[发明专利]离轴磁场角度传感器

说明书

相关申请

本申请是申请号为14/083,643的美国专利申请的部分继续，所述美国专利申请提交于2013年11月19日，并且通过全文引用而结合在本文中。

技术领域

本发明总体上涉及磁场传感器，并且更具体地涉及离轴（off-axis）磁场角度传感器。

背景技术

磁场传感器可以用于感测轴类件（shaft）或其他对象的旋转角度。例如，磁体可以被装配在该轴类件上，使得该磁体随着该轴类件旋转；并且磁场传感器可以被布置成贴近该磁体，以便感测由该磁体在它随着轴类件旋转时所感生的磁场。当靠近或邻近该轴类件、即离开该轴类件的旋转轴地装配磁场传感器时，该传感器可以被称为“离轴”磁场角度传感器。当该轴类杆的端部不可用作用于该传感器的位置或简单地说在该轴类件上没有可用空间时，常常实施离轴磁场角度传感器。

在许多应用中，可能存在对于（包括离轴磁场角度传感器的）磁场角度传感器的普遍偏好，所述磁场角度传感器不昂贵且不复杂、同时相对于外部磁场和其他干扰也是鲁棒的（robust）、能够计及组装公差并且与（包括非均质地磁化的大磁体的）一系列磁体兼容。一些常规途径的缺陷于是是要求具有传感器元件的至少两个传感器基底，所述传感器元件有相同的磁灵敏度。所要求的匹配的磁灵敏度难以获得，并且与对于多个传感器基底的需求相组合生产起来更昂贵。

附图说明

在根据本发明的一个方面，提供了一种被配置成确定磁场源绕旋转轴的旋转位置的磁场角度感测系统。该磁场角度感测系统包括被布置成与所述旋转轴同心的圆的N个传感器设备，其中N＞1，并且所述传感器设备沿着所述圆被彼此间隔开约（360/N）度。每个传感器设备都包括：

具有灵敏度平面的磁场感测设备，所述灵敏度平面包括所述磁场感测设备的至少一个参考方向，其中所述磁场感测设备对所述灵敏度平面中的磁场分量敏感，并且被配置成提供与在所述灵敏度平面中的磁场和所述参考方向之间的角度的正弦（余弦）有关的信号；以及

电路，所述电路被耦合到所述N个传感器设备，并且被配置成提供通过组合来自所述N个传感器设备的所述磁场感测设备的所述信号而确定的如下信号：所述信号指示磁场源绕所述旋转轴的旋转位置。

所述电路被配置成：（i）将所述N个传感器设备的所述信号解释为角度值，（ii）将相当于360°的整数倍加到所述N个角度值中的选择性的角度值，以导致在所述N个传感器设备中的相应传感器设备的角度位置的单个顺时针或逆时针方向上的所有N个经校正的值的至少一个单调上升或下降的序列，以及（iii）对这些经校正的值取平均值

在根据本发明的另一方面，提供了一种确定磁场源绕旋转轴的旋转位置的方法。该方法包括：

将N＞1个传感器设备布置成与所述旋转轴同心的圆，使得所述传感器设备沿着所述圆被彼此间隔开约（360/N）度；

通过所述N＞1个传感器设备中的每个传感器设备的磁场感测设备，感测如下角度的正弦（余弦）：所述角度为在所述磁场感测设备的参考方向与由所述磁场源感生的在所述磁场感测设备的灵敏度平面中的磁场之间的角度，所述灵敏度平面包括所述磁场感测设备的至少一个参考方向；

提供与在所述灵敏度平面中的所述磁场和所述参考方向之间的所述角度的正弦（余弦）有关的信号；

通过组合来自所述N＞1个传感器设备的所述磁场感测设备的所述信号，提供指示所述磁场源绕所述旋转轴的旋转位置的信号；以及

作为所述组合的部分而对所述信号进行预调节和取平均值，其中所述预调节包括将相当于360度的整数倍与输入数据进行组合，以识别在所述N个传感器设备中的相应传感器设备的角度位置的单个顺时针或逆时针方向上的至少一个单调上升或下降的值序列；

将所述N个传感器设备的所述信号解释为角度值；

将相当于360°的整数倍加到所述N个角度值中的选择性的角度值，以导致在所述N个传感器设备中的相应传感器设备的角度位置的单个顺时针或逆时针方向上的所有N个经校正的值的至少一个单调上升或下降的序列，以及

对这些经校正的值取平均值。

附图说明

结合随附的附图考虑本发明的各种实施例的以下详细描述，可以更完整地理解本发明，在所述附图中：

图1是根据实施例的传感器系统的部分的平面视图。

图2A是根据实施例的半桥电路的图。

图2B是根据实施例的管芯布置的框图。

图2C是根据实施例的半桥电路配置的图。