绕旋转的轴线旋转，从而随着所述旋转构件旋转，所述磁场方位相对于角度传感器变化。2.如权利要求1所述的旋转角度传感器系统，其中相对于角度传感器的磁场方位的旋转的变化与可移动结构的旋转位置的变化成比例。3.如权利要求1所述的旋转角度传感器系统，其中相对于角度传感器的磁场模式的场角度对应于可移动结构的旋转位置。4.如权利要求1所述的旋转角度传感器系统，其中所述可移动结构的旋转位置是可移动结构的角度位置。5.如权利要求1所述的旋转角度传感器系统，其中所述角度传感器包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为基于所述至少一个信号计算可移动结构的旋转位置。6.如权利要求1所述的旋转角度传感器系统，其中所述角度传感器是霍尔传感器，所述霍尔传感器被配置为测量磁场模式的场强度并且基于测量的场强度产生所述至少一个信号。7.如权利要求1所述的旋转角度传感器系统，其中所述角度传感器是xMR传感器，所述xMR传感器被配置为测量磁场方位并且基于测量的磁场方位产生所述至少一个信号。8.如权利要求1所述的旋转角度传感器系统，其中所述角度传感器包括至少一个处理器，所述至少一个处理器被配置为基于所述至少一个信号计算与可移动结构的旋转位置相关的旋转位置信息，并且其中所述旋转位置信息包括可移动结构的角度位置、可移动结构的角速度或可移动结构的角加速度中的至少一个。9.如权利要求1所述的旋转角度传感器系统，其中所述磁体和角度传感器中的所述第一个被布置在旋转构件上，并且被配置为随着所述旋转构件旋转而围绕旋转的轴线旋转。10.如权利要求9所述的旋转角度传感器系统，其中所述磁体和角度传感器中的所述第二个被布置在固定构件上，从而所述磁体和角度传感器中的所述第二个位于所述磁体和角度传感器中的所述第一个附近并且在旋转上被固定。11.如权利要求9所述的旋转角度传感器系统，其中所述旋转构件是在第一端耦合到可移动结构并且在第二端耦合到磁体和角度传感器中的所述第一个的机械臂，其中所述机械臂被配置为基于可移动结构的移动而围绕旋转的轴线旋转，从而随着机械臂围绕旋转的轴线旋转，相对于角度传感器的磁场方位变化。12.如权利要求9所述的旋转角度传感器系统，其中所述旋转构件被耦合到与可移动结构耦合的铰链组件的旋转部分...

【专利技术属性】
技术研发人员：L艾希里德勒，P斯拉马，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE