磁性角度传感器设备及操作的方法技术

本公开的实施例涉及磁性角度传感器设备，包括：第一组磁性角度传感器和第二组磁性角度传感器，其中第一组磁性角度传感器和第二组磁性角度传感器位于沿直线的不同位置上，其中第一组磁性角度传感器包括至少一个第一类型角度传感器和至少一个第二类型角度传感器，其中第二组磁性角度传感器包括至少一个第一类型角度传感器和至少一个第二类型角度传感器，其中第一类型角度传感器是敏感的，以检测第一方向上的第一磁场分量，并且第二类型角度传感器是敏感的，以检测第二方向上的第二磁场分量，其中组合的旋转角度基于经检测的第一磁场分量和经检测的第二磁场分量被确定。

Magnetic angle sensor equipment and operation method

The disclosed embodiment relates to a magnetic angle sensor device, which comprises a first group of second groups of magnetic angle sensor and magnetic angle sensor, wherein the first set of magnetic angle sensor and second sets of magnetic angle sensor is located along different lines on the first set of magnetic angle sensor includes at least a first type angle sensor and at least one second types of angle sensor, of which second groups of magnetic angle sensor includes at least a first type angle sensor and at least one of the second types of angle sensor, wherein the first type of angle sensor is sensitive to the magnetic field, the first component detecting a first direction, and second types of angle sensor is sensitive, with second magnetic field components detected in second directions the rotation angle which based on the combination of the first component and the magnetic field detection The measured second magnetic field components are determined.

