减少偏差的高精度感应电流位置传感器制造技术

一种减少偏差位置传感器，在标尺上采用至少一个耦合回路，将读入头上的发送器绕组感应耦合到一或多个接收器绕组。发送器绕组产生至少一个初级磁场，它通过初级磁场感应耦合到耦合回路的第一耦合部件。耦合回路的第二回路部件产生次级磁场。每个接收器绕组通过次级磁场感应耦合到耦合回路的第二回路部件。发送器绕组或接收器绕组的至少一个绕组形成于与耦合回路尺寸互补的周期性图形内。该绕组结构用以降低器件中的寄生感应耦合。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及感应电流线性和旋转位置传感器。尤其涉及改进了绕组结构以提高有用输出信号分量比例的旋转和线性感应电流位置传感器，即涉及的传感器位置相对于与传感器位置无关的输出信号的寄生(偏差)分量。1995年5月16日提交并在此结合作参考的第08/441,769号美国专利申请，披露了一种增强型感应电流位置传感器。1996年5月13日提交并在此结合作参考的第08/645,483号美国专利申请，披露了采用感应电流位置传感器的电子卡规。该两件申请都披露了用于感应电流位置传感器的有关信号处理技术。附图说明图1和图2大致示出该两件申请的感应电流位置传感器的工作原理。如图1所示，感应电流位置传感器100包括可相对标尺移动的读入头120。标尺100和读入头120较佳地形成于采用标准印刷电路板工艺的印刷电路板上。多个磁通调制器112沿着感应电流位置传感器100的测量轴114分布，其节距等于波长λ(以下将作更为详细的描述)。磁通调制器112沿着测量轴114具有λ/2的标称宽度。磁通调制器112沿垂直于测量轴114的方向上具有宽度d。读入头120包括通常为矩形的发送器绕组122，它连接到驱动信号发生器150。驱动信号发生器150向发送器绕组122提供时变驱动信号。时变驱动信号较佳地为高频正弦波信号、脉冲信号或指数衰减正弦波信号。当时变驱动信号加到发送器绕组122时，流入发送器绕组122的时变电流产生相应的时变或变化磁场。由于发送器绕组122通常为矩形形状，所产生的磁场在位于发送器绕组122中心部分的磁通区域内基本上为恒定。读入头进一步包括置于读入头上的第一接收器绕组124和第二接收器绕组126，它们位于发送器绕组122内部的磁通区域内。第一接收器绕组124和第二接收器绕组126的每一个绕组均由多个第一回路段128和第二回路段129组成。第一回路段128在一层印刷电路板的第一面上形成。第二回路段129在该层印刷电路板的另一面上形成。该层印刷电路板作为第一回路段128与第二回路段129之间的一个电绝缘层。每个第一回路段128的每一端都通过该层印刷电路板内形成的直通线130连接到一个第二回路段129的一端。第一和第二回路段128和129较佳地呈正弦曲线形。因此，如图1所示，组成每个接收器绕组124和126的第一和第二回路段128和129形成了波长为λ的正弦形周期图形。这样，每个接收器绕组124和126形成有多个回路132和134。每个第一和第二接收器绕组124和126内的回路132和134沿着测量轴114具有等于λ/2的宽度。这样，每对相邻的回路132和134的宽度等于λ。再者，第一和第二回路段128和129遍及每对相邻回路132和134内的整个正弦周期。这样，λ对应于第一和第二接收器绕组124和126的正弦波长。此外，接收器绕组126沿着测量轴114与第一接收器绕组124偏差λ/4。即第一和第二接收器绕组124和126是正交的。来自驱动信号发生器150的交变驱动信号被加到发送器绕组122，使发送器绕组122内的电流从第一端122a流入，经发送器绕组122并经第二端122b流出。这样，由发送器绕组122产生的磁场穿入图1所示发送器绕组122内的纸面，并穿出图1所示发送器绕组122外的纸面。因此，发送器绕组122内的交变磁场在接收器绕组124和126内形成的每个回路132和134内产生一个感应电动势(EMF)。回路132和134的绕向相反。这样，回路132内感应的EMF的极性与回路134内感应的EMF的极性相反。回路132和134包围相同面积的区域，这样就额定包围了同量的磁通。因此，每个回路132和134内产生的EMF的绝对量额定相同。第一和第二接收器绕组124和126的每个绕组内较佳地有等量的回路132和134。理想地，回路132内感应的正极性EMF与回路134内感应的负极性EMF有精确的偏差。