用于位置检测的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于位置检测的装置和方法。例如，一种用于位置检测的装置(400)，包括：多极磁体(110、810)，具有沿多极延伸方向(114)延伸的极对；磁阻传感器(120)，包括对第一平面内磁场分量敏感的第一传感器桥(122

【技术实现步骤摘要】
用于位置检测的装置和方法


[0001]本专利技术总体上涉及位置感测，并且更具体地，涉及使用磁阻角度传感器的线性位置感测。

技术介绍

[0002]线性磁位置传感器可测量多极磁条的线性运动。圆形多极磁环也可用于旋转增量旋转离轴应用。磁阻角度传感器通常不能轻易用于线性磁位置感测，因为它们对面内磁场分量敏感。这意味着，例如，如果磁阻角度传感器包括跨越x
‑
y平面的一个或多个磁阻传感器桥组件，则磁阻传感器桥组件仅对x和y磁场分量敏感。然而，相对于磁传感器移动的多极磁条或旋转圆形多极磁环通常会导致变化的平面外磁场分量，而两个平面内磁场分量中的一个分量将太弱，甚至为零。已知的磁阻传感器技术有各向异性磁阻(AMR)、巨磁阻(GMR)、隧道磁阻(TMR)、超巨磁阻(CMR)或异常磁阻(EMR)。它们可以用术语xMR来概括。
[0003]因此，可能需要将现有的xMR角度传感器用于多极磁体的线性磁位置感测。

