专利名称：具有双极信号输出的接近传感器的接近传感器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种传感器，特别是具有利用金属磁特性的接近传感器的一种接近传感器系统。
背景技术：
接近传感器在物体靠近传感器的探测范围的时候探测物体。探测金属物体对于实现工厂的装配线的自动化等场合是非常有用的。在很多情况下，金属的磁特性用作探测的要素。有多种利用金属磁特性的接近传感器。
在多数接近传感器的应用中，需要探测的物体比接近传感器大得多，并且因为物体的磁耦合很强所以很容易被探测到。当要探测的物体相对于传感器的尺寸很小的时候，例如，只有几个毫米的时候，物体的磁耦合很微弱，这种物体的探测是困难的。一种探测小物体的情况是对飞速旋转的齿轮上的小齿进行计数，来监测该齿轮旋转速度的均匀性。在这种应用中，需要采用专门的技术。例如，使传感器作得很小，将传感器的探测范围限制得很短。在某些其它应用中，要用一个传感器区分物体，同时探测物体的接近。当两个单独物体的相对位置是决定性的重要信息的时候，用一个传感器实现两个功能的能力具有优势而且更便利。
发明内容
本发明目的在于提供一种接近传感器系统，该系统包括能够发出两个脉冲信号的传感器。这两个信号具有不同的极性用以探测两个不同大小的金属物体，并且区分这两个物体。
本发明的另一个目的在于提供一种用以测量汽车离合器片输出的转矩的接近传感器系统。
本发明描述的技术中，两个不同的金属物体，例如，一个铁磁性物体和一个抗磁性物体，单独地并且同时地被一个传感器探测到。本发明的传感器对于两个不同磁特性的物体产生两个具有不同极性的信号，于是该传感器区分开了这两个不同的金属物体。
本发明一方面，提供的接近传感器系统包括将要被探测的至少两个金属物体，这两个金属物体的磁特性不相同；传感器，该传感器包括具有多个芯柱的磁芯和环形线圈绕组，该线圈绕组装配并支承在磁芯的至少一个芯柱上；用以处理传感器输出信号的电子电路。当金属物体经过传感器附近的时候，该传感器产生具有不同极性的预定信号。
优选地，所述的金属物体包括铁磁性金属制造的物体和抗磁性或者顺磁性金属制造的物体。
优选地，当铁磁性金属物体经过传感器附近时，传感器产生正脉冲信号；当抗磁性或者顺磁性金属物体经过传感器附近时，传感器产生负脉冲信号。
优选地，所述的电子电路还包括振荡器，为传感器提供交变电流；处理传感器输出信号的半波整流器；和低通过滤器和放大器。
本发明的另一方面，提供一种接近传感器系统，用于从汽车发动机传递到传动系的转矩的实时测量装置，该汽车包括板式离合器，该板式离合器具有离合器板；连接该离合器板到传动系的离合器轴；和环绕在离合器轴一段长度上的车轴导管。该离合器板包括中间主体件，具有位于其中心部分的盘芯；下主体件和上主体件，分别位于所述中间主体件的上表面和下表面。所述的下主体件和上主体件具有中心孔，所述的盘芯穿过该中心孔，所述的下主体件和上主体件能够通过阻尼弹簧装置相对于中间主体件在圆周方向上进行位移。所述的接近传感器系统包括多个轴向延伸的第一柱，围绕着所述盘芯上部部分的外周等距离地形成，这些柱是由预定磁特性的金属制成的；多个轴向延伸的第二柱，围绕着所述上主体件的中心孔的圆周等距离地设置，所述的多个轴向延伸的第二柱是由与第一柱具有不同磁特性的金属制造的，第二柱设置在第一柱的径向外侧；一个传感器，包括磁芯，具有多个芯柱；和环形线圈绕组，该线圈绕组装配并支承在磁芯的至少一个芯柱上，该传感器位于第一柱和第二柱的径向内侧，安装在所述车轴导管的顶端部分，面对所述的第一柱和第二柱，当第一和第二柱分别经过传感器附近时，该传感器产生具有不同极性的预定的信号；处理传感器输出信号的电子电路。
图1A和图1B是竖向透视图，分别表示根据本发明的传感器未组装和已经组装的状态。
