用于非接触线性位置检测的传感器装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于非接触线性位置检测的传感器装置，具有：标靶，包括沿测量路径延伸的测量值发送器；磁场传感器，其与测量值发送器间隔且沿测量路径可相对移动地布置并且至少部分地覆盖测量值发送器。在此，测量值发送器被构造成可导磁，磁场传感器包括载体，其具有至少一个测量值接收器和至少一个永磁体，至少一个测量值接收器具有二维或三维的检测区域，至少一个永磁体产生局部磁场，局部磁场的磁通量被引入到测量值发送器中，测量值发送器具有器件，其适于根据磁场传感器沿测量路径的当前位置而影响所引入的磁通量，至少一个测量值接收器检测磁场的当前方向，评估和控制单元评估磁场的当前方向，以用于确定磁场传感器相对于测量路径的当前位置。

Sensor device for non-contact linear position detection

The present invention relates to a sensor device for non-contact linear position detection, comprising a target, including a measurement value transmitter extending along a measurement path, a magnetic field sensor, which is spaced from the measurement value transmitter and can be arranged relatively movably along the measurement path and at least partially covers the measurement value transmitter. Here, the value transmitter is constructed to be magnetic permeable, and the magnetic field sensor includes a carrier having at least one value receiver and at least one permanent magnet, at least one value receiver having a two-dimensional or three-dimensional detection region, at least one permanent magnet producing a local magnetic field, and the magnetic flux of the local magnetic field is introduced into the measurement. In a value transmitter, the value transmitter has a device adapted to influence the introduced magnetic flux according to the current position of the magnetic field sensor along the measurement path, at least one value receiver detects the current direction of the magnetic field, and the evaluation and control unit evaluates the current direction of the magnetic field for determining the magnetic field sensor relative to it. Measure the current position of the path.

【技术实现步骤摘要】
用于非接触线性位置检测的传感器装置
本专利技术涉及用于非接触线性位置检测的传感器装置。
技术介绍
利用磁场的线性位置传感器基本上是已知的。存在磁传感器，磁传感器可以检测到与磁体的距离或与磁体的侧向位移。在这种磁传感器中可能视为不利的是，磁传感器只有非常有限的测量范围(<2cm)或需要非常强或非常大的磁体以覆盖更长的测量路径。然而也可以使用多个这样的磁传感器来覆盖更大的测量范围。在某些情况下，需要对脉冲进行计数，这就需要用另一种方法或另一端部传感器或基准点传感器对磁传感器进行编号。此外，从现有技术已知基于涡流原理的具有用于非接触路径检测的涡流线圈的传感器装置。线圈通过由金属制成的标靶而电加载，使得至少三个线圈的振荡频率改变，从而可以从频率变化中导出线性位置。例如从DE102004033083A1已知用于连续的路径测量或角度测量的涡流传感器。涡流传感器包括传感器和能够导电的发送器，其中传感器包括至少一个线圈以用于在能够导电的发送器中产生涡流。传感器和发送器可以在运动方向上彼此相对移动。通过以下方式可以实现时间连续的路径测量或角度测量，即，该发送器具有能够导电的轨道，该轨道被构造成使得当沿着运动方向扫描轨道时，线圈的复阻抗会连续变化。
