[发明专利]正弦振荡器和电感式传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电感式传感器的正弦振荡器、一种带有正弦振荡器的电感式传感器、一种用于制造正弦振荡器的方法以及一种用于运行电感式传感器的相应的方法。

背景技术

在电感式传感器中通过物理参量来控制电感率。例如，线圈的电感率依赖于绕组数的二次方和电路的磁阻。在此，线圈的电感率可以从外部通过相应的衰减元件来影响。这类作用原理例如用于位置确定，其中，衰减元件在多个线圈上运动。在此，传感器利用由模拟的振荡器或共振器提供的、调节后的正弦信号来激励。

在EP 1 672 323 A2中公开了一种具有错开的操作面的传感器单元。

发明内容

在这个背景之下，本发明根据独立权利要求提供一种用于电感式传感器的改进的正弦振荡器、一种带有正弦振荡器的改进的电感式传感器、一种用于制造正弦振荡器的方法以及一种相应的用于运行电感式传感器的方法。有利的设计方案由从属权利要求和以下的描述中得出。

微控制器可以具有内部的锁相环(内部PLL)，并且可以在使用锁相环的情况下在微控制器的引脚上输出频率在兆赫范围内的脉宽调制信号。与此同时，微控制器可以尤其是并行地实施其他任务。因此，附加的或者作为替选已经存在的微控制器可以用作电感式传感器的时钟脉冲产生器。通过例如可以构造成倒相器或者说缓冲器或阻尼器的去耦器可以使在微控制器的引脚上提供的脉宽调制信号去耦。通过后置的低通滤波器可以从脉宽调制信号中产生调节后的正弦信号，脉宽调制信号可以近似是方波信号。有利地可以为电感式传感器提供这个调节后的正弦信号。

用于电感式传感器的正弦振荡器包括去耦器、低通滤波器和微控制器，其中，去耦器被构造成用于在去耦器的输出端上提供脉宽调制信号作为去耦后的信号，其中，低通滤波器的输入端与去耦器的输出端连接，并且其中，低通滤波器被构造成用于在使用反相信号的情况下在低通滤波器的输出端上提供用于电感式传感器的正弦信号，其中，微控制器被构造成用于在微控制器的引脚上提供具有预定的频率和预定的占空比的脉宽调制信号。

正弦振荡器可以理解为提供正弦信号的装置。在此，正弦信号可以是调节后的正弦信号。电感式传感器可以被构造成用于检测位置和/或角度。在此，微控制器(也简称为μC)可以提供脉宽调制信号。脉宽调制信号可以理解为具有预定的占空比的方波信号。占空比可以用英语概念“Duty cycle”表示。占空比尤其是可以为50％。脉宽调制信号的预定频率可以是兆赫范围内的频率。在此，预定的频率可以是恒定的。脉宽调制信号可以具有12MHz的频率。去耦器可以理解为缓冲器、反相器或倒相器。去耦器可以被构造成用于将其输出端上的信号与其输入端上的信号电去耦。去耦器可以被构造成用于使其输入端上的信号，尤其是脉宽调制信号反相。去耦器可以被构造成用于防止信号反馈到微控制器。去耦后的信号可以理解为反相的信号。低通滤波器可以由模拟的结构元件构建。低通滤波器可以被构造成用于过滤掉高频率。因此，低通滤波器可以将其输入端上的方波信号转换为正弦信号或者接近正弦信号形的信号。

此外，低通滤波器可以构造成模拟的三阶低通滤波器。通过三阶低通滤波器可以将脉宽调制的方波信号高效地转换为接近正弦形的信号。

低通滤波器可以由至少一个电阻、电感元件(尤其是线圈)以及至少两个电容器来构建。在此，电阻和通常可以理解为电感的线圈可以串联。在电阻与线圈之间以及线圈与低通滤波器的输出端之间可以各有一个一侧接地的电容器与电路连接。

在微控制器的引脚和去耦器的输入端之间可以布置有电阻。

为了提供正弦信号，带有多个串联布置的线圈、至少一个以能在线圈上运动的方式布置的衰减元件以及控制装置的电感式传感器包括前述的正弦振荡器的实施方式，控制装置被构造成用于在使用正弦信号的情况下驱控线圈和确定衰减元件相对于线圈的位置。

电感式传感器可以被构造成用于检测位置或者运动。为此，衰减元件可以在串联布置的线圈上运动。电感式传感器可以被构造成用于通过改变多个线圈的电感率来检测衰减元件的位置。

正弦振荡器的微控制器可以包括控制装置。微控制器可以承担或者说实施多个任务。在此，在微控制器的一种实施方式中，可以并行实施多个任务。有利地，微控制器可以是电感式传感器的控制装置的一部分。在引脚上，微控制器可以为正弦振荡器提供具有预定的频率和预定的占空比的脉宽调制信号。因此，可以有利地用非常少的费用将正弦振荡器集成到电感式传感器中。因此，正弦振荡器的微控制器可以包括控制任务或者包括用于驱控线圈的装置以及用于确定衰减元件相对于线圈的位置的装置。