磁角度传感器及磁角度传感装置制造方法及图纸

本发明专利技术揭示了一种磁角度传感器及磁角度传感装置，所述磁角度传感器包括：磁场感测机构、至少一金属线圈；磁场感测机构用以根据感测的磁场输出相应的输出信号；各金属线圈靠近所述磁场感测机构设置，各金属线圈与磁场感测机构保持设定的角度；所述金属线圈在通入设定电流的状态下，能使磁场感测机构的输出信号发生变化。本发明专利技术提出的磁角度传感器及磁角度传感装置，可提供360°的角度测量范围，同时能提供高的角度测量精度。

Magnetic Angle Sensor and Magnetic Angle Sensor Device

【技术实现步骤摘要】
磁角度传感器及磁角度传感装置
本专利技术属于角度传感
，涉及一种角度传感器，尤其涉及一种磁角度传感器及磁角度传感装置。
技术介绍
随着测量和工业控制领域的发展，对角度测量和位置感测技术的需求也在不断增加。磁角度传感器可以提供角度测量和位置感测应用中的磁场的感测。目前使用的磁角度传感器，基于原理主要分为霍尔型和磁阻型。霍尔型磁角度传感器的灵敏度较低，不适合提供高精度的角度测量。而磁阻型磁角度传感器又有三种类型，分别为各向异性磁阻(AMR)磁角度传感器、巨磁阻(GMR)磁角度传感器和隧道结磁阻(TMR)磁角度传感器。虽然这三种磁阻型磁角度传感器都是基于磁阻原理的，但是它们的设计结构却差别很大。对于巨磁阻(GMR)磁角度传感器和隧道结磁阻(TMR)磁角度传感器来说，由于存在磁滞和较大的角度误差，难以满足高精度的角度测量的需要。对于传统的各向异性磁阻(AMR)磁角度传感器而言，虽然具备高的角度测量精度，但是只能提供180°的角度测量范围，而在很多实际应用中，期望能提供360°的角度测量范围。有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的磁角度传感器，以便克服现有磁角度传感器存在的上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术提供一种磁角度传感器及磁角度传感装置，可提供360°的角度测量范围，同时能具备高的角度测量精度。为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，采用如下技术方案：一种磁角度传感器，所述磁角度传感器包括：磁场感测机构，用以根据感测的磁场输出相应的输出信号；以及至少一金属线圈，靠近所述磁场感测机构设置，各金属线圈与磁场感测机构保持设定的角度；所述金属线圈在通入设定电流的状态下，能使磁场感测机构的输出信号发生变化。作为本专利技术的一种实施方式，所述磁角度传感器进一步包括：线圈供电模块，连接所述金属线圈，用以为所述金属线圈提供电流；以及线圈通电控制模块，连接所述线圈供电模块，用以控制所述线圈供电模块输送至线圈的电流。作为本专利技术的一种实施方式，所述线圈通电控制模块用以控制所述线圈供电模块输送至线圈电流的通断，或者/并且，所述线圈通电控制模块用以控制在通电状态下通入的电流值。作为本专利技术的一种实施方式，所述磁角度传感器配合一角度检测装置，用以检测外界磁场角度；所述磁场感测机构在线圈断电状态下，根据外界磁场信号生成输出信号；所述磁场感测机构在线圈通电状态下，根据线圈产生的磁场信号及外界磁场信号形成的叠加磁场生成输出信号；所述角度检测装置分别获取所述磁场感测机构分别在线圈断电状态下和通电状态下的输出信号，并根据所述磁场感测机构的输出信号解算外界磁场的角度。作为本专利技术的一种实施方式，所述角度检测装置包括：磁场角度估算单元，用以根据所述磁场感测机构分别在线圈通电状态下和断电状态下输出信号的变化，判断外界磁场角度的范围，以确定其角度的范围在0～180°，还是180°～360°；磁场角度解算单元，用以根据所述磁场感测机构分别在线圈通电状态下和断电状态下的输出信号以及磁场角度估算单元的估算结果，解算出外界磁场的角度。作为本专利技术的一种实施方式，所述磁场角度估算单元判断外界磁场角度范围的方法包括：根据线圈不通电时磁场感测机构输出的第一输出信号V1和第二输出信号V2，计算出对应于0～180°范围内的角度α；根据线圈通电时磁场感测机构输出的第三输出信号V1’和第四输出信号V2’，计算出对应于0～180°范围内的角度α’；通过对比角度α’与角度α之间的大小关系，来估算外界磁场的角度是位于0～180°的区间还是180°～360°的区间。