專利名稱：角位置傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及角位置傳感器，并且更具體地，涉及能夠在非常惡劣的環(huán)境中 進(jìn)行非常精確的角位置確定的傳感器。
背景技術(shù)：
在許多應(yīng)用中，精確地確定一個(gè)組件相對(duì)另一個(gè)組件的角位置是至關(guān)重要的。而 且，精確地確定角位置允許精確計(jì)算角速度和加速度，這對(duì)于例如有效操作高性能防鎖或 防滑剎車(chē)系統(tǒng)是至關(guān)重要的。剎車(chē)系統(tǒng)的組件可能遭遇到相當(dāng)極端的條件，包括高溫、震動(dòng) 和沖擊荷載，以及水和灰塵污染。這樣的條件在飛行器應(yīng)用中被進(jìn)一步放大。
某些先前已知的飛行器防滑系統(tǒng)依賴傳動(dòng)軸使相對(duì)脆弱的傳感器遠(yuǎn)離剎車(chē)和車(chē) 輪附近存在的苛刻條件。雖然這樣的配置允許使用可靠和精確的感應(yīng)器生成所需的車(chē)輪速 度數(shù)據(jù)，但這類系統(tǒng)的重量、體積和復(fù)雜度是不利的。依靠低頻RF信號(hào)生成車(chē)輪位置和速 度數(shù)據(jù)的系統(tǒng)已經(jīng)使用。以前也已經(jīng)提出使用霍爾(Hall)傳感器，但所考慮的配置使傳感 器特別易受熱損傷并要求過(guò)多數(shù)目的磁體和傳感器以實(shí)現(xiàn)所需精度。 需要一種角位置傳感器，其能夠生成極其精確的位置數(shù)據(jù)以便用在例如角速度和 /或加速度計(jì)算中。而且，所述傳感器需要能夠在極其惡劣的環(huán)境中可靠地發(fā)揮功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有角位置傳感器固有缺點(diǎn)從而在極其惡劣的環(huán)境中提供高度精 確的位置數(shù)據(jù)。該裝置具有魯棒性且不要求直接耦合在旋轉(zhuǎn)組件之間。同樣地，該裝置特 別適合在飛行器應(yīng)用中生成車(chē)輪速度數(shù)據(jù)。 根據(jù)本發(fā)明的裝置通常包括設(shè)置在陣列中的多個(gè)永磁體，該陣列連接到旋轉(zhuǎn)組 件。固定的霍爾傳感器陣列被設(shè)置為與多個(gè)永磁體相鄰并分隔。優(yōu)選地，霍爾傳感器的數(shù) 目多于磁體的數(shù)目。每個(gè)霍爾傳感器生成指示其與磁體接近度的模擬信號(hào)。通過(guò)同時(shí)采樣 每個(gè)霍爾傳感器生成的信號(hào)，可計(jì)算磁體陣列相對(duì)于傳感器陣列的角位置的極其精確的確 定。 本發(fā)明的這些和其他優(yōu)點(diǎn)從下面優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明并且結(jié)合附圖將變得顯 而易見(jiàn)，所述附圖通過(guò)示例的方式說(shuō)明了本發(fā)明的原理。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的角位置傳感器的示意圖；
圖2是目標(biāo)盤(pán)的示意圖；以及
圖3是傳感器板的示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及角位置傳感器，其可易于適用在例如車(chē)輪上，并且用來(lái)控制這種車(chē)輪 的防鎖或防滑剎車(chē)系統(tǒng)。系統(tǒng)12非常概括和示意地顯示在圖1中，其中車(chē)輪14具有與其 關(guān)聯(lián)以便一致旋轉(zhuǎn)的目標(biāo)盤(pán)16，同時(shí)固定傳感器板18被固定到不旋轉(zhuǎn)的軸20或其他支撐 元件。在當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例中，圓形目標(biāo)盤(pán)和圓形傳感器板以公共軸22為圓心并由較小的氣 隙24分離。 一個(gè)或多個(gè)處理器26將由傳感器板生成的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可用輸出，例如角位置、 旋轉(zhuǎn)速率或車(chē)輪速度。 在圖2示意性示出的優(yōu)選實(shí)施例中，目標(biāo)盤(pán)16總共具有18個(gè)磁體位置30，這些磁 體位置繞盤(pán)周邊以20度的角度增量等間隔分布，其中16個(gè)這類位置由設(shè)置為南_北極交 替的序列的磁體32占據(jù)。兩個(gè)磁體位置30a和30b未被占用并且相對(duì)于彼此180度設(shè)置。
