包括用于扭转角和倾斜角检测的单个磁传感器的控制杆制造技术

一种控制杆可以包括磁体和三维(3D)磁传感器。3D磁传感器可以基于3D磁传感器处的磁场的强度确定控制杆的手柄的扭转角。手柄的扭转可以修改3D磁传感器与磁体之间的气隙。磁场的强度可以基于第一磁场分量的强度、第二磁场分量的强度和第三磁场分量的强度。3D磁传感器可以基于第一磁场分量的强度与第三磁场分量的强度之比确定手柄的倾斜角。手柄在与第一磁场分量对应的方向上的倾斜可以修改第一磁场分量的强度与第三磁场分量的强度之比。

【技术实现步骤摘要】
包括用于扭转角和倾斜角检测的单个磁传感器的控制杆
技术介绍
磁传感器可以感测施加到磁传感器的磁场的多个(例如，垂直)分量，诸如x分量、y分量和z分量。磁传感器可以用于在诸如汽车应用、工业应用或消费者应用的多种应用中检测连接到对象的磁体的例如运动、位置、扭转角和/或其他。
技术实现思路
本公开的一个实施例提供一种控制杆，包括：磁体；以及三维磁传感器，用于：基于所述三维磁传感器处的磁场的强度，确定所述控制杆的手柄的扭转角，其中所述手柄的扭转用于改变所述三维磁传感器与所述磁体之间的气隙，以及其中所述磁场的强度基于第一磁场分量的强度、第二磁场分量的强度和第三磁场分量的强度，其中所述第一磁场分量、所述第二磁场分量和所述第三磁场分量是所述磁场的正交分量；以及基于所述第一磁场分量的强度与所述第三磁场分量的强度之比确定所述控制杆的所述手柄的倾斜角，其中所述手柄在与所述第一磁场分量对应的方向上的倾斜用于改变所述第一磁场分量的强度与所述第三磁场分量的强度之比。本公开的一个实施例还提供一种传感器系统，包括：磁体；以及磁传感器，用于：基于第一磁场分量的强度、第二磁场分量的强度和第三磁场分量的强度，确定控制杆的手柄的扭转角，其中所述手柄的扭转用于改变所述磁传感器与所述磁体之间的气隙，以及其中所述第一磁场分量、所述第二磁场分量和所述第三磁场分量是磁场的正交分量；以及基于所述第一磁场分量的强度、所述第二磁场分量的强度或所述第三磁场分量的强度中的至少两项，确定所述控制杆的所述手柄的一组倾斜角。本公开的一个实施例还提供一种方法，包括：基于磁场的强度确定控制杆的手柄的扭转角，其中所述手柄的扭转改变磁传感器与产生所述磁场的磁体之间的气隙，以及其中所述磁场的强度基于第一磁场分量的强度、第二磁场分量的强度和第三磁场分量的强度，其中所述第一磁场分量、所述第二磁场分量和所述第三磁场分量是所述磁场的正交分量；以及基于所述第一磁场分量的强度与所述第三磁场分量的强度之比确定所述控制杆的所述手柄的倾斜角，其中所述手柄在与所述第一磁场分量对应的方向上的倾斜改变所述第一磁场分量的强度与所述第三磁场分量的强度之比。本文中描述的实施例可以降低控制杆的成本、区域消耗和/或复杂度，对于该控制杆，将与由控制杆提供的控制功能相关联地确定扭转角和一个或多个倾斜角(例如，与包括至少两个磁路的常规控制杆相比)。附图说明图1是如本文中描述的包括用于扭转角和倾斜角检测的单个磁传感器的控制杆的示例的图；图2是图1的磁传感器的示例部件的图；图3A-3D是与包括用于扭转角检测和倾斜角检测的单个磁传感器的控制杆的示例实施例相关的图；以及图4是如本文中描述的用于确定控制杆的手柄的扭转角和倾斜角的示例过程的流程图。具体实施方式示例实施例的以下详细描述参考附图。不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元素。控制杆(例如，操纵杆)的实用性可以通过扭转功能得到改善。这指的是，除了一个或多个倾斜功能(例如，向左/向右倾斜和/或向前/向后倾斜)，控制杆的手柄还将具有扭转功能(例如，左扭转/右扭转)。在此，扭转功能和一个或多个倾斜功能可以与由控制杆提供的控制功能(例如，控制无人机、车辆、工业设备的物件和/或其他)结合使用。在这种情况下，磁感测是一种可以与确定控制杆的手柄的扭转角和控制杆的手柄的一个或多个倾斜角相关联地实现的技术。用于确定控制杆的扭转角和一个或多个倾斜角的常规磁感测系统使用至少两个磁路(例如，用于测量向左/向右和向前/向后倾斜的第一磁路，用于确定扭转位置的第二磁路)。