[发明专利]用于电感式位置传感器的信号调节系统

说明书

相关申请的引用

【0001】本申请要求2005年4月8日提交的美国临时专利申请序列号No.60/669,478的优先权，在此通过引用并入这个申请的全部内容。

技术领域

【0002】本发明涉及用于电感式传感器，例如用于测量活动式部件位置(比如诸如车辆油门踏板的枢轴转动部件的旋转位置)的非接触电感式传感器的信号调节系统。

背景技术

【0003】位置传感器广泛用于各种应用。例如，诸如汽车的机动车装备有控制发动机速度的使用者操作的控制器。一般，使用者操作的控制器包括踏板臂，其具有位于踏板臂下端的脚踏板，一般是指加速踏板。加速踏板提供从加速踏板传送至与发动机相关联的发动机油门控制器的油门控制信号。常规地，在加速踏板和发动机油门控制器之间存在机械连接，并且油门控制信号是机械信号。然而，近来已经倾向于电控制的油门控制系统，有时称为电传操纵(fly-by-wire)系统，其中加速踏板或其他使用者操作的控制器与发动机油门控制器进行电通信，油门控制信号是电信号。在这个和其他应用中，通常预计任何传感器系统的输出信号符合确定规格。因此，需要一种从位置传感器如电感式位置传感器接受信号并且提供具有期望特性的输出信号的信号调节器。

发明内容

【0004】电感式位置传感器包括由AC源供电以产生电磁载波通量的发射器线圈。接收器线圈接收载波通量并且产生接收器信号。接收器信号随平行于并且非常靠近发射器线圈和接收器线圈受支撑的耦合器元件(如转子)的位置而改变。耦合器元件随其位置要被测量的部件移动。

【0005】在本发明的优选实施例中，电感式位置传感器包括第三线圈，参考线圈，该参考线圈由于载波通量而产生参考信号，不过它被缠绕以便不受要测量耦合器元件的位置的影响。对于旋转的传感器，参考信号基本上不受耦合器元件的角取向的影响，但随耦合器和参考线圈之间的间隙距离而变化。这个变化对于补偿输出信号的组装参数如间隙的变化是有用的。优选地，参考线圈具有差分结构，所以当没有耦合器元件时，在线圈不同部分内的感应电压互相抵消并且参考信号接近于0。在某些情况下，当耦合器被移除以便更好地补偿线圈和耦合器元件之间的间隙的变化时，参考信号不必要为0。接收器线圈也可具有差分结构，使得当没有耦合器元件时不存在接收器信号。然而，当存在耦合器元件时，接收器信号对耦合器元件的位置高度敏感。

【0006】用于电感式位置传感器的信号调节器包括模拟除法级和用于将预存值和输出信号相加以使输出信号符合要求的规格的电路。比较器电路将输出信号电压与存储的上和下平稳值(plateau value)进行比较，并且当输出信号电压位于平稳值之间时输出信号电压，而当信号达到这些平稳值时输出上和下平稳值。

【0007】用于提供与在位置范围内可活动的部件的部件位置相关的输出信号的装置，如电感式耦合位置传感器，包括发射器线圈和位于发射器线圈附近的接收器线圈，当发射器线圈被激励信号激励时其产生电磁场，当发射器线圈被激励时，由于在发射器线圈和接收器线圈之间的电感耦合，所述接收器线圈产生接收器信号，该接收器信号与部件位置相关。优选地，参考线圈提供基本与部件位置无关的参考信号。接收器信号和参考信号通过信号调节器，信号调节器包括用于从接收器信号和参考信号产生比例信号的模拟除法器。输出信号从比例信号得到，并且与在装置的位置范围内的部件位置基本线性相关。稳定(或箝位)电压以及电压增益曲线(信号曲线的斜率和位置(角度或距离))可由可微调的电阻器设置。

【0008】部件位置可以是旋转角度，如用于汽车电子油门组合件中使用的踏板组合件的枢轴角度。耦合器元件用于修改发射器线圈和接收器线圈之间的电感耦合。信号调节器还可包括电压箝，以使输出信号具有下平稳电压和上平稳电压。信号调节器还可包括逻辑电路，例如包括用于存储校准调整的非易失性(长期)存储器，例如齐纳阵列。校准调整可以是添加到输出信号的电压调整。电压调整被存储在非易失性存储器中，并且与非易失性存储器相联的虚地电平调整器用于调整输出信号。接收器线圈、参考线圈、发射器线圈和信号调节器都可由单个印刷电路板支撑。

附图说明

描述参考了附图，其中：

【0009】图1A是信号调节系统的简化框图；

【0010】图1B是线圈组合件的简化示意图；

【0011】图2是模拟信号调节器的框图；

【0012】图3是带有模拟除法的信号调节器的框图；