传感器、组装传感器的方法和传感系统技术方案

本发明专利技术提供了一种传感器、组装传感器的方法和传感系统。传感器包括：铁磁屏蔽；绕着该铁磁屏蔽的外部放置的至少一个传感器线圈；以及位于该铁磁屏蔽内的电子模块，该电子模块被配置为至少部分地基于对该至少一个传感器线圈内感应的信号的测量，确定该传感器的位置和/或方向。本发明专利技术提供的传感器、组装传感器的方法和传感系统，其铁磁屏蔽可以保护至少一个线圈免遭受电子模块产生的磁场，从而提高传感器的灵敏度。

【技术实现步骤摘要】
传感器、组装传感器的方法和传感系统
本专利技术涉及传感器，更具体地，涉及感应式位置传感器(inductivepositionsensors)。
技术介绍
位置跟踪系统在许多应用例如虚拟现实、可穿戴设备、医疗设备和物联网连接设备中变得越来越流行。当前的应用通常使用全球定位系统(globalpositioningsystem，GPS)或基于光的传感器来确定设备的位置。这些应用可以使用位置跟踪系统所提供的信息，例如使用户在沉浸式虚拟环境中移动、将病人的运动告知监控系统或对一系列运动锻炼提供反馈。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种传感器、组装传感器的方法和传感系统，以解决传统位置传感器会受到其电子器件和电源的不利影响的问题。根据至少一个实施方式，提供了一种传感器，包括：铁磁屏蔽；绕着该铁磁屏蔽的外部放置的至少一个传感器线圈；以及位于该铁磁屏蔽内的电子模块，该电子模块被配置为至少部分地基于对该至少一个传感器线圈内感应的信号的测量，确定该传感器的位置和/或方向。根据至少一个实施方式，提供了一种组装传感器的方法，该方法包括：将至少两个铁磁片彼此附接；将至少一个第三铁磁片附接到已经附接的该至少两个铁磁片上，以形成铁磁屏蔽，其中在该铁磁屏蔽内具有电子模块；以及绕着该铁磁屏蔽布置至少第一线圈。根据至少一个实施方式，提供了一种组装传感器的方法，该方法包括：将电子模块插入容器中；在该容器的表面上沉淀铁磁材料；以及绕着该容器和该铁磁材料布置至少第一线圈。根据至少一个实施方式，提供了一种传感系统，包括：基站，被配置为发射磁场；以及传感器。该传感器包括：铁磁屏蔽；绕着该铁磁屏蔽的外部放置的至少一个传感器线圈；以及位于该铁磁屏蔽内的电子模块，该电子模块被配置为至少部分地基于对该磁场在该至少一个传感器线圈内感应的信号的测量，确定该传感器的位置和/或方向。本专利技术提供的传感器、组装传感器的方法和传感系统，其铁磁屏蔽可以保护至少一个线圈免遭受电子模块产生的磁场，从而提高传感器的灵敏度。在阅读各个附图中例示的优选实施例的如下详细描述之后，本专利技术的这些和其他目的对本领域技术人员来说无疑将变得显而易见。附图说明图1示出了位置传感系统的实施方式。图2示出了位置传感器的实施方式。图3示出了位置传感器的框图。图4示出了通过组装铁磁屏蔽形成位置传感器的方法。图5示出了组装位置传感器方法的方法。图6示出了通过添加铁氧体材料到容器的表面以形成铁磁屏蔽来组装位置传感器的另一种方法。图7示出了球形的3D位置传感器的示意图。图8A示出了圆柱形状的2D位置传感器的示意图。图8B示出了圆柱形状的3D位置传感器的示意图。图8C示出了圆柱形状的3D位置传感器的示意图。具体实施方式传统的位置传感器会受到其电子器件和电源的不利影响。例如，内部电池的交流充电可能会在位置传感器的传感器线圈内引起涡流(eddycurrent)，由于增加了传感器线圈内的噪音导致传感器的灵敏度降低。位置传感器的一个额外的挑战是如何让它们适当小而适用于各种各样的应用，如虚拟现实或医疗监测。磁感应位置传感器通常利用线圈以及独立分离的电子器件来处理线圈中的信号，线圈通常占用较大的体积空间来增加其灵敏性。先前的解决方案不精确或占用较大体积，使得它们不适合于许多应用。使位置传感器占用的体积最小化能够使得位置传感器更容易集成到应用中或被用户使用。例如，在例如可穿戴设备应用、医疗设备、虚拟现实系统或物联网连接设备中希望位置传感器占用的体积可以最小化。磁位置感测方法利用基站发射磁场。位置传感器包括至少一个线圈，该线圈可以检测基站生成的磁场。传感器可以测量至少一个线圈内信号的强度，以确定其在磁场内的位置。线圈的数量可以确定用于确定传感器位置的维度数量，传感器也可以使用线圈中的信号强度来确定其相对于基站的方向。该至少一个线圈可以绕着铁磁屏蔽(ferromagneticshield)放置，从而铁磁屏蔽可以作为至少一个线圈的通量集中器(fluxconcentrator)。此外，铁磁屏蔽可以包含位置传感器的电子模块。绕着电子模块提供铁磁屏蔽可以保护至少一个线圈免遭受电子模块产生的磁场，从而提高灵敏度。在一些实施方式，基站发射磁场，位置传感器通过测量磁场检测其三维位置和/或方向。位置传感器可以具有三个传感器线圈，以感测在三维空间中磁场的分量。位置传感器可以基于测量的磁场来计算其位置和/或方向，并将此信息传送给位置传感系统或另一个设备(如附接的或配对的设备)。在描述位置传感器的实施方式之前，将描述示例的位置传感系统。图1示出了位置传感系统100的实施方式。位置传感系统100可以包括基站10、线圈中心(coilhub)4和位置传感器6。基站10可以包括通过任何合适的有线或无线通信协议与位置传感器6进行通信的通信模块1。基站10可以包括处理单元3，其中处理单元3可以包括用于控制基站10的一个或多个处理器。基站10可以与至少一个线圈5通信。至少一个线圈5由电信号驱动以产生磁场7。在一些实施方式中，至少一个线圈5包括三个或更多个线圈以产生三维的磁场7。位置传感器6可以感测由至少一个线圈5生成的磁场7，以检测其位置和/或方向。至少一个线圈5可以以多种方式生成合适的磁场7。举例而言，三个线圈可以被定向为分别在X方向、Y方向和Z方向上产生磁场。三个线圈可以是时分复用(time-multiplexed)的，如此一次只激励三个线圈中的一个线圈。例如，X线圈可以被激励一段时间，然后Y线圈被激励一段时间，接着Z线圈再被激励一段时间。位置传感器6可以与通信模块1进行通信，以同步磁场生成和检测的时间，因此位置传感器6知晓在每个时间段哪个线圈正在被激励。位置传感器6可以包括被定向在三个不同方向的线圈以检测磁场。分析在每个时间段每个传感器线圈检测的磁场强度使得能够在三维空间中定位位置传感器6和/或确定位置传感器6的方向。作为另外一个示例，可以同时但以不同频率激励三个线圈5中的每个线圈。位置传感器6可以分析在每个频率由相应传感器线圈接收的信号的强度，来确定位置传感器6的位置和/或方向。该至少一个线圈5可以位于与基站10通信的线圈中心4中。将至少一个线圈5定位在单独的线圈中心中能够为定位该至少一个线圈5带来灵活性。在一些实施方式中，至少一个线圈5可以定位在基站10内。如上所述，位置传感器6可以测量磁场7并处理测量信息来计算其在磁场内7的位置和/或方向。感测的位置和/或方向数据可以通过位置传感器6发送到基站10的通信模块1，因此位置传感系统100可以利用位置传感器6的位置和/或方向相关的信息。在一些实施方式中，位置传感器6可以发送器感测的位置和/或方向数据至另一个设备，以便在应用中应用该数据。例如，如果位置传感器6用于监视病人，则位置传感器6可以嵌入到病人衣服，并将它感测的位置发送给病人监控系统。病人监控系统可以基于病人的位置采取适当的行动，例如如果病人开始移动或移动到授权以外的区域则生成警报通知护士或医疗主管。在一些实施方式中，位置传感器6可以将相关信息传送给移动设备。移动设备可以收集相关信息，通过网络(如，互联网)发送相关信息给服务提供商、分析该相关信息和/或提供信息(例如指导和/或警报)给用户。在辅助指导应用中，例如，位置传感器6可以由用户穿戴并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种传感器，包括：铁磁屏蔽；绕着该铁磁屏蔽的外部放置的至少一个传感器线圈；以及位于该铁磁屏蔽内的电子模块，该电子模块被配置为至少部分地基于对该至少一个传感器线圈内感应的信号的测量，确定该传感器的位置和/或方向。