圖2示意性示出了總共支撐72個(gè)霍爾效應(yīng)感測(cè)元件34的傳感器板18，這些感測(cè) 元件繞傳感器板周邊以5度的角度增量等間隔分布。每個(gè)霍爾傳感器生成與其經(jīng)受的磁場(chǎng) 強(qiáng)度成比例的模擬信號(hào)。目標(biāo)盤(pán)和傳感器板被定位成使得其間保持約0. 5英寸的氣隙24。
周期性地進(jìn)行同時(shí)讀取全部72個(gè)霍爾傳感器并且基于算法將該數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為傳感 器板和目標(biāo)板以及因此和車(chē)輪之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度。已知時(shí)間間隔的兩個(gè)這種讀數(shù)將得出 該間隔內(nèi)平均車(chē)輪速度。對(duì)于每秒200個(gè)完整的速度讀數(shù)，標(biāo)稱時(shí)間間隔是5毫秒。
霍爾傳感器輸出0到5伏的電壓，該電壓與每個(gè)霍爾傳感器位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度成比 例。2.5伏信號(hào)是空值或無(wú)磁場(chǎng)。接近5伏的較高電平是南極場(chǎng)，并且接近0伏的電平是 北極場(chǎng)。磁體強(qiáng)度和霍爾傳感器間隙被設(shè)置成使得永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到5伏或0伏(無(wú)傳感器飽 和)。 可位于傳感器板上或可不位于傳感器板上的處理器具有電路，該電路在準(zhǔn)確的時(shí) 刻凍結(jié)所有霍爾傳感器的電壓瞬時(shí)值并保持這些值直到每個(gè)電壓都可轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。這產(chǎn) 生在霍爾傳感器被凍結(jié)的時(shí)刻提取的霍爾電壓數(shù)據(jù)集或"快照"。在這種小于1毫秒的轉(zhuǎn)換 后，霍爾電路被允許再次跟蹤霍爾傳感器的輸出并準(zhǔn)備好下次采樣。來(lái)自霍爾傳感器的數(shù) 據(jù)是在0和4096計(jì)數(shù)之間的12位未賦值數(shù)字，4096相應(yīng)于5伏，空值是標(biāo)稱計(jì)數(shù)2048。
霍爾傳感器的輸出需要被歸一化，因?yàn)槊總€(gè)霍爾傳感器具有隨機(jī)增益并且不同裝 置間會(huì)有幾個(gè)百分點(diǎn)的DC補(bǔ)償方差。用于這類歸一化的算法對(duì)磁體環(huán)中的不均等磁體具 有非常大的容差，但對(duì)霍爾傳感器的不同增益不具有容差。歸一化的目標(biāo)是動(dòng)態(tài)地發(fā)現(xiàn)每 個(gè)獨(dú)立的霍爾傳感器的增益和補(bǔ)償，以便校正因數(shù)可維持在軟件中從而建立等效的霍爾裝 置匹配集合。該歸一化過(guò)程也自動(dòng)考慮硬件多路復(fù)用器、運(yùn)算放大器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器中的任 何偏差或差值。對(duì)于無(wú)磁場(chǎng)，霍爾傳感器產(chǎn)生2. 5伏輸出，對(duì)于南極場(chǎng)，產(chǎn)生接近5伏的較 高電壓，并且對(duì)于北極場(chǎng)，產(chǎn)生接近O伏的較低電壓。輸出是與磁場(chǎng)成比例的線性電壓。