[发明专利]线性旋转感应式位置传感器

说明书

相关申请交叉引用

【0001】该申请已要求2005年6月27申请的序号为60/694,384的美国临时申请的优先权，该申请的全部内容并入此文中供参考。

技术领域

【0002】本发明涉及感应式位置传感器，具体涉及线性传感器，并且也包括旋转式位置传感器。

背景技术

【0003】在同时待决的专利申请11/399,150，11/102,046及11/400,154中说明了感应式旋转传感器，所有这些申请的内容并入此文中供参考。

【0004】然而，旋转式传感器内在地限制可以在某些应用中测量的行进距离，例如，汽车的电子节流阀控制。线性传感器的使用，或者对运动敏感、包括线性元件的传感器在更长的行进范围内可以提供更加灵敏的测量。

【0005】由于噪声和制造变化，例如部件拆分的变化，来自感应式传感器的接收线圈的信号易于变化。改进的传感器给出针对这种共模因素校正后的位置信号，这在许多其他可能的应用中将具有很大的商业利益，特别是对于电子节流阀控制应用。

发明内容

【0006】用于提供与可移动部件(可移动是指线性运动、旋转、或者运动类型的任意组合)的位置相关的信号的装置包括励磁线圈及靠近励磁线圈设置的接收线圈。当电源，如交流电源，使励磁线圈通电时励磁线圈产生磁通。当励磁线圈通电时由于接收线圈和励磁线圈之间的电感耦合，接收线圈产生接收信号。接收线圈有多个部分，电感耦合将在至少两个部分中感生极性相反的电压。线圈组件包括励磁线圈、一个或多于一个接收线圈及可选的参考线圈。线圈组件可以在基底上形成，例如作为在可用于支持信号处理的电子电路的印刷电路板上的金属磁轨(metaltrack)。

【0007】电感耦合被部件的移动而改变，所以接收信号与部件的位置相关联。例如，连接元件可以机械地连接到部件，以便当连接元件移动时，连接元件改变励磁线圈和接收线圈之间的电感耦合，所以接收信号与连接元件的位置相关联并因此与部件的位置相关联。连接元件可以包括金属板，通常是U形的金属结构，或者改变电感耦合的其他结构。

【0008】在本发明的一些实施例中，接收线圈通常是细长的，具有第一端和第二端，接收线圈第一部分的主要区域接近第一端，与第一部分相比，接收线圈的第二部分的主要区域更接近第二端。第一部分和第二部分的绕组方向相反，励磁线圈和第一部分之间的电感耦合感生第一电压，励磁线圈和第二部分之间的电感耦合感生第二电压，第一信号和第二信号的相位相反，接收信号是包括第一电压和第二电压的结合。

【0009】励磁线圈可以具有大致细长的周界，例如大致为矩形的周界，并且对于线性传感器励磁线圈通常是平面的。接收线圈(多个)可能位于与励磁线圈平面平行的平面内，也可能大致与励磁线圈共面，或者与例如底板印刷电路板或其他基底的宽度有一定偏移。此文中所述的新型旋转传感器的励磁线圈可能是大体为圆柱形的几何形状。

【0010】在本发明的一些实例中，接收线圈包括至少两个部分。这些部分根据所需位置敏感信号的特性可能是三角形的、菱形的或者其他形状。连接元件的运动改变励磁线圈和这两部分或更多部分之间的电感耦合的相对程度。线性位置传感器提供和部件沿线性轨迹的位置相关的信号。可以将旋转传感器配置成使线圈组件(励磁线圈，接收线圈和可选的参考线圈)设置于大致柱面上，并且该装置可以是轴延伸通过大致柱面的旋转传感器。参考信号可用来针对共模因素校正接收信号，其可以通过单独的参考线圈来获取。在其他的实例中，使用多个接收线圈，并且参考信号是通过合并从各参考线圈获取的信号而获得的。

【0011】参考线圈可以被配置成提供与励磁线圈通电时部件的位置基本无关的信号，并且可用于比例度量的信号处理(例如模拟分度)来针对共模因素校正与位置有关的信号。参考信号也可以用于估计线圈组件和连接元件之间的间隙或者偏移，例如测定所绕匝数。如果使用参考线圈，其第一部分可位于励磁线圈内，一个或者更多其他的部分位于励磁线圈外。

【0012】可以提供电子电路以用于产生与要测量的位置基本成线性关系的位置信号，或者是电压相对线性位置的关系，电压相对角度位置的关系，沿弧形路径的位置，或者是线性运动和旋转的组合的其他位置。部件位置可以是脚踏板的位置，机械地连接到连接元件的位置的脚踏板的运动，例如用于电子节流阀应用。这个装置可以包括用于对引擎提供速度控制的电子电路。