[发明专利]单个封装中的轴向和垂直角度传感器

说明书

实施例涉及利用轴向和垂直传感器共同推断旋转角度的磁场角度传感器。在实施例中，传感器系统包括布置在单个传感器封装中或在单个基板上的至少一个轴向传感器单元和至少一个垂直传感器单元。两者均代表旋转位置的轴向和垂直传感器数据可以通过例如校准传感器系统而用于改善输出角度的精度。

技术领域

本发明总体上涉及磁场传感器，并且更具体地涉及包括单个封装中的轴向和垂直角度传感器两者的磁场传感器。

背景技术

磁场传感器可以用于感测轴的旋转角度。例如，磁体可以安装在轴上使得它与轴一起旋转，以及磁场传感器可以被布置在磁体附近的位置，以便感测在磁体随轴旋转时由磁体感应的磁场。当磁场传感器被安装为靠近或邻近轴、即离开轴的旋转轴时，传感器经常被称为“离轴”磁场角度传感器。当轴的端部不可用作传感器的位置或简单地在轴上没有可用空间时，离轴磁场角度传感器经常被实现。“轴上”磁场传感器是其中传感器被安装在或接近轴的端部、通常与旋转轴共线或者在旋转轴上的传感器。离轴和轴上传感器的示例是垂直角度传感器和轴向角度传感器。

轴向角度传感器是利用轴向磁场分量来推断旋转角度的磁场角度传感器。传感器在两个分量线性变化的场情况下执行得最佳，并且必须以离轴配置布置，因为针对诸如旋转形状的径向磁化磁体之类的许多类型的常用磁体，轴向磁场分量不能在旋转轴上被探测。轴向角度传感器的另外特征是，传感器对抵抗外部磁场干扰是稳健的。另一方面，垂直角度传感器在均匀磁场情况下执行得最佳，并利用径向和方位磁场分量来推断旋转角度。垂直角度传感器可被制造用于抵抗装配公差的稳健性，且可以轴上配置布置。在许多应用中，存在对廉价磁场角度传感器的优选，不论离轴或轴上或者轴向或垂直的，同时相对于外部磁场和其它干扰也是稳健的。那么，一些垂直角度传感器的缺点在于，它们对抵抗外部磁场和其它干扰不是稳健的。虽然轴向传感器相对于这些干扰更稳健，但轴向传感器对装配公差误差更敏感。传统方法的其它缺点包括，不能提供其有能力在全360度范围内检测角度的稳健传感器。因此，总之，存在与传统磁场角度传感器关联的大量缺点。

发明内容

实施例涉及磁场传感器，诸如包括在单个封装中的轴向和垂直角度传感器两者的磁场传感器。

在实施例中，磁场传感器系统包括：支撑结构；第一传感器，其相对于磁场源的旋转轴被布置在支撑结构上，并且包括第一多个传感器元件，第一多个传感器元件被配置为感测沿第一方向的磁场分量并导出明确地在至少90度的范围内的第一旋转角度；以及第二传感器，其相对于旋转轴被布置在支撑结构上，并且包括第二多个传感器元件，第二多个传感器元件被配置为感测沿与第一方向不同的第二方向的磁场分量并导出明确地在至少70度的范围内的第二旋转角，其中第一方向或第二方向中的仅一个方向垂直于旋转轴。

在实施例中，一种方法包括：提供传感器系统，传感器系统包括耦合到支撑结构的第一传感器和第二传感器；由第一传感器感测沿第一方向的磁场分量，以导出明确地在至少90度的范围内的第一旋转角度；由第二传感器感测沿与第一方向不同的第二方向的磁场分量，以导出明确地在至少70度的范围内的第二旋转角度；以及使用第一旋转角度或第二旋转角度中的至少一个校准传感器系统。

附图说明

考虑到结合附图对本发明的各种实施例的以下详细描述，本发明可以被更完全地理解，其中：

图1描绘根据实施例的磁场角度传感器的透视图。

图2描绘根据实施例的传感器封装的框图。

图3描绘根据实施例的布置在基板上的传感器封装的俯视图。

图4描绘根据实施例的布置在基板上的传感器封装的俯视图。

图5描绘根据实施例的布置在基板上的传感器封装的俯视图。

图6描绘根据实施例的方法的流程图。

图7A描绘根据实施例的传感器系统封装的顶剖视图。