技术实现思路
具有根据本专利技术的特征的用于非接触线性位置检测的传感器装置具有的优点是，使用简单构造的标靶和商业上通用的测量值接收器进行位置检测。因此，使用唯一的磁场传感器和简单构造的标靶，可以提供简单的和成本低廉的用于非接触线性位置检测的传感器装置。由于磁场传感器可供几乎每个规格使用，因此投资成本非常低。另外，根据本专利技术的用于非接触线性位置检测的传感器装置的实施方式可以很容易地扩展到10cm至30cm的大测量范围上。此外，传感器信息在接通后直接可供使用，而无需基准参量或增量式发送器，这对大多数汽车应用都是有利的。此外，有利地，可以容易使用许多不同的配置和设计，具有至少一个磁场传感器(该磁场传感器具有二维或三维的检测区域)以及具有带有不同灵敏度和有效范围的不同目标形式。这能够轻松适应不同的应用。磁敏原理的一般优点是对高频干扰(RFEMI)的基本免疫力。本专利技术的实施方式提出一种用于非接触线性位置检测的传感器装置，具有：标靶，标靶包括沿着测量路径延伸的测量值发送器；以及磁场传感器，磁场传感器与测量值发送器间隔并且沿着测量路径能够相对移动地进行布置并且至少部分地覆盖测量值发送器。在这里，测量值发送器被构造成能够导磁，并且磁场传感器包括载体，载体具有至少一个测量值接收器和至少一个永磁体，至少一个测量值接收器具有二维或三维的检测区域，至少一个永磁体产生局部磁场，局部磁场的磁通量被引入到测量值发送器中，其中测量值发送器具有器件，器件适合于根据该磁场传感器沿着测量路径的当前位置而影响所引入的磁通量，其中至少一个测量值接收器检测磁场的当前方向，并且其中评估和控制单元评估磁场的当前位置，以用于确定磁场传感器相对于测量路径的当前位置。测量值发送器的铁磁材料(例如钢)被选择成使得铁磁材料不会被所述至少一个永磁体磁化。由此可以以有利的方式防止磁场传感器漂移或显示滞后效应。在本文中，评估和控制单元可以被理解为电仪器(例如控制器)或者可以处理或评估所检测到的传感器信号的结构组件。此外，评估和控制单元也可以集成到磁场传感器或测量值接收器中。评估和控制单元可以具有至少一个接口，该接口能够以硬件方式/或以软件方式构造。在以硬件方式的构造中，接口能够例如是包含了评估和控制单元的各种功能的所谓的系统ASIC的一部分。也可能的是，接口是固有的集成电路或至少部分地包括分立的结构元件。在以软件形式的构造中，接口能够是软件模块，例如在微控制器上除了其它软件模块外还存在该软件模块。也有利的是一种具有程序代码的计算机程序产品，计算机程序产品存储在机器可读的载体上，例如半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器，并且当评估和控制单元运行该程序时用于执行评估。在本文中，测量值接收器被理解为一种结构单元，该结构单元包括至少一个传感器元件，该传感器元件直接或间接地检测物理参量或物理参量的变化，并且优选地将其转换为电传感器信号。通过以下列举的措施和改型，对上述的用于非接触线性位置检测的传感器装置的有利改进是可行的。尤其有利的是，测量值发送器可以具有至少一个气隙，该气隙具有预设的宽度和长度，该气隙的纵向方向以预设角度相对于测量路径延伸。这实现标靶的特别简单的设计，该标靶例如被设计为具有槽的钢板，该槽具有预设的长度和宽度。通过使用多个测量值接收器或多个气隙能够进一步改善检测，以提高分辨率、工作区域或对外部场的免疫力。在传感器装置的一个有利的构造方案中，所述至少一个测量值接收器在气隙下方以在气隙的第一边缘处的初始位置和在气隙的第二边缘处的终止位置来检测磁场的方向，并且能够沿着测量路径在气隙的宽度上从初始位置向终止位置移动，并且能够在气隙的宽度上检测磁场的方向。所述至少一个测量值接收器能够例如被构造为霍尔传感器元件或GMR传感器元件或AMR传感器元件。这种传感器元件成本低廉地作为足够数量的批量产品可供使用。此外，所述至少一个测量值接收器能够布置在载体的朝向测量值发送器的表面上。在传感器装置的另外的有利构造方案中，可以在所述至少一个测量值接收器和测量值发送器之间布置间隔件。间隔件将测量值接收器与测量值发送器分开，并且有利地保护测量值接收器免受环境影响，如免受水、灰尘、油等影响。在传感器装置的另一有利构造方案中，在所述至少一个测量值接收器下方，在载体的背离于测量值发送器的表面上，布置有永磁体。另外，永磁体可以覆盖所述至少一个测量值接收器和气隙，其中两个磁导体朝测量值发送器的方向引导磁通量。在传感器装置的一个备选的构造方案中，两个永磁体可以侧向地在所述至少一个测量值接收器旁边集成到载体中并且朝测量值发送器的方向对齐。此外，在载体的背离于测量值发送器的表面上布置有磁导体，并且该磁导体将两个永磁体彼此连接并且覆盖气隙。在传感器装置的另一备选构造方案中，在所述至少一个测量值接收器下方的永磁体可以被集成到载体中。此外，所述至少一个测量值接收器可以覆盖该永磁体，其中在载体的背离于测量值发送器的表面上布置有磁导体，并且该磁导体覆盖测量值接收器和气隙。在传感器装置的另一备选构造方案中，永磁体沿着测量路径的方向在所述至少一个测量值接收器前方或后方集成到载体中并且覆盖气隙。