磁 體和機(jī)械間隙的尺寸被設(shè)計(jì)為使得傳感器不會(huì)飽和(即，輸出永不會(huì)達(dá)到0或5伏)。從 軟件看，模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)計(jì)數(shù)為0是全北極場(chǎng)，計(jì)數(shù)為2048是零場(chǎng)，而計(jì)數(shù)為4096是全 南極場(chǎng)。實(shí)際操作中，場(chǎng)強(qiáng)永不會(huì)超過(guò)全標(biāo)度的1/2到2/3。對(duì)于72個(gè)霍爾傳感器中的每 個(gè)傳感器，軟件存儲(chǔ)器中保存了所有霍爾電壓值的運(yùn)行平均值。這種計(jì)數(shù)值的平均電壓等 于霍爾傳感器標(biāo)稱的DC補(bǔ)償電壓。該平均值將在一定程度上受到所使用的特定磁體環(huán)中磁體的影響。如果給定環(huán)中使用的南極磁體比北極磁體強(qiáng)，則隨著環(huán)旋轉(zhuǎn)的計(jì)數(shù)平均值將 高于2048計(jì)數(shù)，但因?yàn)樗写朋w旋轉(zhuǎn)通過(guò)所有72個(gè)霍爾傳感器，所以目的是使傳感器相互 匹配，而非設(shè)定傳感器的真實(shí)電壓輸出相對(duì)高斯的關(guān)系。 一旦霍爾傳感器的這種平均"零" 點(diǎn)關(guān)于特定磁體環(huán)確定，則所有新樣點(diǎn)被用來(lái)更新該平均值。此外，通過(guò)與霍爾特定平均值 的簡(jiǎn)單比較，每個(gè)新霍爾值被分類為"南極"值或"北極"值。例如，如果霍爾特定"零"值 為2050計(jì)數(shù)并且新計(jì)數(shù)為2051，則其為"南極"值。如果新計(jì)數(shù)為2049，則其為"北極"值。 然后南極值和北極值被平均到各自的運(yùn)行平均值中。結(jié)果，對(duì)于72個(gè)霍爾傳感器中的每個(gè) 傳感器，三個(gè)運(yùn)行平均值被保持南極平均值、空值和北極平均值。代替實(shí)際平均值，這些值 被實(shí)際饋送到具有可調(diào)整的時(shí)間常數(shù)的簡(jiǎn)單軟件一階濾波器中。這些濾波器的輸出被使用 以使得空濾波器輸出是霍爾特定的DC補(bǔ)償值。南極濾波器減北極濾波器是相對(duì)霍爾特定 增益。所有霍爾特定DC補(bǔ)償相加并求平均。這是給定霍爾數(shù)據(jù)板和磁體環(huán)組合的整個(gè)系 統(tǒng)DC補(bǔ)償平均值。所有霍爾特定增益均被類似地求均值從而給出系統(tǒng)增益平均值。每個(gè) 特定霍爾補(bǔ)償與平均值比較，從而得到所述霍爾傳感器的補(bǔ)償歸一化因數(shù)。進(jìn)行同樣的操 作以得到該霍爾傳感器的增益歸一化因數(shù)。然后這些增益和補(bǔ)償歸一化因數(shù)被應(yīng)用于所有 原始霍爾數(shù)據(jù)，從而在該數(shù)據(jù)被饋送給確定車(chē)輪角位置的傅立葉(Fourier)算法之前，歸 一化各霍爾傳感器。僅原始霍爾值被用于輸入以歸一化濾波器。 實(shí)際上，由于沒(méi)有車(chē)輪運(yùn)動(dòng)就不能進(jìn)行該歸一化，因此歸一化濾波器具有低速截 止，并且實(shí)際上，如果試圖在低速時(shí)進(jìn)行歸一化，則濾波器將產(chǎn)生大的增益和補(bǔ)償誤差。在 當(dāng)前優(yōu)選實(shí)施例中，歸一化濾波器積分在6節(jié)(knot)以下暫停，將輸出值保持為其最后值。 濾波器輸出值將周期性地存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器(NVM)中，以便在系統(tǒng)上電而無(wú)車(chē)輪旋轉(zhuǎn) 速度時(shí)，所有霍爾傳感器將具有基線歸一化。 一階濾波器具有約30秒的時(shí)間常數(shù)(可調(diào)整 為最佳性能)，且由于空濾波器的積分速率是北極濾波器或南極濾波器的積分速率的兩倍， 因此空濾波器具有的TC是北極濾波器或南極濾波器的TC的兩倍。該歸一化用于使系統(tǒng)的 精確的速度精度提升為原精度的近三倍。 