ＡＭＲ传感器的校准制造技术

操纵杆模块具有操纵杆和传感器，所述传感器用于响应对代表操纵杆位置和／或方向的磁场的感测来产生信号。使用传感器灵敏度对操纵杆与传感器之间距离的线性相关性，可以以简单的方式来校准代表操纵杆倾角的传感器的信号。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及包括信号处理子系统的系统，该信号处理子系统具有 物体和用于响应对参考平面中的磁场分量的感测来产生信号的传感 器，所述信号代表所述物体相对于所述平面的位置和/或方位。本专利技术 还涉及用在这样的系统中的子系统、用于在这样的系统中执行的校准 方法、以及用于执行该校准方法的软件。本专利技术具体的但非排他的兴 趣在于具有一个或多个磁电阻传感器的这种系统和子系统。
技术介绍
AMR (各向异性磁电阻)类型的磁电阻传感器对于汽车应用中的 转速测量以及角度测量来说是已知的。其他应用可以在例如移动电话 之类的感兴趣的消费市场中，与汽车工业相比，在这样的消费市场中 所涉及的更多。这些新应用的示例是小的集成指针控制设备(操纵杆)、 加速度计或倾斜传感器、以及集成麦克风。典型地，它们是可以用在 移动电话或诸如膝上型计算机、PDA、 GPS系统、(远程)控制以及数 字摄像机之类的其他便携式设备中的集成部件。到目前为止，大多数移动电话都配备有基于切换(开/关)机制的 "数字"操纵杆。然而，目前移动电话制造商正在寻找提供全模拟信号 而不是仅切换信号的操纵杆，具体地以便于在他们的高端电话中进行 游戏应用和网络浏览。本专利技术人的且并通过引用结合在本文中的WO2006/035350公开了一种使用AMR传感器技术的传感器模块。该模块包括操纵杆以及衬 底上的小的集成模拟磁传感器。操纵杆可以相对于传感器管芯移动。 传感器对操纵杆在X-Y平面(即，在静止时与操纵杆垂直的平面)的 移动以及Z方向(即，在静止时沿着操纵杆的方向)的移动敏感。6传感器提供了与这些移动成比例的信号。由于该传感器对与X-Y 平面垂直的操纵杆移动敏感，所以该传感器可以用于例如"按压选择" 功能或"确认"功能。
技术实现思路
本专利技术人已经认识到在WO2006/035350中描述的模块对X-Y平面 中的移动的灵敏度依赖于操纵杆与磁传感器之间的距离。操纵杆与传 感器之间的距离越短，对操纵杆的X-Y移动的灵敏度越高。另一方面， 这可以用作为用户给出更多控制的额外的操纵杆特征。另一方面，这 在实际使用中还可能具有一些缺点。操纵杆典型地用于控制在例如膝 上型PC或移动电话的显示器监控器的屏幕上的指针图标的移动。传感器的输出信号确定指针图标的方向，以及还确定指针图标在屏幕上移 动的速度。传感器的输出信号V。u产S力依赖于操纵杆相对于传感器的倾角e以及依赖于传感器的灵敏度s。如果灵敏度受到操纵杆与传感器之间的距离的影响，则输出也受到影响，从而指针速度也受到影响。由 于因操纵杆与传感器之间的较短的距离而导致的增大的灵敏度使得产 生较大的信号，所以当按压操纵杆时，指针加速。这在实际使用中是 不期望的效果。更具体地，典型地以mV/deg表示的操纵杆的倾斜灵敏度S依赖于 操纵杆与传感器之间的距离，并且在该距离縮短时该倾斜灵敏度S增大。在理想操纵杆的情况下，如果倾角e等于零度则输出v。u产s屮是零伏，如果操纵杆与传感器之间的距离改变则输出保持为零。然而，在 制造过程中很难实现这种理想的操纵杆。这将需要操纵杆底部的磁板 与传感器管芯良好地平行对齐。由于操纵杆悬浮的容限，在胶合连接 中、部件的机械加工中等，将总是有略微的错位。该错位包括磁板相对于相对于传感器管芯的特定倾斜偏移e。ffset。这意味着即使没有触摸操纵杆(e=o)，也存在小的倾角并且结果传感器的输出信号将是非零 的v。u产s《e-e。泡et)。输出信号对倾角的灵敏度是操纵杆与传感器管芯之 间的距离z的函数S(z)。因此，如果操纵杆与传感器管芯之间的距离改 变，则灵敏度改变，因此输出信号也改变。因此，在z方向上按压操纵杆引起了被膝上型计算机或移动电话解释为操纵杆的特定倾斜的输出信号。这是一种不期望的效果，因为现在在z方向上按压操纵杆使显示屏上的光标或指针移动或加速。为了说明该问题，考虑以下表示实际操纵杆配置的数字示例。如果用户没有按压操纵杆，则传感器的灵敏度是1.5mv/deg。操纵杆的典 型最大倾角是2度，这将导致3mV的输出信号。例如，该输出电平可以 被解释为显示屏上指针的最大速度。如果向下按压操纵杆，则由于操 纵杆与传感器管芯之间縮短的距离使得灵敏度变成5mV/deg。