專利名稱：線性位置傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種按照權(quán)利要求1前序部分的線性位置傳感器。
背景技術(shù)：
例如從EP 0596068 B1(對應(yīng)于DE 69306085 T2)已知這樣一種位置傳感器。有連接到可線性移動元件的永磁體，該永磁體在兩個鐵磁定子部件之間的主空氣隙中線性移動，其中一個定子元件具有布置磁場傳感器的第二空氣隙?；魻栃偷拇艌鰝鞲衅鞑贾迷谠摰诙諝庀吨?，使得磁場線的分布基本上垂直于磁場傳感器的表面，并且在永磁體的運動過程中只有磁場強度發(fā)生變化。
DE 10219473 B3公開了一種具有霍爾傳感器的測量設(shè)備，該霍爾傳感器在磁管中的中心設(shè)置并且可以在磁管中軸向移動，其中該磁管的每一半以相反極性橫向磁化。
DE 19701927 C1公開了一種用于記錄旋轉(zhuǎn)或平動的傳感器，該傳感器具有產(chǎn)生對稱磁場的永磁體和類似的磁敏傳感器元件，調(diào)節(jié)該磁敏傳感器元件使得該傳感器元件的敏感表面的法向矢量與從傳感器元件開始垂直于永磁體軸線指向的矢量之間有個夾角。由此可以實現(xiàn)傳感器元件的輸出信號的非對稱電壓模式，以便能夠容易地記錄運動的方向反轉(zhuǎn)。
也可以通過橫向磁化的空心圓柱形磁體產(chǎn)生對稱磁場。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于改進所提及類型的位置傳感器，使得在簡化設(shè)計中的精確路徑測量成為可能。
該任務(wù)是通過權(quán)利要求1所述的特征來實現(xiàn)的。從從屬權(quán)利要求中能夠引出本發(fā)明的有益實施例和修改。
本發(fā)明的基本原理在于所使用的磁場傳感器，該磁場傳感器的輸出信號依賴于流過其的磁場的方向。由于永磁體的磁場方向以位置相關(guān)的方式而改變，表示磁場傳感器和永磁體之間相對位置的信號因此能由磁場方向來產(chǎn)生，并且因此也能由方向相關(guān)的磁場傳感器的輸出信號來產(chǎn)生，然后能根據(jù)需要用評估單元將該信號轉(zhuǎn)換為與被測路徑直接成比例的信號，該信號(后面的信號)例如為模擬信號、數(shù)字信號或脈沖寬度調(diào)制信號。
該磁場傳感器優(yōu)選地由磁阻元件構(gòu)成，其歐姆電阻依賴于流過傳感器的電流和磁場方向之間的夾角。


下面結(jié)合附圖通過實施例來詳細解釋本發(fā)明。附圖包括圖1是解釋本發(fā)明基本原理的位置傳感器的示意圖；圖2是按照本發(fā)明一個實施例的位置傳感器的示意圖，和圖3是按照本發(fā)明的位置傳感器的具體實施例。
具體實施例方式
圖1示出了永磁體1，該永磁體在軸向上被磁化并產(chǎn)生用虛線磁場線表示的磁場2。如果沿著軌跡3觀察該磁場圖，可以發(fā)現(xiàn)不但局部磁場的大小、而且局部磁場的方向都沿著該軌跡變化。局部磁場的方向用箭頭4示出?，F(xiàn)在如果磁場傳感器5沿著軌跡3移動，它接收到與箭頭4對應(yīng)的不同方向的磁場線，這些方向是軌跡3縱向方向上的位置的函數(shù)，箭頭4表示在軌跡3的不同位置處該磁場的局部方向。相反，永磁體1也能與磁場2一起沿著箭頭6移動，而磁場傳感器5固定地布置，其中箭頭6的移動路徑平行于軌跡3。
磁場傳感器5可以設(shè)計成方向相關(guān)的傳感器，例如AMR傳感器。
圖1以大致為橢圓的形狀示意性地畫出了磁場線2。很顯然，局部磁場方向(參見箭頭4)和軌跡3之間的夾角α不是線性依賴于永磁體1和磁場傳感器5之間的相對運動路徑7，而是按照連續(xù)函數(shù)變化。
圖2以簡化形式示出了線性位置傳感器的原理，該線性位置傳感器使用了空心圓柱形永磁體1，該永磁體固定在可軸向移動的圓柱桿8上，其中該永磁體的相對位置用固定的磁場傳感器5來測量。永磁體1產(chǎn)生磁場2，該磁場2在磁場傳感器5位置處的大小和方向依賴于永磁體1沿運動路徑6的位置。磁場傳感器5記錄了穿過桿8中心的平面中的磁場2，優(yōu)選記錄磁場的方向和大小。因此兩個模擬電壓值可用作原始測量數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)在下行放大級9中進行預(yù)處理，然后被饋送到模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器10。在轉(zhuǎn)換成數(shù)字數(shù)值之后，就可以在計算級11中進行局部磁場方向的測定和該局部磁場方向在所需測量量即線性運動路徑上的分配。額外的系統(tǒng)修正也能在計算級11中進行。