在此，每个磁路包括其自己的永磁体和磁传感器。然而，由于需要多个磁路，因此这种系统成本很高。此外，这样的系统可能消耗大量空间或者可能制造起来很复杂(例如，因为可能需要在相对较小的空间内组装多个磁路)。本文中描述的一些实施例提供了一种包括提供扭转角检测和倾斜角检测的单个磁传感器的控制杆。在一些实施例中，本文中描述的实施例可以降低控制杆的成本、区域消耗和/或复杂度，对于该控制杆，将与由控制杆提供的控制功能相关联地确定扭转角和一个或多个倾斜角(例如，与包括至少两个磁路的常规控制杆相比)。在一些实施例中，控制杆可以包括磁体(例如，安装或容纳在控制杆的手柄中)和磁传感器(例如，三维(3D)磁传感器)，以基于磁场的强度来确定控制杆的手柄的扭转角，并且可以基于磁场的一对分量的强度之比来确定控制杆的手柄的一个或多个倾斜角，如下面进一步详细描述的。在一些实施例中，控制杆可以被组装为使得手柄的扭转修改了磁传感器之间的气隙，从而改变了磁传感器处的磁场的强度。图1是如本文中描述的包括用于扭转角和倾斜角检测的单个磁传感器的示例控制杆100的示意图。如图1所示，控制杆100可以包括手柄105、磁体110和磁传感器115。如图所示，磁体110可以通过气隙120与磁传感器115分开。手柄105包括控制杆100的可以与由控制杆100提供的控制功能相关联地被扭转(例如，围绕从手柄105的尖端到手柄105的基部的轴线，在本文中被称为手柄105的长轴)和在一个或多个方向(例如，与由磁体110生成的磁场的x分量对应的方向和/或与由磁体110生成的磁场的y分量对应的方向)上被倾斜的元件。在一些实施例中，手柄105可以包括可以例如与对设备(例如，无人机、车辆、工业设备和/或其他)的控制相关联地使用的元件，诸如操纵杆、旋钮、刻度盘、滚轮或其任何组合。在一些实施例中，如图1所示，磁体110可以安装或容纳在手柄105中。在一些实施例中，磁体110可以附着(例如，附接、耦接、附着、嵌入等)到手柄105(例如，在手柄105内部)。磁体110包括可以安装或容纳在手柄105中的磁体。在一些实施例中，磁体110可以附着(例如，附接、耦接、嵌入等)到手柄105(例如，在手柄105的内部腔体内)。在一些实施例中，磁体110可以安装或容纳在手柄105中，使得磁体110的中心大约位于手柄105的长轴上。在一些实施例中，磁体110包括形成北磁极(N)的第一半部和形成南磁极(S)的第二半部，使得磁体110包括一个磁极对。例如，如图1所示，磁体110可以包括沿径向磁化磁体，该沿径向磁化磁体的北磁极在磁体110的第一半部上并且南磁极在磁体110的第二半部上。作为另一示例，磁体110可以包括轴向磁化磁体，该轴向磁化磁体的北磁极在磁体110的第一半部分上并且南磁极在磁体110的第二半部分上并且北磁极堆叠(例如，沿z方向)在南磁极上(未示出)。附加地或替代地，磁体110可以包括偶极磁体(例如，偶极棒磁体、圆形偶极磁体、椭圆形偶极磁体等)、永磁体、电磁体、磁带和/或其他。在一些实施例中，磁体110可以包括但不限于一个以上的磁极对。在一些实施例中，磁体110可以由铁磁材料(例如，硬铁氧体)组成，并且可以产生磁场。在一些实施例中，磁体110还可以包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制杆，包括：/n磁体；以及/n三维3D磁传感器，用于：/n基于所述三维磁传感器处的磁场的强度，确定所述控制杆的手柄的扭转角，/n其中所述手柄的扭转用于修改所述3D磁传感器与所述磁体之间的气隙，以及/n其中所述磁场的强度基于第一磁场分量的强度、第二磁场分量的强度和第三磁场分量的强度，/n其中所述第一磁场分量、所述第二磁场分量和所述第三磁场分量是所述磁场的正交分量；以及/n基于所述第一磁场分量的强度与所述第三磁场分量的强度之比，确定所述控制杆的所述手柄的倾斜角，/n其中所述手柄在与所述第一磁场分量对应的方向上的倾斜用于修改所述第一磁场分量的强度与所述第三磁场分量的强度之比。/n