因此，第一和第二接收器绕组124和126的每个绕组上的净额定EMF为零，这样，作为只有从发送器绕组122直接耦合到接收器绕组124和126的结果，最好，无信号从第一和第二接收器绕组124和126输出。当读入头120靠近置于标尺110时，由发送器绕组122产生的变化磁通也通过磁通调制器112。磁通调制器112调节变化磁通并可以成为磁通增强器或磁通削弱器。当磁通调制器112用作磁通削弱器时，磁通调制器112作为导电板或导电薄膜形成于标尺110上。当变化磁通通过导电板或导电薄膜时，导电板或导电薄膜内产生涡流。这些涡流又产生磁场，磁场方向与发送器绕组122产生的磁场方向相反。于是，在靠近每个磁通削弱器型的磁通调制器112的区域内，其净磁通小于远离磁通削弱器型的磁通调制器122区域内的净磁通。当标尺110相对读入头120设置时，使磁通削弱器112与接收器绕组124的正极性回路132对准，正极性回路132内产生的净EMF与负极性回路134内产生的净EMF相比减少了。这样，接收器绕组124变成非平衡并在其输出端124a和124b两端具有净负信号。同样，当磁通削弱器112与负极性回路134对准时，通过负极性回路134的净磁通被削弱或减少。这样，负极性回路134内产生的净EMF相对正极性回路132内产生的净EMF减少了。这样，第一接收器绕组124在它的输出端124a和124b的两端具有净的正信号。当磁通调制器112用作为磁通增强器时，其结果恰恰相反。磁通增强型磁通调制器112由置于标尺110内或其上的高导磁率材料制成。发送器绕组112产生的磁通优先通过高导磁率的磁通增强器型磁通调制器112。即，磁通增强器112内的磁通密度增强了，而磁通增强器112外区域内的磁通密度减少了。这样，当磁通增强器112与第二接收器绕组126的正极性回路132对准时，通过正极性回路132的磁通密度大于通过负极性回路134的磁通密度。于是，负极性回路132内产生的净EMF增加，而负极性回路134内感应的净EMF减少。这样将作为正信号出现在第二接收器绕组126的端子126a和126b两端。当磁通增强器与负极性回路134对准时，负极性回路134相对正极性回路132内感应的EMF产生增强的EMF。这样，负信号将出现在第二接收器绕组126的端子126a和126b两端。如合并的参考所述，希望能将磁通增强和磁通削弱作用组合在一个标尺内，其中，磁通增强器和磁通削弱器沿着标尺110的长度排列成交错层。由于两类磁通调制器的作用组合相加，这样将起到增强感应EMF的调节作用。如上所述，磁通调制器112的宽度和高度分别额定为λ/2和d，而磁通调制器122的节距额定为λ。同样，第一和第二接收器绕组122和124内形成的周期图形的波长额定为λ，回路132和134的高度额定为d。再者，回路132和134的每个回路包围额定恒量的区域。图2A表示当磁通调制器112相对正极性回路132移动时，来自正极性回路132的与位置有关的输出。假设磁通调制器112为磁通削弱器，则最小信号幅值对应于磁通削弱器112与正极性回路132精确对准的那些位置，而最大幅值位置对应于与负极性回路134对准的磁通削弱器112。图2B表示来自每个负极性回路134的信号输出。当采用图2A所示的信号时，最小信号幅值对应于磁通削弱器1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感应位置传感器，其特征在于包括： 第一构件； 具有一测量轴的第二构件，所述第一构件可沿着该测量轴移动； 至少一个磁场发生器，每个磁场发生器响应于一个驱动信号在第一磁通区域产生第一变化磁通； 至少一个磁通耦合回路，每个磁通耦合回路的第一部件可设置在第一磁通区域内，并响应于第一变化磁通在第一部件上产生一感应电流，所述感应电流在一个第二磁通区域内的磁通耦合回路的第二部件内产生第二变化磁通，该第二磁通区域在物理上与第一磁通区域隔开；以及 至少一个磁通敏感元件； 其中，ａ）至少一个磁通敏感元件，和ｂ）至少一个磁场发生器的至少一个包括沿着测量轴延伸的感应区域，并沿着测量轴以宽度交替增加和减少的一种图形作空间调制， 每个磁通敏感元件置于第一磁通区域外，以感测至少一个磁通耦合回路的第二磁通区域部分内的第二变化磁通，以及 每个磁通敏感元件产生一个输出信号，该输出信号是磁通敏感元件与以被感测的磁通为基础的至少一个磁通耦合回路之间的相对位置的函数。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：NI安德默，KG马斯雷利茨，
申请(专利权)人：株式会社三丰，
类型：发明
国别省市：JP[日本]