[发明专利]角度测量系统

说明书

技术领域

本发明涉及角度测量。

背景技术

例如像巨磁阻(GMR)传感器这样的磁敏(magnetic sensing)装置可以在各种各样的应用中使用。例如，GMR传感器常常用于感测旋转轴的角度位置。在这种应用中，永磁体(有时被称作“丸(pill)”)可以安装在转向轴的端部且处于轴的旋转轴线的中心。典型地连接起来以形成一个或多个桥的GMR元件或电阻器还可以随着由指示旋转轴的角度位置的GMR电阻器生成的结果所得输出信号而定位以便处于旋转轴线的中心。然而，如发明人已意识到的那样，在很多应用中，由于空间的限制，将GMR传感器安装在轴的旋转轴线上的轴端部是低效率的。例如，在车辆中，转向轴的端部典型地具有附接于其的转向节(knuckle)组件，并且不存在将GMR传感器安装在转向轴的旋转轴线上的实用方式，因为转向节组件阻碍了这种配置。

因此，需要改进的角度感测技术。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于确定轴的角度位置的角度测量系统。该角度测量系统包括：第一和第二磁体，其适于根据预定关系协作旋转通过不同的角度距离，其中所述第一磁体耦合到所述轴并且与所述轴一起旋转；第一和第二角度传感器，其位于不同位置并且适于测量由所述第一和第二磁体产生的磁场方向性；以及控制器，其适于基于由所述第一和第二角度传感器测量的磁场方向性来确定所述轴的角度位置。

根据本发明的另一方面，提供一种用于确定轴的角度位置的方法。该方法包括：在关于第一轴线固定的第一位置测量磁场的方向性，第一磁体围绕所述第一轴线旋转；在关于第二轴线固定的第二位置测量所述磁场的方向性，第二磁体围绕所述第二轴线旋转；分析所述磁场在所述第一和第二位置的方向性，以确定所述轴的角度位置。

根据本发明的又一方面，提供一种用于确定轴的绝对角度位置的方法。该方法包括：在第一位置测量磁场的第一相对角度，其中所述第一相对角度是第一磁体的函数，所述第一磁体围绕所述轴的旋转轴线与所述轴一起旋转；在与所述第一位置间隔开的第二位置测量所述磁场的第二相对角度，其中所述第二相对角度是第二磁体的函数，所述第二磁体适于以不同于所述第一磁体的方式运动；基于所述第一和第二相对角度之间的关系确定所述轴的绝对角度位置。

根据本发明的另一方面，提供一种用于确定轴的绝对角度位置的系统。该系统包括：第一磁体，其适于围绕第一旋转轴线与所述轴一起旋转；第二磁体，其适于围绕第二旋转轴线旋转，所述第二旋转轴线与所述第一旋转轴线间隔开；第一角度传感器，其适于在第一位置测量磁场的第一相对角度，其中所述第一位置在所述第一磁体上方并且与所述第一旋转轴线间隔开；第二角度传感器，其适于在第二位置测量所述磁场的第二相对角度；以及控制器，其适于分析所述第一和第二相对角度以确定所述轴的绝对角度位置。

附图说明

图1是根据一个实施例的角度测量系统的俯视图。

图2是图1的角度测量系统的侧视图。

图3是概括说明适合于与图1的角度测量系统一起使用的GMR角度传感器的一个实施例的框图。

图4是说明根据一个实施例的GMR电阻器配置的示意图。

图5A-5D说明随时间地(in time)在不同角位置的角度测量系统。

图6示出说明来自用于导出绝对角度位置的两个角度传感器的信号的采样角度计算绘图，并且其对应于图5A-5D。

图7是说明根据一些实施例的方法的流程图。

图8是说明冗余(redundant)角度传感器的一个示例的实施例。

图9是说明其中除了磁体之外的附加结构被包括在旋转主体中的一个示例的实施例。

图10是说明包括冗余角度传感器的一个示例的实施例。

图11是说明包括纽扣磁体(button magnet)上方的偏心角度传感器的一个示例的实施例。

图12是说明包括纽扣磁体上方的一对偏心角度传感器的一个示例的实施例。

图13是说明其中角度传感器相对于通过第一和第二旋转主体中心的x轴偏移90°的一个示例的实施例。

具体实施方式

现在参考附图描述要求保护的主题，其中遍及全文相似的标记用于指代相似的元件。在以下描述中，为了解释的目的，陈述了许多具体细节以便提供对要求保护的主题的透彻理解。然而，很明显，在没有这些具体细节的情况下，要求保护的主题也可以实现。