位移传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种位移传感器(1)，包括：测量值指示器(2)和至少两个分配给测量值指示器(2)的传感器单元(3、4)，其中测量值指示器(2)能够相对于传感器装置(3、4)移动，并且具有沿着测量值指示器(2)至少一次从初始值变化到最终值的特征，该特征可以通过传感器单元(3、4)检测；和评估装置(6)，被构造为根据传感器单元(3、4)检测的特征值来确定测量值指示器(2)相对于传感器单元(3、4)的位置。本发明专利技术规定，测量值指示器(2)具有至少两个在运动方向上连续布置的区段(I‑IV)，沿着所述区段，特征相应地从至少初始值变化到至少最终值，其中所述区段(I‑IV)中的变化具有不同的斜率。

Displacement sensor

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】位移传感器
本专利技术涉及一种位移传感器，具有：测量值指示器以及至少两个分配给测量值指示器的传感器单元，其中测量值指示器相对于传感器单元是可移动的，并且具有沿测量值指示器变化的特征，该特征能够通过传感器单元检测；和评估装置，被构造为根据传感器单元检测的特征值来确定测量值指示器相对于传感器单元的位置。此外，本专利技术涉及一种用于操作上述位移传感器的方法。
技术介绍
为了监测或检测线性运动或旋转运动或由此涉及的路径，已知使用磁性、电感式或电容式的传感器装置。它们分别具有测量值指示器，该测量值指示器与要检测位置的元件固定连接，还具有一个或多个传感器单元，该传感器单元磁性地、电感式地地或电容式地监测测量值指示器的位置。因为测量值指示器具有在运动方向或位移方向上变化的特征，所以借助于传感器单元可以检测测量值指示器的唯一位置，只要该特征沿着运动路径改变，使得该特征的每个特征值仅出现一次。这能够确保简单地检测测量值指示器的位置，从而确保要监测的装置。已知位移传感器的缺点在于，由于需要唯一的特征值，测量值指示器的运动范围受到限制。
技术实现思路
根据本专利技术的具有权利要求1的特征的位移传感器具有的优点是：与已知的解决方案相比，测量路径或待检测的测量值指示器的运动路径可以显著延长。根据本专利技术，测量值指示器具有至少两个在运动方向上连续布置的区段，沿着该区段，该特征相应地至少从初始值变化到至少最终值，其中该区段中的变化具有不同的斜率。如上所述，待检测的特征在测量值指示器的运动方向上从初始值变化到最终值。因此，该特征由于变化而具有斜率，该斜率可以被传感器单元检测到。该变化的斜率是由沿测量值指示器的每个位移单元的特征变化而引起(从测量值指示器的运动方向看)。这使得可以通过位移传感器检测到特征曲线(测量值指示器纵向范围上的特征值)，该特征曲线反映了斜率。通过考虑或确定当前斜率，由此实现了可以在运动方向上区分测量值指示器的多个区段。因为测量值指示器在运动方向上具有特征的不同斜率，所以根据当前检测的斜率和当前检测的特征值可以确定测量值指示器所处的精确位置，即使相应的特征值在测量值指示器的整个路径上出现多次。对此的前提是，沿着测量值指示器的运动方向多次出现的特征值位于测量值指示器的具有不同斜率的区段中，从而确保检测的特征值与斜率唯一对应，并因此与测量值指示器的一个区段唯一对应。因此，根据本专利技术的位移传感器允许在测量值指示器上存在多个区段，在这些区段中特征不同地变化，其中在每个区段中可以出现一次相应的特征值。因此，该特征例如可以沿着相应的区段始终相同地改变，也就是说从相同的初始值到相同的最终值，但是通过不同长度的路径使得特征的变化存在不同的斜率。优选地，每个区段具有相同的初始值和相同的最终值，从而使特征重复地变化。替代地，初始值和/或最终值可以不同。在任何情况下，由于不同的斜率，使得相邻区段可以具有重叠的值范围，这可以通过不同的斜率彼此区分。本专利技术的优选实施例还规定，测量值指示器的位于运动方向上的至少一个区段中的特征不会改变。这产生了所谓的钳位区域，在该钳位区域内位移传感器的传感器值不会改变。该钳位区域可以例如在测量值指示器的一端，或者例如在具有不同斜率的两个区段之间。此外优选地，从测量值指示器的运动方向上看，位移传感器的传感器单元连续地布置。因此，例如即使在测量值指示器处于静止状态下，也可以确保通过传感器单元简单且可靠地检测斜率。优选地，测量值指示器具有在测量值指示器的运动方向上改变方向的磁场作为特征，其中传感器单元被构造为检测磁场方向。在此，变化的磁场用作测量值指示器的特征，从而磁性地确定测量值指示器相对于传感器单元的位置。原则上，磁性工作的位移传感器是已知的，因此可以使用已知技术。与已知的解决方案相比，除了实际特征值之外，还检测并且评估磁场方向变化的斜率，以便确保唯一地确定测量值指示器的位置，如上所述。根据第一实施例，测量值指示器优选地可移动地安装，使得位移传感器实现为线性位移传感器。替代地，测量值指示器可旋转地安装，从而得到转动传感器，例如适合用于检测旋转角度。根据优选实施例，测量值指示器具有特别是螺旋磁化的永磁体。由此得到一体式测量值指示器，易于操作和组装。替代地，测量值指示器优选地具有多个在运动方向上彼此邻接的永磁体。由此可以实现具有磁场方向变化的不同斜率的多个区段，特别地，从运动方向上看，其中使用了具有不同纵向延伸的永磁体。本专利技术的替代实施例优选地规定，传感器单元相应地都具有至少一个感应线圈，并且金属构造的测量值指示器具有在运动方向上改变的宽度作为特征。通过该实施例，实现了对测量值指示器的位置的电感式检测。