磁場傳感器5、放大器9、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器10和計算級11能組合成集成部件。在計算級11的信號輸出12中，所探尋的路徑信息作為信號產(chǎn)生，該信號可用數(shù)字形式或者模擬或脈沖寬度調(diào)制形式。
前述部件能布置在公共外殼13中，其中桿8與永磁體1一起能相對于外殼移動，如箭頭14所示。磁場傳感器5固定布置在外殼13中。
作為例子，圖3示出了線性路徑傳感器與真空箱15結(jié)合在一起的實施例，該真空箱的柱塞16隨壓強的變化線性移動，其中可以測定該柱塞的位置或偏移。
該柱塞16安裝成在外殼13內(nèi)線性移動，并且在室17的內(nèi)部中攜帶永磁體1，磁場傳感器5位于該永磁體1的磁場(未示出)中。評估電路也放在室13中，并且包括前述的放大器9、模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器10以及計算級11部件。這些部件一起用塊18表示，該塊18布置在室17中。
顯然對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，本發(fā)明適用于任何形式的線性路徑傳感器，并不只限于這里所述的真空箱的例子。
權(quán)利要求
1.一種線性位置傳感器，具有永磁體(1)和磁場傳感器(5)，其中永磁體(1)和磁場傳感器(5)可沿著運動路徑(3，6)相對于彼此作線性移動，并且磁場傳感器(5)布置在永磁體(1)的磁場(2)中，其特征在于，磁場傳感器(5)產(chǎn)生依賴于磁場方向(α)的輸出信號，并提供評估電路(13)，該評估電路把磁場傳感器(5)的輸出信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于磁場傳感器(5)和永磁體(1)之間的線性移動路徑(7)的信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線性位置傳感器，其特征在于，磁場傳感器(5)由磁阻元件構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的線性位置傳感器，其特征在于，對場方向敏感的磁場傳感器(5)由霍爾效應(yīng)板構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的線性位置傳感器，其特征在于，永磁體(1)固定連接到可以相對于外殼(13)線性移動的部件(16)，并且磁場傳感器(5)固定地布置在外殼(13)中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的線性位置傳感器，其特征在于，永磁體是在軸向方向上磁化的空心圓柱形磁體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中一項所述的線性位置傳感器，其特征在于，該評估電路具有計算單元(11)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的線性位置傳感器，其特征在于，評估電路還具有放大器(9)和模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器(10)。
全文摘要
線性位置傳感器具有永磁體和磁場傳感器，該磁場傳感器產(chǎn)生依賴于磁場方向(α)的輸出信號。永磁體(1)和磁場傳感器(5)可沿著運動路徑(3)相對于彼此作線性移動。評估電路(13)把磁場傳感器(5)的輸出信號轉(zhuǎn)換為對應(yīng)于磁場傳感器(5)和永磁體(1)之間的線性移動路徑(7)的信號。
文檔編號G01D5/12GK1782657SQ20051012850
公開日2006年6月7日 申請日期2005年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者D·舍德爾鮑爾 申請人:波恩斯公司