[发明专利]用于确定金属物体的位置的传感器装置、转向角传感器装置、方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定机动车的转向装置的金属体、尤其是调整元件的位置的传感器装置，该传感器装置具有：至少一个电涡流传感器，其具有用于产生高频交变电磁场的至少一个励磁线圈和用于使线圈运行且用于探测线圈的阻抗、尤其是阻抗变化的至少一个装置；和评估装置，其借助所探测的阻抗确定金属体相对于线圈的位置。

此外，本发明涉及一种用于探测机动车的转向角的转向角传感器装置，该转向角传感器装置具有：确定转向角的调整元件、尤其是转向轴，在其上尤其均匀分布地布置有至少一个、尤其多个金属体；和用于探测至少一个金属体的位置的传感器装置。

此外，本发明涉及一种用于借助于至少一个电涡流传感器且借助于用于探测线圈的阻抗、尤其是阻抗变化的装置确定机动车的转向装置的金属体、尤其是调整元件的位置的方法，该至少一个电涡流传感器具有用于产生高频交变电磁场且被供以高频交流电的至少一个线圈，其中，依赖于所探测的阻抗来确定金属体相对于线圈的位置。

背景技术

由现有技术已知用于确定金属体的位置的传感器装置和方法。电涡流传感器具有被供以高频交流电的线圈，由此形成围绕线圈的交变电磁场。在此，高频交变场的场线从传感器平面中离开。当导电物体、尤其是金属体靠近电涡流传感器时，交变场在金属体中通过感应引起电涡流。该电涡流自身形成自己的电磁场，其反作用于线圈场，由此线圈的阻抗或电感变化。在此，线圈的阻抗与金属体相对于线圈的距离成比例地变化，从而基于阻抗或阻抗变化可确定金属体与线圈的间距或间距变化。为了以高频交流电供应或者运行线圈且为了探测线圈的阻抗或者阻抗变化，电涡流传感器一般具有相应的装置，其可由一个或多个电气/电子部件形成。

目前力求尽可能小地设计相应的电涡流传感器或者传感器装置，以便于节省尤其在机动车中的结构空间。由此，相应较小的导体电路几何结构对于此类电涡流传感器变得必要。然而，该导体电路几何结构具有小的电感。因此，由此得到的振荡电路必须以直至100MHz的高的频率进行驱动。为了可利用频率计数器评估该频率，评估装置同样必须以相应高的频率工作。通常在汽车工业中所使用的评估装置或者计算单元不可容易地应对如此高的频率。为此需要所谓的高端评估装置，然而其在制造成本上反映出令人难以接受。

发明内容

根据本发明的具有权利要求1的特征的传感器装置具有如下优点，即，尽管线圈的较小的电感和与此伴随的较高的频率，简单的计算单元或者微控制器仍可被用于评估阻抗数据以用于确定金属体的位置。为此，根据本发明作如下设置，即，传感器装置具有参考电涡流传感器，该参考电涡流传感器具有至少一个参考线圈和用于探测线圈的阻抗的至少一个参考装置，且该参考电涡流传感器如此构造和/或取向，即，交变电磁场无金属体，其中，评估装置构造成由被装置所探测的、作为具有相应频率的信号发出的阻抗形成差拍且依赖于该差拍确定金属体的位置。于是作如下设置，即，除了电涡流传感器之外设置有参考电涡流传感器，该参考电涡流传感器取向或者布置成使得其高频交变场未到达金属体的区域中。因此，参考电涡流传感器的装置根据线圈的高频馈电确定参考阻抗。评估装置由通过参考电涡流传感器和电涡流传感器的测量装置所探测的频率形成所谓的差拍。对此可将测量值装置的信号的以相加的方式叠加(重叠)的结果理解成，信号在其频率方面依赖于金属体相对电涡流传感器的接近度而有所不同。差拍相比于所探测的频率具有小得多的频率，其同样利用简单的如经常在汽车制造中使用的那样的计算单元来评估。由此可以简单的方式实现测量装置的即使高频信号的评估。

特别优选地作如下设置，即，评估装置具有触发器模块。借助触发器模块可将测量装置的所探测的频率或者信号以简单且低成本的方式汇成差拍。

此外，优选地作如下设置，即，传感器装置具有两个振荡器装置，其中一个与触发器模块的时钟输入端相连接，而另一个与触发器模块的主输入端(Mastereingang)相连接。振荡器装置首先用于产生高频馈电到相应线圈中。通过与触发器模块的有利的互联，优选在触发器模块的从输出端(Slave-Ausgang)处产生差拍。

根据本发明的一种优选的改进方案作如下设置，即，装置和参考装置分别具有带有变换器(Inverter)的振荡电路。通过操控变换器可以简单的方式在相应的振荡电路中产生振荡或者谐振频率。尤其可由此以低成本的方式呈现出先前所提及的振荡器装置。