【技术实现步骤摘要】
磁性角度传感器设备及操作的方法
技术介绍
本专利技术的实施例涉及允许确定轴的旋转位置或运动的磁性角度传感器布置。
技术实现思路
第一实施例涉及一种磁性角度传感器设备，包括：-第一组磁性角度传感器和第二组磁性角度传感器，-其中第一组磁性角度传感器和敌人组磁性角度传感器位于沿直线不同的位置上，-其中第一组磁性角度传感器包括至少一个第一类型角度传感器和至少一个第二类型角度传感器，-其中第二组磁性角度传感器包括至少一个第一类型角度传感器和至少一个第二类型角度传感器，-其中第一类型角度传感器是敏感的，以检测第一方向上的第一磁场分量，并且第二类型角度传感器是敏感的，以检测第二方向上的第二磁场分量，-其中基于经检测的第一磁场分量和经检测的第二磁场分量，确定组合的旋转角度。第二实施例涉及一种磁性传感器设备，包括：-第一组磁性角度传感器和第二组磁性角度传感器，-其中第一组磁性角度传感器和第二组磁性角度传感器被彼此分隔布置，-其中第一组磁性角度传感器包括至少一个第一类型角度传感器和至少一个第二类型角度传感器，-其中第二组磁性角度传感器包括至少一个第一类型角度传感器和至少一个第二类型角度传感器，-其中第一组磁性角度传感器中的至少一个第一类型角度传感器基于第一位置处的磁场Bx确定第一信号，-其中第二组磁性角度传感器中的至少一个第一类型角度传感器基于第二位置处的磁场Bx确定第二信号，-其中第一组磁性角度传感器中的至少一个第二类型角度传感器基于第三位置处的磁场By确定第三信号，-其中第二组磁性角度传感器中的至少一个第二类型角度传感器基于第四位置处的磁场By确定第四信号。第三实施例涉及一种用于由磁性角度传感器设备确定组合的旋转角度的方法，-其中磁性角度传感器设备包括-第一组磁性角度传感器和第二组磁性角度传感器，-其中第一组磁性角度传感器和第二组磁性角度传感器位于沿直线不同的位置上，-其中第一组磁性角度传感器包括至少一个第一类型角度传感器和至少一个第二类型角度传感器，-其中第二组磁性角度传感器包括至少一个第一类型角度传感器和至少一个第二类型角度传感器，-其中该方法包括-由第一类型角度传感器检测第一方向上的第一磁场分量，-由第二类型角度传感器检测第二方向上的第二磁场分量，-基于经检测的第一磁场分量和经检测的第二磁场分量，确定组合的旋转角度。第四实施例涉及一种用于由磁性角度传感器设备确定组合的旋转角度的方法，-其中磁性角度传感器设备包括-第一组磁性角度传感器和第二组磁性角度传感器，-其中第一组磁性角度传感器和第二组磁性角度传感器被彼此分隔布置，-其中第一组磁性角度传感器包括至少一个第一类型角度传感器和至少一个第二类型角度传感器，-其中第二组磁性角度传感器包括至少一个第一类型角度传感器和至少一个第二类型角度传感器，-其中该方法包括-由第一组磁性角度传感器的至少一个第一类型角度传感器基于第一位置处的磁场Bx确定第一信号，-由第二组磁性角度传感器的至少一个第一类型角度传感器基于第二位置处的磁场Bx确定第二信号，-由第一组磁性角度传感器的至少一个第二类型角度传感器基于第三位置处的磁场By确定第三信号，-由第二组磁性角度传感器的至少一个第二类型角度传感器基于第四位置处的磁场By确定第四信号，-确定第一信号与第二信号之间的第一差值，-确定第三信号与第四信号之间的第二差值，-基于第一差值和第二差值，确定轴的组合的旋转角度。第五实施例涉及一种可直接加载到数字处理设备的存储器中的计算机程序产品，其包括用于执行如本文描述的方法的步骤的软件代码部分。第六实施例涉及计算机可读介质，其具有适于使计算机系统执行如本文描述的方法的计算机可执行指令。附图说明参考附图示出并阐述实施例。附图用于阐述基本原理，所以只阐述了用于理解基本原理所需的方面。附图不按比例绘制。在附图中，相同的附图标记表示相同的特征。图1示出了包括被布置用于围绕旋转轴线旋转的轴的示例性解决方案，其中永磁铁布置在(固定到)该轴上并在磁性角度传感器设备上方旋转；图2示出了基于图1的具有不同角度传感器设备的备选实施例；图3示出了基于图2的另一实施例，其现在包括两个分离的角度传感器设备。具体实施方式本文描述的示例具体涉及磁性角度传感器，其中永磁铁附接到可旋转轴，并且磁场传感器被置于旋转轴线上并且与该磁铁邻近。磁性角度传感器检测沿直径方向指向的可旋转磁场，以及据此推断轴的旋转位置。可以使用各种传感器，例如各向异性磁电阻器(AMR)、巨磁电阻器(GMR)、隧道磁电阻器(TMR)、霍尔效应器件(例如霍尔板、垂直霍尔效应器件)或MAG-FET(磁敏场效应晶体管，例如，分裂漏极MAG-FET)。在[1997年6月16日至19日、IEEE在芝加哥举办的1997年国际“固态传感器和致动器”会议，M.Metz等人提出的：“在单个芯片上使用四个霍尔器件的无接触角度测量”(M.Metz,etal.:ContactlessAngleMeasurementUsingFourHallDevicesonSingleChip,1997InternationalConferenceonSolid-StateSensorsandActuators,Chicago,June16-19,1997,IEEE)]描述了在单个芯片上使用四个霍尔器件的示例性无接触角度测量设备。z分量被称为与轴的旋转轴线平行(或沿轴本身)的分量，x-y平面垂直于轴的旋转轴线。x-y-z分量跨越笛卡尔坐标系。本文参考的示例具体涉及检测磁场x分量的磁场传感器。因此，磁场传感器可以包括霍尔板(也称为HHall)和/或具有对需要确定的磁场敏感的y-z平面的MAG-FET。在直径方向(即在y方向)中(基本上)均匀磁化的永磁铁的的磁场的z分量继而在磁场传感器的管芯的主表面(其对应于x-y平面)上确定，其基本上类似于倾斜平面。然而，z分量的表面不是一个精确的平面；它只在距离旋转轴线小距离内是一个平面。在与旋转轴线相距更远的距离(例如1mm至3mm)处，它稍微偏离平面，并且该表面表现出一些曲率，这导致实际角度传感系统中的角度误差。在沿着z分量的磁场Bz是近似平面的情况下，适用：Ba(x，y)＝C·y+O(xa，ya)其中O(x3，y3)是指在x-y距离中具有3阶主项的小曲率部分。C表示：指示磁铁材料的强度并且还包含磁铁的几何细节的比例常数。永磁铁以角度在轴上旋转。这导致以及x＝R·cosψ，y＝R·sinψ以下适用：这对应于纯正弦波，以及如果磁场Bz偏离平面，则会导致产生角度误差的高次谐波。已知的解决方案通过引入更多数量的角度传感器(即，至少八个传感元件)来应对这些高次谐波，其中所有传感元件需要被提供信号线并利用信号线分接，这些信号线根据旋转电流机制周期性地被交换、以消除进一步需要大量MOS开关的偏移误差。这样导致使用芯片上较大空间的电路，而这进一步产生寄生电容、电感和电阻，并且需要大量的电力。然而，本文给出的示例提供了使用较少数量角度传感器的更高效解决方案，并且其允许减少或消除磁性干扰场。Bz平面的定向由梯度dBz/dx和dBz/dy给出，即这些梯度之间的arctan(反正切)提供了Bz平面的角度，即将会有利地知道在旋转轴线上位置处的这些梯度。然而，归因于角度传感器的放置，在传感器和旋本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁性角度传感器设备，包括：‑第一组磁性角度传感器和第二组磁性角度传感器，‑其中所述第一组磁性角度传感器和所述第二组磁性角度传感器位于沿直线的不同位置上，‑其中所述第一组磁性角度传感器包括至少一个第一类型角度传感器和至少一个第二类型角度传感器，‑其中所述第二组磁性角度传感器包括至少一个第一类型角度传感器和至少一个第二类型角度传感器，‑其中所述第一类型角度传感器是敏感的，以检测第一方向上的第一磁场分量，并且所述第二类型角度传感器是敏感的，以检测第二方向上的第二磁场分量，‑其中组合的旋转角度基于经检测的所述第一磁场分量和经检测的所述第二磁场分量被确定。