作为本专利技术的一种实施方式，所述磁场角度解算单元解算外界磁场的角度的方法包括：结合上述磁场角度估算单元的结果，即外界磁场的角度是位于0～180°还是180°～360°的区间，以及线圈不通电时计算出的角度α；当外界磁场的角度是位于0～180°的区间时，解算得到外界磁场H的角度即为α；当外界磁场的角度是位于180°～360°的区间时，解算得到外界磁场H的角度为α+180°。作为本专利技术的一种实施方式，所述磁场感测机构通过惠斯登电桥设计，磁场感测机构包括至少两路惠斯登电桥，每路惠斯登电桥包括四组磁阻单元。作为本专利技术的一种实施方式，所述磁阻单元包括AMR或者GMR或者TMR类型的磁阻单元。作为本专利技术的一种实施方式，所述金属线圈为外置线圈，所述磁场感测机构和金属线圈是分立的。作为本专利技术的一种实施方式，所述金属线圈为内置线圈，所述磁场感测机构和内置线圈集成在一颗传感器芯片内部。作为本专利技术的一种实施方式，所述金属线圈的形状可以根据产生磁场的需要进行特定的设计，包括但不限于并列长条形、平面螺旋形、螺线管类型、亥姆霍兹线圈类型等。作为本专利技术的一种实施方式，当金属线圈通过一定的电流时，就会在磁场感测机构产生一个确切方向和大小的第一磁场H0；金属线圈产生的第一磁场H0与外界磁场H矢量叠加为叠加磁场H0+H，叠加磁场H0+H作用于磁场感测机构；作为本专利技术的一种实施方式，所述磁场感测机构位于第一平面；所述磁角度传感器包括一个金属线圈，所述金属线圈位于第二平面；第二平面与第一平面形成设定角度。作为本专利技术的一种实施方式，所述磁场感测机构位于第一平面；所述磁角度传感器包括至少两个金属线圈，两个金属线圈分别位于第二平面、第三平面；第二平面、第三平面分别与第一平面形成设定角度。一种磁角度传感装置，包括磁角度传感器、角度检测装置；所述磁角度传感器包括：-磁场感测机构，用以根据感测的磁场输出相应的输出信号；-至少一金属线圈，靠近所述磁场感测机构设置，各金属线圈与磁场感测机构保持设定的角度；所述金属线圈在通入设定电流的状态下，能使磁场感测机构的输出信号发生变化；-线圈供电模块，连接所述金属线圈，用以为所述金属线圈提供电流；以及-线圈通电控制模块，连接所述线圈供电模块，用以控制所述线圈供电模块输送至线圈的电流；所述角度检测装置用以检测外界磁场角度；所述磁场感测机构在线圈断电状态下，根据外界磁场信号生成输出信号；所述磁场感测机构在线圈通电状态下，根据线圈产生的磁场信号及外界磁场信号形成的叠加磁场生成输出信号；所述角度检测装置分别获取所述磁场感测机构分别在线圈断电状态下和通电状态下的输出信号，并根据所述磁场感测机构的输出信号解算外界磁场的角度。作为本专利技术的一种实施方式，所述角度检测装置包括：磁场角度估算单元，用以根据所述磁场感测机构分别在线圈通电状态下和断电状态下输出信号的变化，判断外界磁场角度的范围，以确定其角度的范围在0～180°，还是180°～360°；磁场角度解算单元，用以根据所述磁场感测机构分别在线圈通电状态下和断电状态下的输出信号以及磁场角度估算单元的估算结果，解算出外界磁场的角度。作为本专利技术的一种实施方式，所述磁场角度估算单元判断外界磁场角度范围的方法包括：根据线圈不通电时磁场感测机构输出的第一输出信号V1和第二输出信号V2，计算出对应于0～180°范围内的角度α；根据线圈通电时磁场感测机构输出的第三输出信号V1’和第四输出信号V2’，计算出对应于0～180°范围内的角度α’；通过对比角度α’与角度α之间的大小关系，来估算外界磁场的角度是位于0～180°的区间还是180°～360°的区间。作为本专利技术的一种实施方式，所述磁场角度解算单元结算外界磁场的角度的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁角度传感器，其特征在于，所述磁角度传感器包括：磁场感测机构，用以根据感测的磁场输出相应的输出信号；以及至少一金属线圈，靠近所述磁场感测机构设置，各金属线圈与磁场感测机构保持设定的角度；所述金属线圈在通入设定电流的状态下，能使磁场感测机构的输出信号发生变化。