【技术特征摘要】
20191217 US 16/717,5681.一种控制杆，包括：
磁体；以及
三维3D磁传感器，用于：
基于所述三维磁传感器处的磁场的强度，确定所述控制杆的手柄的扭转角，
其中所述手柄的扭转用于修改所述3D磁传感器与所述磁体之间的气隙，以及
其中所述磁场的强度基于第一磁场分量的强度、第二磁场分量的强度和第三磁场分量的强度，
其中所述第一磁场分量、所述第二磁场分量和所述第三磁场分量是所述磁场的正交分量；以及
基于所述第一磁场分量的强度与所述第三磁场分量的强度之比，确定所述控制杆的所述手柄的倾斜角，
其中所述手柄在与所述第一磁场分量对应的方向上的倾斜用于修改所述第一磁场分量的强度与所述第三磁场分量的强度之比。


2.根据权利要求1所述的控制杆，其中所述倾斜角是第一倾斜角，并且其中所述3D磁传感器还用于：
基于所述第二磁场分量的强度与所述第三磁场分量的强度之比，确定所述控制杆的所述手柄的第二倾斜角，
其中所述手柄在与所述第二磁场分量对应的方向上的倾斜用于修改所述第二磁场分量的强度与所述第三磁场分量的强度之比。


3.根据权利要求1所述的控制杆，其中所述3D磁传感器还用于：
基于所述第一磁场分量的强度、所述第二磁场分量的强度和所述第三磁场分量的强度，确定所述磁场的强度。


4.根据权利要求1所述的控制杆，其中所述手柄的所述扭转用于引起所述磁体沿与所述磁场的所述第三分量对应的方向的运动。


5.根据权利要求4所述的控制杆，其中所述扭转和所述运动是经由被包括在所述控制杆中的允许所述磁体的扭转和运动的元件提供的。


6.根据权利要求1所述的控制杆，其中所述3D磁传感器是3D霍尔传感器。


7.根据权利要求1所述的控制杆，其中所述3D磁传感器还用于：
提供指示所述扭转角或所述倾斜角中的至少一项的信号。


8.一种传感器系统，包括：
磁体；以及
磁传感器，用于：
基于第一磁场分量的强度、第二磁场分量的强度和第三磁场分量的强度，确定控制杆的手柄的扭转角，
其中所述手柄的扭转用于修改所述磁传感器与所述磁体之间的气隙，以及
其中所述第一磁场分量、所述第二磁场分量和所述第三磁场分量是磁场的正交分量；以及
基于所述第一磁场分量的强度、所述第二磁场分量的强度或所述第三磁场分量的强度中的至少两项，确定所述控制杆的所述手柄的一组倾斜角。


9.根据权利要求8所述的传感器系...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·莱森海默，R·海因茨，S·察鲁巴，
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