【技术特征摘要】
2016.02.23 US 62/298,512;2017.02.16 US 15/434,3151.一种传感器，包括：铁磁屏蔽；绕着该铁磁屏蔽的外部放置的至少一个传感器线圈；以及位于该铁磁屏蔽内的电子模块，该电子模块被配置为至少部分地基于对该至少一个传感器线圈内感应的信号的测量，确定该传感器的位置和/或方向。2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，该至少一个传感器线圈包括第一传感器线圈和第二传感器线圈。3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，该至少一个传感器线圈进一步包括第三传感器线圈。4.根据权利要求3所述的传感器，其特征在于，该第一传感器线圈、该第二传感器线圈和该第三传感器线圈彼此正交。5.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，该铁磁屏蔽包括两个或更多个铁磁材料片。6.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，该传感器进一步包括该铁磁屏蔽中的孔径，该孔径允许导体穿过该铁磁屏蔽电连接到该电子模块。7.根据权利要求6所述的传感器，其特征在于，该导体包括天线。8.根据权利要求6所述的传感器，其特征在于，该导体允许该至少一个传感器线圈中的一个或多个传感器线圈通过该孔径电连接到该电子模块。9.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，该电子模块包括存储设备。10.根据权利要求9所述的传感器，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：弗拉迪米尔·亚历山大·穆拉托夫，许大山，
申请(专利权)人：联发科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71