【技术特征摘要】
1.一种磁角度传感器，其特征在于，所述磁角度传感器包括：磁场感测机构，用以根据感测的磁场输出相应的输出信号；以及至少一金属线圈，靠近所述磁场感测机构设置，各金属线圈与磁场感测机构保持设定的角度；所述金属线圈在通入设定电流的状态下，能使磁场感测机构的输出信号发生变化。2.根据权利要求1所述的磁角度传感器，其特征在于：所述磁角度传感器进一步包括：线圈供电模块，连接所述金属线圈，用以为所述金属线圈提供电流；以及线圈通电控制模块，连接所述线圈供电模块，用以控制所述线圈供电模块输送至线圈的电流。3.根据权利要求2所述的磁角度传感器，其特征在于：所述线圈通电控制模块用以控制所述线圈供电模块输送至线圈电流的通断，或者/并且，所述线圈通电控制模块用以控制在通电状态下通入的电流值。4.根据权利要求1所述的磁角度传感器，其特征在于：所述磁角度传感器配合一角度检测装置，用以检测外界磁场角度；所述磁场感测机构在线圈断电状态下，根据外界磁场信号生成输出信号；所述磁场感测机构在线圈通电状态下，根据线圈产生的磁场信号及外界磁场信号形成的叠加磁场生成输出信号；所述角度检测装置分别获取所述磁场感测机构分别在线圈断电状态下和通电状态下的输出信号，并根据所述磁场感测机构的输出信号解算外界磁场的角度。5.根据权利要求4所述的磁角度传感器，其特征在于：所述角度检测装置包括：磁场角度估算单元，用以根据所述磁场感测机构分别在线圈通电状态下和断电状态下输出信号的变化，判断外界磁场角度的范围，以确定其角度的范围在0～180°，还是180°～360°；磁场角度解算单元，用以根据所述磁场感测机构分别在线圈通电状态下和断电状态下的输出信号以及磁场角度估算单元的估算结果，解算出外界磁场的角度。6.根据权利要求5所述的磁角度传感器，其特征在于：所述磁场角度估算单元判断外界磁场角度范围的方法包括：根据线圈不通电时磁场感测机构输出的第一输出信号V1和第二输出信号V2，计算出对应于0～180°范围内的角度α；根据线圈通电时磁场感测机构输出的第三输出信号V1’和第四输出信号V2’，计算出对应于0～180°范围内的角度α’；通过对比角度α’与角度α之间的大小关系，来估算外界磁场的角度是位于0～180°的区间还是180°～360°的区间。7.根据权利要求6所述的磁角度传感器，其特征在于：所述磁场角度解算单元解算外界磁场的角度的方法包括：结合上述磁场角度估算单元的结果，即外界磁场的角度是位于0～180°还是180°～360°的区间，以及线圈不通电时计算出的角度α；当外界磁场的角度是位于0～180°的区间时，解算得到外界磁场H的角度即为α；当外界磁场的角度是位于180°～360°的区间时，解算得到外界磁场H的角度为α+180°；8.根据权利要求1所述的磁角度传感器，其特征在于：所述磁场感测机构通过惠斯登电桥设计，磁场感测机构包括至少两路惠斯登电桥，每路惠斯登电桥包括四组磁阻单元；所述磁阻单元包括AMR或者GMR或者TMR类型的磁阻单元。所述金属线圈为外置线圈，所述磁场感测机构和金属线圈是分立的。所述金属线圈为内置线圈，所述磁场感测机构和金属线圈集成...

【专利技术属性】
技术研发人员：万虹，陈智，
申请(专利权)人：微传智能科技常州有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32