本发明专利技术涉及改进的非接触式位置传感器和结合该非接触式位置传感器的系统。这样的非接触式位置传感器包括至少两个传感器线圈，每个传感器线圈包括限定线圈轴线的导磁芯和绕组。至少两个传感器线圈被布置成使线圈轴线基本上彼此并联。传感器的电路激励至少两个传感器线圈的每个内的预定交流电流并确定至少两个传感器线圈的每个两端的电压的高频电压分量。预定交流电流包括低频电流分量，和高频电流分量。电路通过将两个确定的电压的高频电压分量的振幅水平彼此相减以及通过比较相减结果与预定的参考图案来检测铁磁目标的位置。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及改进的非接触式位置传感器和结合该非接触式位置传感器的系统。这样的非接触式位置传感器包括至少两个传感器线圈，每个传感器线圈包括限定线圈轴线的导磁芯和绕组。至少两个传感器线圈被布置成使线圈轴线基本上彼此并联。传感器的电路激励至少两个传感器线圈的每个内的预定交流电流并确定至少两个传感器线圈的每个两端的电压的高频电压分量。预定交流电流包括低频电流分量，和高频电流分量。电路通过将两个确定的电压的高频电压分量的振幅水平彼此相减以及通过比较相减结果与预定的参考图案来检测铁磁目标的位置。【专利说明】非接触式位置传感器，和非接触式位置传感器系统
本专利技术涉及用于检测至少部分为铁磁目标的位置的改进的非接触式位置传感器 和结合了同样的非接触式位置传感器的非接触式位置传感器系统。
技术介绍
在本专利技术中，非接触式位置传感器要被理解为电流激励的磁场传感器。 相应地，非接触式位置传感器包括以预定的激励电流供电的传感器线圈。然后，夕卜 部施加磁场在传感器线圈内与由预定的激励电流感应的内部磁场相互作用。两个磁场之间 相互作用的量通过测量传感器线圈的电感是可检测的。此外，传感器线圈的电感的改变指 示外部磁场的改变，假定内部磁场被保持恒定。 通常，非接触式位置传感器用于检测旋转运动或纵向运动，特别是用于检测在进 行相同运动的对象的位置。为了该目的，该对象安装有作为位置指示器元件的目标。该目 标产生外部磁场或与外部磁场相互作用。外部磁场的改变可由非接触式位置传感器检测。 在示例性的用于非接触式位置传感器的布置方案中，所述目标包括永磁体。作为 非接触式位置传感器附近的目标的永磁体的运动改变非接触式位置传感器暴露到其中的 外部磁场。外部磁场中的这样的变化例如随着在非接触式位置传感器的传感器线圈中的电 感的改变是可检测出的。 用于非接触式位置传感器的替代的布置方案在EP0684454A1中被提出。其中，铁 磁齿轮的旋转运动要被检测。替代将作为目标的永磁体定位在所述齿轮（gear)的一个或 多个齿上，建议将永磁体定位在非接触式位置传感器和铁磁齿轮之间。当在旋转期间，齿轮 的铁磁齿被定位成非常接近于永磁体，永磁体的磁场被偏斜。外部磁场中的改变在非接触 式位置传感器内是可检测出的。 在所述文献中，认识到，建议的配置（arrangement)考虑到非接触式位置传感器和 目标之间的更宽的距离并且不需要将作为位置指示器元件的永磁体固定在作为目标的齿 轮的齿上。此外，齿轮的旋转运动还可在其中一壁将非接触式位置传感器与永磁体分开的 构造（configuration)中被检测到。 非接触式位置传感器的发展已经遇到了各种改善，这应当参考EP0891560B1进行 论述。其中描述的非接触式位置传感器从那时起已经被认识到提供一种用于检测外部磁场 的简单且精确的方法。 在这方面，所公开的非接触式位置传感器的工作原理应当解释如下： 如果传感器线圈在包括于传感器线圈中的非饱和状态附近操作，传感器线圈主要 作为恒定的电阻抗(感抗)。这由这样的事实引起：铁磁芯的磁化在非饱和状态下通过施加 的磁场增加。当铁磁芯的磁化达到饱和状态时，然后传感器线圈的电阻抗(感抗)显著降低。 通常地，用于铁磁芯的非饱和状态和饱和状态之间的过渡区域被用作检测器线圈 的"工作点（working point)"。在该过渡区域中，外部施加磁场的改变导致电阻抗(感抗)的 改变。电阻抗(感抗）中的该改变与外部磁场（H ext)成正比使得电子电路在确定电阻抗(感 抗）时可得出外部磁场中的变化（ΛHext)。 在EP0891560B1中，进一步建议供给电流到传感器线圈，该电流包括正负电流脉 冲。电流脉冲被描述为包括上升沿（raising edge)和下降沿，其导致基本上为矩形的电流 脉冲。 确切地说，正负电流脉冲的振幅被适配使得传感器线圈的铁磁芯被激励到正负极 性的饱和状态。相应地，在正电流脉冲的情况下，内部磁场合计：H int=n/l*I。传感器线圈的 铁磁芯被由外部磁场Hext增加/减少后的其余内部磁场所吸引。 确切地说，响应于电流脉冲的上升沿，传感器线圈由于反电动势而经受电压峰值， 所述反电动势推斥（pushing against)感应其的电流。