同样规定沿测量值指示器的多个区段具有宽度变化(特征)的不同斜率，从而确保唯一地确定测量值指示器的位置。另一替代实施例优选地规定，传感器单元被构造为电容传感器单元，并且金属构造的测量值指示器具有在运动方向上改变的宽度作为特征。因此，在这种情况下，代替电感式测量原理，实现了电容式测量原理。因此，得到了上述用于检测测量值指示器的明确位置的优点，以及实现了特别大的测量路径的可能性。根据本专利技术的具有权利要求12的特征的方法的其特征在于，借助于传感器单元来检测相应的特征的特征值，并且根据沿着测量值指示器检测的特征值来确定特征变化的斜率，其中从运动方向上看，该测量值指示器具有至少两个连续的区段，在这些区段中的变化的斜率是不同的，并且根据所检测的特征值和所确定的斜率来确定测量值指示器相对于传感器单元的位置。由此得到上面已经提到的优点。特别地规定，该特征通过磁性地、电感式地或电容式地确定。根据应用和边界条件，多个变化方案中的一个被证明是有利的。优选地，测量值指示器的位置绝对地检测和/或通过差分测量来检测。在绝对测量中，检测特征值，该特征值已经确定了传感器单元的输出。然而，在差分测量中，两个传感器或传感器单元在两个不同位置处检测相同的测量量，从而可以得到不同的特征值。然后将所检测的特征值相互减(差分)，然后转换成传感器单元或位移传感器的输出量。通过该原理，位移传感器相对于干扰场或测量量的均匀扰动特别稳定，因为它们由于差分而不会成为输出量。附图说明在下文中，将参考附图更详细地解释本专利技术。其中：图1A和图1B示出了有利的位移传感器的第一实施例；图2A至图2C示出了有利的位移传感器的第二实施例；图3A和图3B示出了有利的位移传感器的第三实施例；图4示出了有利的位移传感器的第四实施例；图5示出了有利的位移传感器的第五实施例。具体实施方式图1A以简化的透视图示出了有利的位移传感器1，其通过两个传感器单元3、4无接触地检测测量值指示器2的位置，其中测量值指示器2与(待检测滑动位置的)致动器元件固定地连接。如箭头5所示，测量值指示器2纵向可移动地安装。此外，测量值指示器2具有可通过传感器单元3、4检测的特征，通过该特征可以确定测量值指示器5相对于传感器单元3、4的位置。传感器单元3、4与评估装置6相连接，评估装置6根据传感器单元3、4的输出信号确定传感器2的位置。本实施例规定，测量值指示器5被构造为磁性的测量值指示器。为此目的，测量值指示器2具有多个永磁体7_1至7_4，这些永磁体在根据箭头5的运动方向上连续地布置，并且交替地具有不同的极性，如箭头所示。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种位移传感器(1)，包括：测量值指示器(2)以及至少两个分配给所述测量值指示器(2)的传感器单元(3、4)，其中所述测量值指示器(2)能够相对于所述传感器单元(3、4)移动，并且所述测量值指示器(2)具有沿着该测量值指示器(2)至少一次从初始值变化到最终值的特征，所述特征能够通过所述传感器单元(3、4)检测，和评估装置(6)，被构造为根据所述传感器单元(3、4)检测的特征值来确定所述测量值指示器(2)相对于所述传感器单元(3、4)的位置，其特征在于，所述测量值指示器(2)具有至少两个在运动方向上连续布置的区段(I‑IV)，沿着所述区段，所述特征相应地至少从所述初始值变化到至少所述最终值，其中所述区段(I‑V)中的变化具有不同的斜率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.29 DE 102016226301.3;2017.12.13 DE 10201721.一种位移传感器(1)，包括：测量值指示器(2)以及至少两个分配给所述测量值指示器(2)的传感器单元(3、4)，其中所述测量值指示器(2)能够相对于所述传感器单元(3、4)移动，并且所述测量值指示器(2)具有沿着该测量值指示器(2)至少一次从初始值变化到最终值的特征，所述特征能够通过所述传感器单元(3、4)检测，和评估装置(6)，被构造为根据所述传感器单元(3、4)检测的特征值来确定所述测量值指示器(2)相对于所述传感器单元(3、4)的位置，其特征在于，所述测量值指示器(2)具有至少两个在运动方向上连续布置的区段(I-IV)，沿着所述区段，所述特征相应地至少从所述初始值变化到至少所述最终值，其中所述区段(I-V)中的变化具有不同的斜率。2.根据权利要求1所述的位移传感器，其特征在于，所述区段(I-V)中的至少两个具有所述特征的相同初始值和/或所述特征的相同最终值。3.根据前述权利要求中任一项所述的位移传感器，其特征在于，所述特征在位于所述测量值指示器的运动方向上的至少一个区段中不发生改变。4.根据前述权利要求中任一项所述的位移传感器，其特征在于，所述传感器单元(3、4)在所述测量值指示器(2)的运动方向上连续地布置。5.根据前述权利要求中任一项所述的位移传感器，其特征在于，所述测量值指示器(2)具有在运动方向上改变方向的磁场作为特征，并且所述传感器单元(3、4)被构造用于检测磁场方向。6.根据前述权利要求中任一项所述的位移传感器，其特征在于，所述测量值指示器(2)可移动地安装。7.根据前述权利要求中任一项所述的位移传感器，其特征在于，所述测量值指示器(2)可旋转地安装。8.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·韦尔施，M·克莱因克内希特，M·基默勒，S·费拉，
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