假定倾 角的偏移误差是0.5度。如果没有任何附加倾斜地(即，e保持为零) 向下按压操纵杆，则输出信号将改变0.5，(1.5-5)4.75mV。如果操纵杆 倾斜过1.2度，则将得到同样的输出电平。因此，仅按压操纵杆对指针 的控制具有与操纵杆倾斜1.2度相同的效果。这是不期望的效果。该问题的解决方案之一是当Z信号快速改变时保持光标在原地。 然后将Z信号的快速改变解释为按压动作。该方案需要存储指针的其 他参数的坐标的当前值。如果Z信号快速改变，则保持存储指针坐标 或其他参数(例如，速度)使得指针的行为不受影响，例如当己经由 于在按压时刻的检测到的X信号和Y信号而导致移动时，指针不移动或 者不加速。然后忽略这些信号。当Z信号仅缓慢地改变时，假定允许 指针在传感器所产生的X信号、Y信号以及Z信号的组合控制下移动。 该方案可能根据实现在操纵杆移动与光标移动之间产生小的延迟。另一解决方案是使用校准过程来确定倾角偏移以及计算传感器 的新的输出信号，该过程减小或消除了操纵杆的垂直移动。该方案避 免了第一次提到的方法而导致的延迟。更具体地，本专利技术涉及<权利要求1>。这里该系统包括例如在系 统的操作使用中容纳传感器、物体和校准装置的移动电话、膝上型PC、 或另一更大实体(例如，汽车)。本专利技术的基本原理如下。如上所述，灵敏度S依赖于物体与参考 平面之间的距离。为了便于说明，考虑以下示例在该示例中，传感 器位于参考平面中，然而其他配置也起作用，如集成的传感器与物体。 为了在物体的静止位置且在物体没有倾斜的情况下使倾斜信号的值等于零，从当前值中减去第一量。为了使因此而校正的当前值线性依赖 于倾角，从最初校正的值中减去第二量。所述第二量是e。fftet与静止位 置中和沿着参考轴的当前位置中的灵敏度之差的乘积。本专利技术基于以 下构思在良好近似的情况下，距离信号是距离的线性函数。这意味 着可以以距离信号测量的差异来表达不同距离处的灵敏度值。此外， 一方面可以将e。fftet表达为在角度为零且距离具有预定长度的情况下倾 斜信号的值与静止位置和预定距离处灵敏度值的差异之间的比值。因 此，可以以传感器所提供的信号值来完整地表达第二量，使得校准过 程简单。子系统的校准装置包括例如在软件控制下的数据处理器或专用 于执行简单信号处理的门阵列。在实施例中，子系统包括用于当物体处于预定长度的距离时将物 体限制到零倾角的装置。该实施例在物体处于预定长度的距离时确保 表示倾斜信号的项的精确零值。在另外的实施例中，校准装萱还操作用于利用因子对倾斜信号的 校正值进行縮放。该因子是第三项与第四项的另外的比值。第三项代 表当物体在静止位置时传感器的灵敏度的值。第四项代表当物体在当 前位置时传感器的灵敏度的值。例如，第四项是提高到"n"次幂的当 前灵敏度值的当前灵敏度值，其中n可以大于单位一 (imity)。在该另 外的实施例中，当物体被按压或倾斜时，减小了减小的距离对倾斜信 号的影响。本专利技术还涉及一种在信号处本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包括信号处理子系统（１００）的系统，所述信号处理子系统（１００）具有物体（１０２）以及用于响应对参考平面中的磁场分量的感测来产生信号的传感器（１０４），所述磁场分量代表所述物体相对于所述参考平面的位置和／或方位，其中：　所述子系统被配 置成将物体的移动限制为相对于实质上垂直于参考平面的参考轴倾斜，以及限制为沿着参考轴移动；　所述传感器操作用于产生距离信号，所述距离信号代表物体沿着参考轴相对于静止位置而移动的距离；　所述传感器操作用于产生倾斜信号，所述倾斜信号代表物体相 对于参考轴的倾角；　所述子系统具有用于对倾斜信号进行校准的校准装置；　所述校准装置操作用于通过从倾斜信号的当前值中减去第一量和第二量来产生该倾斜信号的校正值，　其中，　所述第一量代表当物体处于静止位置并且倾角为零时倾斜信号的值；　 所述第二量是第一因子与第二因子的乘积；　所述第一因子代表当倾角为零且距离具有预定的长度时倾斜信号的值；　所述第二因子代表第一项与第二项的比值；　所述第一项是当物体处于静止位置时的距离信号的值与距离信号的当前值之差；以及　所述第二项是 当物体处于静止位置时的距离信号的值与当距离具有所述预定长度时的距离信号的值之差。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：汉斯范索恩，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]