技术实现思路

[0004]通过根据独立权利要求的装置和方法满足该要求。一些有益的实施例由从属权利要求解决。
[0005]根据第一方面，本专利技术提出了一种用于位置检测的装置。该装置包括具有沿多极延伸方向延伸的极对的多极磁体。该装置还包括xMR(角度)传感器，其包括对第一平面内磁场分量敏感的第一传感器桥和对第二平面内磁场分量敏感的第二传感器桥。第一传感器桥和第二传感器桥被布置在平面内并沿传感器轴隔开。多极延伸方向和传感器轴以大于20
°
且小于70
°
的旋转角度而相互旋转。
[0006]通过多极延伸方向和传感器轴之间的旋转角度以及第一和第二传感器桥的空间分离，第一和第二传感器桥的测量信号可具有相位差。这可被用于确定多极磁体的运动。因此，本公开的实施例可用于角度和线性运动应用。
[0007]在一些实施例中，多极延伸方向和传感器轴以45
°±5°
的旋转角度相互旋转。具有45
°
的旋转角度可以是有益的，因为第一和第二传感器桥的信号分量理想地具有相同的幅度，这可以简化计算工作。
[0008]在一些实施例中，多极延伸方向对应于直线。在这些实施例中，多极磁体被实施为线性多极磁条。
[0009]在其他实施例中，多极延伸方向对应于圆周方向。在这些实施例中，多极磁体被实施为圆形多极磁环。
[0010]在一些实施例中，多极磁体和xMR传感器被彼此相对布置，使得第一和第二传感器桥的安装表面(或它们跨越的平面)的法线也垂直于多极磁体面向安装表面的表面。这种布置可产生最佳测量结果。
[0011]在一些实施例中，多极磁体包括线性多极磁条。线性多极磁条和xMR传感器可被平
行布置，以允许线性多极磁条和xMR传感器之间的线性相对移动。
[0012]在一些实施例中，多极磁体包括圆形多极磁环，圆形多极磁环的极对沿圆周方向延伸。xMR传感器可被径向布置在圆形多极磁环的内部或外部，以允许圆形多极磁环和xMR传感器之间的旋转相对移动。由圆形多极磁环跨越的平面和由xMR传感器跨越的平面可相互垂直。同时，由多极环形磁体跨越的平面和传感器轴以大于20
°
且小于70
°
的旋转角度相互转换。换句话说，圆形多极磁环的旋转轴和传感器轴以大于20
°
且小于70
°
的旋转角度相互旋转。再次地，45
°
的旋转角度可以是有利的。
[0013]在一些实施例中，该装置还包括处理器，处理器被配置为基于第一和第二传感器桥的相应输出信号、多极磁体的极距、第一和第二传感器桥之间的距离以及旋转角度来计算多极磁体和xMR传感器之间的相对位置。处理器可在同一芯片上与xMR传感器集成，或者可以实施为外部设备。
[0014]在一些实施例中，第一传感器桥的磁电阻的参考层的第一磁化方向与第二传感器桥的磁电阻的参考层的第二磁化方向正交。例如，第一磁化方向可被布置成使得第一传感器桥对磁场的x分量敏感，第二磁化方向可被布置成使得第二传感器桥对磁场的y分量敏感。
[0015]根据又一方面，本公开还提出了一种用于位置检测的方法。该方法包括相对于xMR传感器移动具有沿多极延伸方向延伸的极对的多极磁体，其中xMR传感器包括对第一平面内磁场分量敏感的第一传感器桥和对第二平面内磁场分量敏感的第二传感器桥，其中第一传感器桥和第二传感器桥被布置在平面内并且沿传感器轴隔开，其中多极延伸方向和传感器轴以大于20
°
且小于70
°
的旋转角度相互旋转。该方法还包括基于第一和第二传感器桥的相应输出信号、多极磁体的极距、第一和第二传感器桥之间的距离以及旋转角度来计算多极磁体和xMR传感器之间的相对位置。
[0016]在一些实施例中，该方法包括相对于彼此布置多极磁体和xMR传感器，使得第一和第二传感器桥的安装表面的法线也垂直于多极磁体面向安装表面的表面。
[0017]在一些实施例中，多极磁体是多极条形磁体。然后，计算相对位置可包括计算多极条形磁体和xMR传感器之间的线性位移。
[0018]在一些实施例中，多极磁体是多极环形磁体。然后，计算相对位置可包括计算多极条形磁体相对于xMR传感器的旋转角度。
[0019]在一些实施例中，多极延伸方向和传感器轴可以45
°±5°
的旋转角度相互旋转。
[0020]本公开的实施例允许将xMR角度传感器扩展到高精度线性位置应用。
附图说明
[0021]以下将仅以示例的方式并参考附图描述一些装置和/或方法的示例，其中
[0022]图1示出了具有多极条形磁体和xMR传感器的位置感测布置的示意性俯视图，其中多极磁体延伸方向和传感器轴彼此不旋转；
[0023]图2示出了传感器轴相对于多极延伸方向旋转45
°
并且传感器桥电路位于相同位置的情况下的传感器输出信号；
[0024]图3示出了xMR传感器，xMR传感器包括安装在公共平面衬底上且以距离s隔开的第一传感器桥电路和第二传感器桥电路；
[0025]图4示出了根据本公开实施例的用于位置检测的装置；
[0026]图5示出了用于图4的设置的传感器输出信号；
[0027]图6示出了相对位置θ，其周期性取决于极距；
[0028]图7A示出了用于获得多极磁体的绝对位置的迭代处理；
[0029]图7B示出了用于确定角增量的伪代码；以及
[0030]图8示出了根据本公开的另一实施例的用于位置检测的装置。
具体实施方式
[0031]现在将参考示出一些实例的附图更全面地描述各种示例。在附图中，为了清楚，可以夸大线、层和/或区域的厚度。
[0032]因此，虽然进一步的示例能够进行各种修改和替代形式，但其一些特定示例在附图中示出并且随后进行详细描述。然而，这种详细描述并不将进一步的示例限于所描述的特定形式。进一步的示例可覆盖落入本公开范围本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于位置检测的装置(400；800)，包括：多极磁体(110；810)，具有沿多极延伸方向(114；814)延伸的极对；磁阻传感器(120)，包括对第一平面内磁场分量敏感的第一传感器桥(122
‑
1)和对第二平面内磁场分量敏感的第二传感器桥(122
‑
2)，其中所述第一传感器桥和所述第二传感器桥被布置在平面内并沿传感器轴(124)隔开，其中所述多极延伸方向(114；814)和所述传感器轴(124)以大于20
°
且小于70
°
的旋转角度而相互旋转。2.根据权利要求1所述的装置(400；800)，其中所述多极延伸方向(114；814)和所述传感器轴(124)以45
°±5°
的旋转角度相互旋转。3.根据前述权利要求中任一项所述的装置(400；800)，其中所述多极延伸方向(114)对应于直线，或者其中所述多极延伸方向(814)对应于圆周方向。4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(400；800)，其中所述多极磁体和所述磁阻传感器彼此相对布置，使得所述第一传感器桥和所述第二传感器桥的安装表面的法线也垂直于所述多极磁体面向所述安装表面的表面。5.根据前述权利要求中任一项所述的装置(400；800)，其中所述多极磁体(110)包括多极条形磁体，并且其中所述多极条形磁体(110)和所述磁阻传感器(120)被平行布置，以允许所述多极条形磁体和所述磁阻传感器之间的线性相对移动。6.根据权利要求1至4中任一项所述的装置(400；800)，其中所述多极磁体(810)包括多极环形磁体，所述多极环形磁体的极对沿圆周方向延伸，其中所述磁阻传感器(120)被径向布置在所述多极环形磁体(810)外部，以允许所述多极环形磁体和所述磁阻传感器之间的旋转相对移动，其中由所述多极环形磁体(810)跨越的平面和由所述磁阻传感器(120)跨越的平面相互垂直，并且其中由所述多极环形磁体跨越的平面和所述传感器轴(124)以大于20
°
且小于70
°
的旋转角度相互转换。7.根据前述权利要求中任一项所述的装置(400；800)，还包括：处理器，被配置为：基于所述第一传感器桥和所述第二传感器桥(122
‑
1；122
‑
2)的相应输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴柱逸，D，
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：