此外，在永磁体下方，在载体的背离于测量值发送器的表面上布置有磁导体，并且该磁导体覆盖永磁体和气隙。在附图中示出本专利技术的实施例并且在随后的说明中更加详细地阐释本专利技术的实施例。在附图中，相同的附图标记指代实施相同的或类似的功能的组件或元件。附图说明图1示出了用于非接触线性位置检测的根据本专利技术的传感器装置的实施例的示意图。图2示出了用于非接触线性位置检测的根据本专利技术的传感器装置的第一实施例的示意剖视图，具有在初始位置处的磁场传感器的第一实施例。图3示出了根据本专利技术的传感器装置的第一实施例的示意剖视图，具有在中间位置处的磁场传感器的第一实施例。图4示出了根据本专利技术的传感器装置的第一实施例的示意剖视图，具有在终止位置处的磁场传感器的第一实施例。图5示出了用于非接触线性位置检测的根据本专利技术的传感器装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于非接触线性位置检测的传感器装置(1、1A、1B、1C、1D)，具有：标靶(3)，所述标靶包括沿着测量路径(M)延伸的测量值发送器(4)；以及磁场传感器(10、10A、10B、10C、10D)，所述磁场传感器与所述测量值发送器(4)间隔并且沿着所述测量路径(M)能够相对移动地布置并且至少部分地覆盖所述测量值发送器(4)，其特征在于，所述测量值发送器(4)被构造成能够导磁，并且所述磁场传感器(10、10A、10B、10C、10D)包括载体(14A、14B、14C、14D)，所述载体具有至少一个测量值接收器(12)和至少一个永磁体(16A、16B、16C、16D)，所述至少一个测量值接收器具有二维或三维的检测区域，所述至少一个永磁体产生局部磁场(7A、7B、7C、7D)，所述局部磁场的磁通量被引入到所述测量值发送器(4)中，其中所述测量值发送器(4)具有器件(5)，所述器件适合于根据所述磁场传感器(10、10A、10B、10C、10D)沿着所述测量路径(M)的当前位置(A、A'、A”)而影响所引入的磁通量，其中所述至少一个测量值接收器(12)检测所述磁场(7A、7B、7C、7D)的当前方向(R)，并且其中评估和控制单元评估所述磁场(7A、7B、7C、7D)的当前方向(R)，以用于确定所述磁场传感器(10、10A、10B、10C、10D)相对于所述测量路径(M)的当前位置(A、A'、A”)。...

【技术特征摘要】
2017.03.31 DE 102017205472.71.一种用于非接触线性位置检测的传感器装置(1、1A、1B、1C、1D)，具有：标靶(3)，所述标靶包括沿着测量路径(M)延伸的测量值发送器(4)；以及磁场传感器(10、10A、10B、10C、10D)，所述磁场传感器与所述测量值发送器(4)间隔并且沿着所述测量路径(M)能够相对移动地布置并且至少部分地覆盖所述测量值发送器(4)，其特征在于，所述测量值发送器(4)被构造成能够导磁，并且所述磁场传感器(10、10A、10B、10C、10D)包括载体(14A、14B、14C、14D)，所述载体具有至少一个测量值接收器(12)和至少一个永磁体(16A、16B、16C、16D)，所述至少一个测量值接收器具有二维或三维的检测区域，所述至少一个永磁体产生局部磁场(7A、7B、7C、7D)，所述局部磁场的磁通量被引入到所述测量值发送器(4)中，其中所述测量值发送器(4)具有器件(5)，所述器件适合于根据所述磁场传感器(10、10A、10B、10C、10D)沿着所述测量路径(M)的当前位置(A、A'、A”)而影响所引入的磁通量，其中所述至少一个测量值接收器(12)检测所述磁场(7A、7B、7C、7D)的当前方向(R)，并且其中评估和控制单元评估所述磁场(7A、7B、7C、7D)的当前方向(R)，以用于确定所述磁场传感器(10、10A、10B、10C、10D)相对于所述测量路径(M)的当前位置(A、A'、A”)。2.根据权利要求1所述的传感器装置(1、1A、1B、1C、1D)，其特征在于，所述测量值发送器(12)具有至少一个气隙(5A)，所述气隙具有预设的宽度(B)和长度(L)，所述气隙的纵向方向以预设的角度相对于所述测量路径(M)延伸。3.根据权利要求2所述的传感器装置(1、1A、1B、1C、1D)，其特征在于，所述至少一个测量值接收器(12)在所述气隙(5A)下方以在所述气隙的第一边缘(5.1)处的初始位置(A')和在所述气隙(5A)的第二边缘(5.2)处的终止位置(A”)来检测所述磁场(7A、7B、7C、7D)的方向(R)，并且能够沿着所述测量路径(M)在所述气隙(5A)的宽度(B)上从所述初始位置(A')向所述终止位置(A”)移动，并且在所述气隙(5A)的宽度(B)上检测所述磁场(7A、7B、7C、7D)的方向(R)。4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器装置(1、1A、1B、1C、1D)，其特征在于，所述测量值接收...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·布克，A·克劳泽，S·莱迪希，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE