[发明专利]用于测量角位置的系统以及杂散磁场消除的方法

说明书

用于确定角位置的系统包括具有旋转轴的偶极磁体，其中该偶极磁体产生磁场。响应于该磁场，第一磁场传感器产生第一输出信号且第二磁场传感器产生第二输出信号。该磁场传感器以饱和模式操作，其中该磁场传感器在很大程度上对该磁场的场强不敏感。因此，该第一输出信号指示该磁场的第一方向且该第二输出信号指示该磁场的第二方向。由处理电路执行的方法需要组合该第一和第二输出信号以获得该磁体的旋转角值，其中基本上消除来自杂散磁场的角误差。

技术领域

本发明大体上涉及磁场传感器。更具体来说，本发明涉及并有用于测量角位置同时基本上消除杂散磁场的磁场传感器的系统。

背景技术

用于测量旋转角或角位置的角传感器实施于大量汽车和工业应用中。举例来说，在汽车行业中，角传感器可以用于阀门控制、踏板位置感测、方向盘位置感测、油门位置感测、电动机轴位置感测和多个其它用途。通常，磁场传感器是优选的，这是因为其非接触式测量使其不受机械磨损的影响。在这些应用中，测量安装在移动部件上的磁体的磁场变化。磁场不受碎片和其它非磁性材料阻碍。一些磁场传感器基于磁阻效应，其中材料倾向于响应于外部施加的磁场而改变其电阻的值。磁阻装置包括例如各向异性磁致电阻(Anisotropic Magneto Resistance，AMR)技术、巨磁电阻(Giant Magneto Resistance，GMR)、隧道磁致电阻(Tunnel Magneto Resistance，TMR)等。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供一种系统，包括：

具有旋转轴的偶极磁体，所述偶极磁体被配置成产生磁场；

第一磁场传感器，所述第一磁场传感器被配置成响应于所述磁场而产生第一输出信号；以及

第二磁场传感器，所述第二磁场传感器被配置成响应于所述磁场而产生第二输出信号，所述第一和第二磁场传感器中的每一个被配置成以饱和模式操作，使得所述第一输出信号指示所述磁场的第一方向且所述第二输出信号指示所述磁场的第二方向。

在一个或多个实施例中，所述第一输出信号包括第一杂散场分量，所述第二输出信号包括第二杂散场分量，并且所述系统还包括处理电路，所述处理电路与所述第一和第二磁场传感器耦合并且被配置成组合所述第一和第二输出信号以获得旋转角值，其中基本上消除所述第一和第二杂散场分量。

在一个或多个实施例中，所述系统进一步包括：

第三磁场传感器，所述第三磁场传感器被配置成响应于所述磁场而产生第三输出信号，所述第三输出信号包括第三杂散场分量；以及

第四磁场传感器，所述第四磁场传感器被配置成响应于所述磁场而产生第四输出信号，所述第四输出信号包括第四杂散场角分量，其中所述第三和第四磁场传感器中的每一个被配置成以所述饱和模式操作，使得所述第三输出信号指示所述磁场的第三方向并且所述第四输出信号指示所述磁场的第四方向，并且所述处理电路进一步与所述第三和第四磁场传感器耦合并且还被配置成将所述第三和第四输出信号与所述第一和第二输出信号组合以获得所述旋转角值，其中另外基本上消除所述第三和第四杂散场分量。

在一个或多个实施例中，所述偶极磁体是圆柱形偶极磁体。

在一个或多个实施例中，所述圆柱形偶极磁体在直径上磁化。

在一个或多个实施例中，所述第一和第二磁场传感器是第一和第二磁阻(MR)传感器。

在一个或多个实施例中，所述第一和第二磁场传感器与所述偶极磁体的外表面间隔开，使得在所述外表面与所述第一和第二磁场传感器之间形成气隙，所述外表面远离所述旋转轴横向地移位。

在一个或多个实施例中，所述第一和第二磁场传感器相对于彼此定位，使得所述磁场在所述第一磁场传感器处的所述第一方向与所述磁场在所述第二磁场传感器处的所述第二方向相反。