之后簡(jiǎn)單的傅立葉方法被用來(lái)發(fā)現(xiàn)車(chē)輪上的旋轉(zhuǎn)磁體目標(biāo)和非旋轉(zhuǎn)霍爾傳感器 板之間的旋轉(zhuǎn)角。連接到旋轉(zhuǎn)車(chē)輪的目標(biāo)盤(pán)上的永磁體以南北極交替的模式設(shè)置，從而模 擬如從固定點(diǎn)(即霍爾傳感器)看到的大致正弦波磁性模式。具有18個(gè)磁體位置，因此磁 性正弦波模式在一個(gè)360度的車(chē)輪旋轉(zhuǎn)中具有9個(gè)完整的正弦波。該磁性模式在繞磁體環(huán) 的72個(gè)點(diǎn)處由霍爾傳感器采樣。這類似于在每個(gè)重復(fù)的波形周期中在72個(gè)時(shí)間增量點(diǎn)處 采樣的周期性時(shí)間函數(shù)。72個(gè)磁性樣點(diǎn)集合中的每個(gè)值都乘以真實(shí)的正弦函數(shù)值并求和。 以余弦函數(shù)重復(fù)該過(guò)程。兩個(gè)求和相除從而獲得正切函數(shù)項(xiàng)。與參考正弦和余弦波形相比， 該函數(shù)項(xiàng)的反正切是測(cè)試波形的相角(磁體環(huán)模式)。除了僅感興趣基頻的相位外，這與正 弦/余弦傅立葉變換相同。由磁體產(chǎn)生的所述模式的非正弦類變化可當(dāng)做基頻的較高階諧 波并且不參與計(jì)算。這使得該方法對(duì)由離散磁體產(chǎn)生的不理想的正弦波模式具有高容差。
該算法的示例性的偽碼(pseudo code)如下 對(duì)于給定霍爾傳感器采樣空間( 一個(gè)霍爾傳感器板獲取)，我們有Hall (n)，對(duì)于 n = 1至lj 72 對(duì)于正弦和余弦參考波形，由于圍繞所述板具有72個(gè)霍爾傳感器并且磁性 模式在每轉(zhuǎn)中重復(fù)9次，因此具有72/9或8個(gè)正弦樣點(diǎn)。這8個(gè)樣點(diǎn)僅具有3個(gè)固定的+/_值，并且分別是0，1/SQR(2)和lSin(l) = 0 Cos(l) = 1Sin(2)= 0.707 Cos(l) = 0.707Sin(3) = 1 Cos(l) = 0Sin(4) = 0.707 Cos(l) =-0.707Sin(5) = 0 Cos(l) = -lSin(6) = -0.707 Cos(l) = -0.707Sin(7) =-1 Cos(l) = 0Sin(8) = -0. 707 Cos(l) = 0. 707SinSum = OCosSum = ODo for m=l to 9Do for n=l to 8SinSum = SinSum+Sin(n) XHall [n+(m_l) X8]CosSum = CosSum+Cos (n) XHall [n+(m_l) X 8] end Do nend Do mFlip = llf CosSum = 0Then :Ratio =OFlip = -lend ThenElse :Ratio = SinSum/CosS咖If Absolute value(Ratio) > IThen :Flip = -IRatio = CosSum/SinSumend Thenend ElselfFlip = _1 and SinSum < 0 then :Qimdrant = OIfFlip = 1 and CosSum < 0 then :Qimdrant = llfFlip = _1 and SinSum > 0 then :Quadrant = 2IfFlip = 1 and CosSum > 0 then :Quadrant = 3W_Angle 因?yàn)檫@將在每轉(zhuǎn)中重復(fù)9次，所以最終值僅包括中間角計(jì)算，且不能直接確定車(chē) 輪位置的單個(gè)0到360度輸出。因此，兩個(gè)磁體位置中均無(wú)磁體的事實(shí)允許9個(gè)扇區(qū)中的 特定扇區(qū)被識(shí)別。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這兩個(gè)磁體的刪除對(duì)傅立葉相角結(jié)果的精度的影響可忽略。