响应于电流脉冲的下降沿，传感器 线圈通过相反的极性经受第二电压峰值。该第二电压峰值由磁化的传感器线圈的自感L引 起，其中电压信号被确定为v=Ldi/dt。 相应地，第二电压峰值的高度取决于传感器线圈的磁芯的磁化，该磁化基于由外 部磁场H Mt增加/减小的内部磁场Hint的其余部分。从而，第二电压峰值的高度允许检测外 部磁场的存在/缺失。 更详细地，非接触式位置传感器检测用于正电流脉冲以及负电流脉冲的下降沿的 电压峰值振幅，并且使用两个振幅值用于确定外部磁场的存在/缺失。 在将检测后的电压峰值振幅与前述的检测结果进行比较时，可以确定外部磁场的 变化量AH ext，即目标相对于非接触式位置传感器的运动。 如将在下面解释的，非接触式位置传感器在它的精确性方面受到限制。 对于随后施加的正负电流脉冲的每个结合，非接触式位置传感器仅确定外部施加 磁场的单个改变。在这方面，检测结果的数目受到电流脉冲图案的限制。 进一步，电压脉冲是短且高的使得它的振幅检测是困难的并且需要传感器相当大 的处理能力。此外，在高的自感电压的情况下，该检测会要求电路元件具有高的额定电压。 此外，检测结果受到任何外部磁场的影响，不仅仅是目标的外部磁场HMt。例如，在 汽车设备中，非接触式位置传感器由各种铁磁部件围绕，该铁磁部件如果被磁化的话会使 目标的外部磁场H Mt扭曲。进一步，地球磁场也会扭曲目标的外部磁场HMt。 甚至进一步，虽然EP0891560B1描述了一种控制算法，该控制算法提供了补偿电 流以反抗传感器线圈中的温度漂移，材料容限等，它的编程和布置到包括在非接触式位置 传感器中的电子电路是昂贵的，增加了材料成本并且是整洁且容易的传感器设计的障碍。
技术实现思路
在这方面，本专利技术的目的是要建议一种改进的非接触式位置传感器，其克服以上 所述的缺点，例如避免了对恒定的外部磁场的影响。此外，本专利技术的另一目的是要建议一种 非接触式位置传感器，其允许铁磁目标的更精确的位置检测。根据本专利技术的甚至进一步的 目的，建议了一种非接触式位置传感器系统，其能使通过外部磁场H#的偏斜来检测铁磁目 标的位置。 根据与本专利技术的第一和第二目的一致的一个示例性实施例，非接触式位置传感器 1〇〇被建议用于通过外部磁场H Mt的偏斜来检测铁磁目标20的位置。 非接触式位置传感器包括至少两个传感器线圈1，2,每个传感器线圈包括限定线 圈轴线的导磁芯5,6和围绕该导磁芯5,6的绕组9,10。至少两个传感器线圈1，2被布置成 使线圈轴线基本上彼此并联，以及使至少两个传感器线圈1，2的每个的一端13,14面向一 空间用于使铁磁目标20相对于至少两个线圈轴线中的每个横移（move across)。 非接触式位置传感器进一步包括电路17,用于激励至少两个传感器线圈1，2的每 个内的预定交流电流I以及用于确定至少两个传感器线圈1，2的每个两端的电压'，V 2的 高频电压分量v1H，V2H。 预定交流本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于通过外部磁场（Hext）的偏斜检测铁磁目标（20）的位置的非接触式位置传感器（100），包括：至少两个传感器线圈（1，2），每个传感器线圈包括限定一线圈轴线的导磁芯（5，6）和围绕该导磁芯（5，6）的绕组（9，10）；其中所述至少两个传感器线圈（1，2）被布置成使所述线圈轴线基本上彼此并联，以及使所述至少两个传感器线圈（1，2）的每个的一端（13，14）面向一空间而使所述铁磁目标（20）相对于所述至少两个线圈轴线的每个横移；以及电路（17），用于激励所述至少两个传感器线圈（1，2）的每个内的预定交流电流（I）以及用于确定所述至少两个传感器线圈（1，2）的每个两端的电压（V1，V2）的高频电压分量（V1H，V2H）；其中所述预定交流电流（I）包括设定为将所述至少两个传感器线圈（1，2）的每个激励到饱和状态的低频电流分量（I1），设定为用于测量所述至少两个传感器线圈（1，2）的每个的阻抗的高频电流分量（I2）；以及其中所述电路（17）适合通过将相应的两个传感器线圈（1，2）两端的确定的两个电压（V1，V2）的高频电压分量（V1H，V2H）的振幅水平彼此相减，以及通过比较该相减结果与预定的参考图案，检测所述铁磁目标（20）的位置。...
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：M沃尔夫，M里德，
申请(专利权)人：泰科电子AMP有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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