【技术特征摘要】
2016.09.28 DE 102016118390.31.一种磁性角度传感器设备，包括：-第一组磁性角度传感器和第二组磁性角度传感器，-其中所述第一组磁性角度传感器和所述第二组磁性角度传感器位于沿直线的不同位置上，-其中所述第一组磁性角度传感器包括至少一个第一类型角度传感器和至少一个第二类型角度传感器，-其中所述第二组磁性角度传感器包括至少一个第一类型角度传感器和至少一个第二类型角度传感器，-其中所述第一类型角度传感器是敏感的，以检测第一方向上的第一磁场分量，并且所述第二类型角度传感器是敏感的，以检测第二方向上的第二磁场分量，-其中组合的旋转角度基于经检测的所述第一磁场分量和经检测的所述第二磁场分量被确定。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述直线平行于旋转轴线或者位于所述旋转轴线上，其中轴围绕所述旋转轴线可旋转，并且其中磁场源被连接到所述轴，其中所述磁场源提供所述第一磁场分量和所述第二磁场分量的至少一部分。3.根据权利要求2所述的设备，其中所述磁场源包括至少一个永磁铁。4.根据权利要求2所述的设备，其中所述第一组磁性角度传感器和所述第二组磁性角度传感器位于距所述磁场源不同的z位置处，其中每个z位置被定义为从所述磁性角度传感器的所述位置垂直投影到所述旋转轴线上的垂直位置。5.根据权利要求2所述的设备，其中所述直线平行于所述旋转轴线或者位于所述旋转轴线上，或者所述直线和所述旋转轴线之间的角度在-10°至+10°之间。6.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一方向基本上正交于所述第二方向。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一方向和所述第二方向跨越基本上正交于所述直线的平面。8.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一类型角度传感器包括以下项中的至少一项：-霍尔板，-MAG-FET。9.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二类型角度传感器包括以下项中的至少一项：-各向异性磁电阻(AMR)，-巨磁电阻(GMR)，-隧道磁电阻(TMR)，-垂直霍尔效应器件。10.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一类型角度传感器和所述第二类型角度传感器包括以下项中的至少一项：-各向异性磁电阻(AMR)，-巨磁电阻(GMR)，-隧道磁电阻(TMR)，-垂直霍尔效应器件，-霍尔板，-MAG-FET。11.根据权利要求1所述的设备，其中，所述组合的旋转角度基于下述被确定：所述第一组角度传感器中的所述第一类型角度传感器与所述第二组角度传感器中的所述第一类型角度传感器之间的第一差值，以及所述第一组角度传感器中的所述第二类型角度传感器与所述第二组角度传感器中的所述第二类型角度传感器之间的第二差值。12.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一组磁性角度传感器被布置在第一芯片上，并且所述第二组磁性角度传感器被布置在第二芯片上。13.根据权利要求1所述的设备，其中所述第一组磁性角度传感器和所述第二组磁性角度传感器被布置在单个芯片上。14.根据权利要求1所述的设备，包括：-具有主表面的半导体基板，-其中所述第一类型角度传感器布置为使得所述第一方向垂直于所述主表面，-其中所述第二类型角度传感器布置为使得所述第二方向平行于所述主表面。15.根据权利要求14所述的设备，其中所述第一组磁性角度传感器中的所述至少一个第一类型角度传感器和所述第二组磁性角度传感器中的所述至少一个第一类型角度传感器被布置在所述基板上，使得所述第一组磁性角度传感器中的所述至少一个第一类型角度传感器和所述第二组磁性角度传感器中的所述至少一个第一类型角度传感器的重心位于与所述主表面平行的线上，其中所述第一组磁性角度传感器中的所述至少一个第一类型角度传感器和所述第二组磁性角度传感器中的所述至少一个第一类型角度传感器的所述重心不重合。16.根据权利要求15所述的设备，其中所述第一组磁性角度传感器中的所述至少一个第一类型角度传感器和所述第二组磁性角度传感器中的所述至少一个第一类型角度传感器的所述重心位于所述直线上，并且被间隔开至少0.5mm。17.根据权利要求14所述的设备，其中所述第一组磁性角度传感器中的所述至少一个第二类型角度传感器和所述第二组磁性角度传感器中的所述至少一个第二类型角度传感器被布置在所述基板上，使得所述第一组磁性角度传感器中的所述至少一个第二类型角度传感器和所述第二组磁性角度传感器中的所述至少一个第二类型角度传感器的所述重心位于一条线上，其中所述第一组磁性角度传感器中的所述至少一个第二类型角度传感器和所述第二组磁性角度传感器中的所述至少一个第二类型角度传感器的所述重心不重合。18.根据权利要求17所述的设备，其中所述第一组磁性角度传感器中的所述至少一个第二类型角度传感器和所述第二组磁性角度传感器中的所述至少一个第二类型角度传感器的所述重心位于所述直线上，并且被间隔开至少0.5mm。19.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·奥塞勒克纳，
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