這種算法的目的是發(fā)現(xiàn)車(chē)輪當(dāng)前處于旋轉(zhuǎn)的9個(gè)扇區(qū)中的哪個(gè)扇區(qū)中。這是必須 的，因?yàn)槊哭D(zhuǎn)中霍爾磁性模式重復(fù)9次，并且期望0到360度的輸出。使用加入到以40度 增量間隔的扇區(qū)或"組"數(shù)中的0到40度的傅立葉輸出為每個(gè)樣點(diǎn)給出真實(shí)的0到360度 結(jié)果，而沒(méi)有來(lái)自前面樣點(diǎn)的歷史。所述方法利用18個(gè)磁體中的兩個(gè)磁體在磁體環(huán)中缺失 分隔180度的事實(shí)。這兩個(gè)孔通過(guò)這種算法檢測(cè)，從而發(fā)現(xiàn)霍爾組數(shù)1到9。
每組具有8個(gè)霍爾傳感器的9組霍爾傳感器相加到一起，從而得到從霍爾傳感器 ftl開(kāi)始依次升序的累加l到9n的組。組#1是霍爾傳感器1到8的和。9個(gè)子組同樣為具 有8個(gè)霍爾傳感器的各組與4個(gè)霍爾補(bǔ)償?shù)那蠛停虼俗咏M1是霍爾傳感器5到12的和。
因?yàn)榻惶娴拇朋w極性和霍爾傳感器間隔，每組的和將趨于平均到2048計(jì)數(shù)的空 磁性值或霍爾傳感器標(biāo)稱輸出的1/2。如果缺失磁體在被求和的8個(gè)霍爾傳感器的組中，則 該和對(duì)于缺失的北極磁體明顯較大并且明顯小于缺失南極磁體的所述空值。這種方法為最 大的魯棒性和噪聲抑制同時(shí)尋找北極和南極缺失磁體。 由于奇數(shù)組(9)，如果一個(gè)缺失磁體在組1的中部，則另一個(gè)相差180度的缺失 磁體將精確在組5和組6之間，但該第二缺失磁體將恰在子組5的中部，這是由于求和中 的4個(gè)霍爾補(bǔ)償。為了解決邊界條件，當(dāng)缺失磁體靠近兩個(gè)組的邊緣時(shí)，傅立葉計(jì)算中的 "quadrant (象限)"變量在組檢測(cè)邏輯中被再次使用。之后具有各組和的9個(gè)求和結(jié)果1_9 以及各子組和的9個(gè)求和1-9。 之后這些結(jié)果以下面的方式相減對(duì)于象限2或3中的角度結(jié)果 Result (x) = Group (x)-Subgroup (x+4)對(duì)于象限1或4中的角度Result(x)= Subgroup (x)-Group (x+5)之后最終組數(shù)是正的最大結(jié)果數(shù)最后，如果Quadrant = 4，則 組(Group)加1。這種算法是通過(guò)下面的偽碼描述的歸一化霍爾電壓計(jì)數(shù)(0-4096)等 于HallNorm(l-72)Do for m= lto 9Do for n = 1 to 8Groupsum(m) = Group sum (m)+Ha 11Norm(n+(8X ([m-l]))end DO nend DO m上面的算法產(chǎn)生9組的和之后子組是Do for m = 1 to 9Do for n = 1 to 8If (n+(8X [m—l])+4) > 72Then :0ver = 72Else :0ver = 0SubGroupsum(m) = SubGroupsum(m)+HallNorm(n+(8X [m_l])+4_0ver)End DO nEnd DO
—Angle = 90XQimd:rant+W—Angle
7m "If"語(yǔ)句是因?yàn)閳A板上的霍爾傳感器S72后的下一個(gè)霍爾傳感器是霍爾傳感器ftlCase : Quadrant is 2 or 3 :GroupMax = 0Do n = 1 to 9m = n+4If m > 9Then :m = m-9Result (n) =Group (n)-SubGroup(m)If Result(n) > GroupMaxThen :Group Number = nGroupMax =Result(n)End ThenEnd DO nGroup = Group NumberEnd CaseCase :Quadrant is 1 or 4 :Do n = 1 to 9m = n+5If m > 9Then :m = m_9Result(n) = SubGroup (n)-Group (m) If Result(n) > GroupMaxThen :Group Number = nGroupMax = Result(n)End ThenEnd DO nlf Quadrant = 4 then :Group = Group Numberlf Quadrant = 1 then :Group = Group Number+llf Group = 10 then Group = lEnd Case項(xiàng)"Group，，現(xiàn)在包含正確的組 數(shù)1-9最終合成角位置現(xiàn)在已知"Group",在0-360度的最終合成車(chē)輪角度是Angle = (40 XGroup) + (Inter_Angle/9)對(duì)于車(chē)輪速度車(chē)輪速度是基于樣點(diǎn)時(shí)間間隔之間的速度 的簡(jiǎn)單平均，該車(chē)輪速度由下式給出度/秒=(角度(新)-角度(上一個(gè)))/(新角度和 上一個(gè)角度間的時(shí)間差)英尺/秒=(車(chē)輪/直徑XPIX度/秒)/360
注意，反向速度是可檢測(cè)的并顯示為負(fù)速度。 所述角位置傳感器允許非常精確的角度確定，且因此允許非常精確的角速度計(jì) 算。這是對(duì)于防滑或防鎖剎車(chē)系統(tǒng)中的應(yīng)用特別期望的。所述裝置的魯棒特性使其特別適 于飛行器應(yīng)用。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，雖然說(shuō)明了霍爾裝置和磁體的圓形結(jié)構(gòu)， 但霍爾裝置陣列和磁體的其他結(jié)構(gòu)在某些應(yīng)用中也有優(yōu)點(diǎn)。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí) 到，雖然說(shuō)明了霍爾裝置和磁體的圓形結(jié)構(gòu)，但霍爾裝置和磁體陣列的其他結(jié)構(gòu)在某些應(yīng) 用中也可具有優(yōu)點(diǎn)。 雖然已經(jīng)說(shuō)明和圖示了本發(fā)明的特殊形式，但本領(lǐng)域技術(shù)人員同樣可以顯然看出 可以在不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下做出多種修改。因此，本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
一種角位置傳感器，其包括多個(gè)霍爾傳感器的固定陣列，每個(gè)固定陣列具有半徑并以軸為中心，其中每個(gè)霍爾傳感器被配置為生成作為其與磁體接近度的函數(shù)的模擬信號(hào)；多個(gè)磁體的可旋轉(zhuǎn)陣列，該多個(gè)磁體的可旋轉(zhuǎn)陣列以所述軸為中心并與所述傳感器陣列分隔；處理器，其用于將由所述霍爾傳感器同時(shí)生成的信號(hào)關(guān)聯(lián)到所述可旋轉(zhuǎn)陣列相對(duì)所述固定陣列的角位置。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的角位置傳感器，其中所述多個(gè)霍爾傳感器多于所述多個(gè)磁體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的角位置傳感器，其中所述固定圓形陣列包括等距離間隔的霍 爾傳感器，該霍爾傳感器具有與所述軸的中心線相等的距離，從而形成圓形陣列。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的角位置傳感器，其中所述固定圓形陣列包括18個(gè)等間隔的磁 體位置，其中16個(gè)磁體位置中設(shè)置有磁體。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的角位置傳感器，其中所述18個(gè)磁體位置中的16個(gè)磁體位置 中設(shè)置有磁體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的角位置傳感器，其中所述磁體以交替的極性序列設(shè)置。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的角位置傳感器，其中兩個(gè)磁體位置中無(wú)磁體并且相互間隔 180° 。