[发明专利]角度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及包括至少一个平面(flat)磁电阻传感器元件的角度传感器，每个元件具有：

至少一个第一和至少一个第二电源端子，被施加至少一个电源电压，以产生沿传感器元件的平面维度的预定方向上的电源电压降，以及/或者被施加至少一个电源电流，以产生所述预定方向上的电源电流的流动，

至少两个分接电极，用于在作用于角度传感器的磁场的场强效应和/或方向下，在分接电极之间分接出由所述电源电压降或由所述电源电流的流动产生的差分电压。

背景技术

在2004年5月14日的欧洲专利申请No.04 102 117.1中，描述了一种磁电阻传感器元件，至少一个电源电压或至少一个电源电流可以通过至少一个电源端子(具体是通过至少一个第一电源端子)以及通过至少一个参考端子(具体是通过例如处于地电势的至少一个第二电源端子)作用于该磁电阻传感器元件，其中可以在至少一个第一(具体是正向)分接电极与至少一个第二(具体是负向)分接端子之间分接出差分电压，该差分电压是作为电源电压降或电源电流流动的方向与产生的内部磁场的方向之间的角度的函数而产生的，并且，通过叠加固有磁化和至少一个外部磁场来给定产生的内部磁场的方向，此外，磁电阻传感器元件是平面的，尤其电源电压降是连续的。在所述申请中，还描述了一种角度传感器，包括分配给第一电源电压或第一电源电流的第一传感器元件、以及分配给第二电源电压或第二电源电流的第二传感器元件。具体地，相对于第二电源电压降或第二电源电流流动的方向，以例如大约45度之类的限定角度旋转或偏移第一电源电压降或第一电源电流流动的方向。

上述类型的传感器元件不是采用曲折导体带(conductor strip)而是采用包括例如应用到硅衬底上的材料坡莫合金(Permalloy)的矩形或圆形层的封闭平面的导体结构来设计的，其特征在于非常低的欧姆电阻。典型电阻值在几个欧姆的范围内。已发现，这些电阻值由此处于与至平面导体结构、用于提供电源电压或电源电流的引线的电阻值范围接近的值范围中，即，与至实际传感器结构的接合连接的引线电阻的值范围接近的值范围中。因此，至平面导体结构的电阻值对作用于平面导体结构的电源电压或电源电流的流动有明显影响。在操作期间，沿这些引线电阻所发生的电压损失显著地歪曲了测量结果，从而对产生的测量信号的质量有显著影响，所述信号要用于指示作用于角度传感器的磁场的磁力线相对于角度传感器的方向。

发明内容

本发明的目的是避免上述类型的角度传感器中的上述缺点。

根据本发明，在普通类型的角度传感器中，本目的实现如下：传感器元件中至少一个的至少第一电源端子或第一电源端子之一、以及至少第二电源端子或第二电源端子之一与电源连接用于向该至少一个传感器元件提供外加电源电压。

由此，以简单方式实现如下情况：限定电源电流作用于传感器元件，或公共限定电源电流作用于传感器元件，因此在所述传感器元件上存在限定电源电压，所述电源电压只依赖于传感器元件本身的欧姆电阻，而不依赖于引线电阻。因此，传感器元件制造中的变化不再对角度传感器的测量结构有任何影响。采用根据本发明的角度传感器的电源设计，不需要任何复杂的补偿器件。

优选地，根据本发明的角度传感器设计为具有两个平面磁电阻传感器元件，每个平面磁电阻传感器元件具有第一和第二电源端子以及两个分接电极，并且磁电阻传感器元件设置为彼此串联，并经由它们的电源端子与公共电源串联。这确保了对两个传感器元件馈送相同的电源电流，以使由传感器元件输出的测量信号的幅度比不再依赖于该电源电流的电流强度的变化。由于测量电路具有高欧姆输入，所以将原则上也存在的引线电阻对分接电极的影响减小到可忽略水平。

在根据本发明而设计的具有两个传感器元件的角度传感器中，优选地，将所述角度传感器设计用于较大角度范围上的角度测量，磁电阻传感器元件有利地具有至少基本上相同的几何形状和尺寸。具体地，为此目的，相对于磁电阻传感器元件的平面维度的平面，进一步将磁电阻传感器元件设置为相对于彼此至少基本上平行并在该平面内，并相对于彼此旋转了预定角度。优选地，磁电阻传感器元件相对于彼此的旋转设置的预定角度对应于至少差不多45°。采用根据本发明的角度传感器的配置，有利地在分接电极处测量两个信号，这两个信号具有相同的幅度，几乎为正弦信号，并相对于彼此偏移45°，这些信号可以特别有利地用于确定测量信号，测量信号要用于指示作用于角度传感器的磁场的磁力线相对于角度传感器的方向。