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的角位置傳感器，其中所述霍爾傳感器被歸一化以便給定的磁 場(chǎng)強(qiáng)度使得所有霍爾傳感器生成基本相同的模擬信號(hào)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的角位置傳感器，其中所述角位置被周期性確定以得到角速度。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的角位置傳感器，其中所述可旋轉(zhuǎn)陣列被固定到車(chē)輪，所述固 定陣列被固定到鄰近所述車(chē)輪的非旋轉(zhuǎn)元件，且被確定的所述角速度用于防滑。
11. 一種確定角位置的方法，其包括提供多個(gè)霍爾傳感器的固定陣列，每個(gè)固定陣列具有半徑并以軸為中心，其中每個(gè)霍 爾傳感器被配置為生成作為其與磁體接近度的函數(shù)的模擬信號(hào)；提供多個(gè)磁體的可旋轉(zhuǎn)陣列，該多個(gè)磁體的可旋轉(zhuǎn)陣列具有基本相同的所述半徑，以 所述軸為中心，并且與所述傳感器陣列間隔；將由所述霍爾傳感器同時(shí)生成的所述模擬信號(hào)關(guān)聯(lián)到所述可旋轉(zhuǎn)陣列相對(duì)所述固定 陣列的角位置。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述多個(gè)霍爾傳感器多于所述多個(gè)磁體。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述固定陣列包括72個(gè)霍爾傳感器，且所述可 旋轉(zhuǎn)陣列包括18個(gè)磁體位置，其中16個(gè)磁體位置由極性交替的序列中的磁體占據(jù)并且間 隔180°的另2個(gè)磁體位置中無(wú)磁體。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中傅立葉變換依賴于將所述同時(shí)生成的信號(hào)與角 位置關(guān)聯(lián)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其進(jìn)一步包括歸一化所述霍爾傳感器，其中由所述 多個(gè)霍爾傳感器中的每個(gè)霍爾傳感器生成的所述信號(hào)被調(diào)整從而使由每個(gè)霍爾傳感器在鄰近所述多個(gè)磁體中的每個(gè)磁體時(shí)生成的平均信號(hào)等于由所述多個(gè)霍爾傳感器中其他所 有霍爾傳感器在鄰近所述多個(gè)磁體中的每個(gè)磁體時(shí)生成的平均信號(hào)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中無(wú)磁體的所述磁體位置依賴于所述可旋轉(zhuǎn)陣列 相對(duì)于所述固定陣列的取向。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其進(jìn)一步包括通過(guò)周期性采樣由所述霍爾傳感器同 時(shí)生成的所述信號(hào)來(lái)確定所述可旋轉(zhuǎn)陣列相對(duì)于所述固定陣列的角速度。
18. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述采樣每5毫秒發(fā)生一次。
全文摘要
一種角位置傳感器(24)和依賴于繞公共軸(22)設(shè)置的霍爾傳感器的固定圓形陣列(18)和磁體的可旋轉(zhuǎn)圓形陣列(16)的方法。所有霍爾傳感器輸出的周期性且同時(shí)的讀數(shù)被用來(lái)確定角速度。
文檔編號(hào)B60T8/171GK101707879SQ200880018972
公開(kāi)日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2008年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月6日
發(fā)明者M·扎克 申請(qǐng)人:海卓-艾爾公司