图2是示意图，表示传感器的磁通，其中，图2A的视图表示没有探测物体时候的状态，图2B表示探测到铁磁性物体，图2C表示探测到抗磁性物体。
图3是本发明的系统中使用的电子电路的框图。
图4是调制的载波信号。
图5表示解调的脉冲信号。
图6表示根据本发明的接近传感器系统的例子，是用于汽车离合器片的转矩测量传感器系统。
具体实施例方式
本发明作为一种接近传感器系统，其中，接近传感器与专门的待检测物体一起工作，在物体经过传感器附近时，接近传感器产生脉冲。本发明的接近传感器系统至少具有三个方面的内容，即传感器、被探测物体和电子电路。
如图1A和图1B所示，传感器1包括磁芯11和环形线圈绕组12。磁芯11可以是“E”形或者是具有两个芯柱的“”的形状，线圈绕组12通过使其中心部分装配于磁芯的至少一个突出的芯柱而受到支承。如图1A和图1B所示的实施例中，磁芯11作成“E”的形状，并且线圈绕组12通过使其中心部分装配于三个突出芯柱的中间芯柱而得到支承。
当交变电流经过线圈绕组12时，传感器1产生一个如图2A表示的磁通。当铁磁性物体21靠近传感器附近时，所述的磁通被加强，如图2B所示。但是，抗磁性物体22靠近传感器附近时，如图2C所示，所述的磁通减弱。
传感器1产生两种类型的脉冲信号，这两种信号根据要探测物体的性质具有不同的极性，这样就使传感器系统能够区分不同类型的物体。例如，如果两种类型的物体，一种是由铁磁性的金属，如铁、镍或者其它合金制造的；而另一种物体是由抗磁性(或者顺磁性)金属，如铜或者铝制造，那么，当铁磁性物体经过时，传感器1产生正(+)脉冲信号，当抗磁性(或者顺磁性)金属物体经过时，传感器产生负(-)脉冲信号。
图3的框图表示本发明的接近传感器系统中使用的电子电路的例子。该电子电路包括振荡器，用以给接近传感器提供交变电流；半波整流器，用以处理从传感器输出的信号；以及低通过滤器和放大器。
传感器1的线圈绕组12中流动的交变电流是由振荡器提供的，该振荡器产生高频交变电流。线圈绕组12作为该振荡器的电感负载。当被探测物体接近传感器时，磁通量就会如图2B和图2C所示那样变化，因此改变了电感负载的感抗，于是如图4所示，输出电压信号受到了调制。已调制的载波信号经过半波整流器和低通过滤器，产生一个被解调的输出脉冲信号，如图5所示。
根据本发明的接近传感器系统，传感器取决于靠近传感器的物体的磁特性产生具有不同极性的脉冲信号，这样就使该传感器系统能够通过一个传感器产生两种类型的信息。这种信息的一种可能的形式是是否有某种类型的金属物体正在靠近传感器，而另一种信息是另一种类型的金属物体正在靠近传感器。
在前述的实施例中，已经声明了传感器对铁磁性的物体产生正脉冲信号，对于抗磁性(或者顺磁性)物体传感器产生负脉冲信号。但是，应该注意的是，根据电子电路对信号的处理，脉冲信号的极性是可以互换的。
根据本发明的传感器系统的构成，因为传感器取决于要被探测的物体的类型产生两种具有不同极性的脉冲信号，所以，可以容易地探测到并且区分开物体，这样提高了对探测和区分物体的可靠性，即使对于小物体也是这样。
对于本发明的接近传感器系统，已经针对一个具体的实施例进行了描述和说明，但是本发明不限于该实施例。在不脱离下面的权利要求所描述的精神和原理的情况下，可以对本发明的接近传感器系统的构成进行变型和改变。
工业适用性本发明的接近传感器系统可以用于各种领域，例如，例如用于国际申请公开号为WO99/58943的汽车发动机转矩的实时测量装置。
在汽车发动机转矩的实时测量装置中，平面离合器板是具有人力操纵传动系的汽车组件，可以通过结合两种类型的柱而稍微地改进，这两种类型的柱相应于本发明描述的具有不同磁特性的金属物体。如图6表示的，一种类型的柱21焊接在离合器板的盘芯上面，并且另一种类型的柱22焊接在离合器板上。传感器1置于柱内侧径向安装的离合器车轴导管的隆起孔(mounding hole)上。汽车开动中，离合器旋转，但是安装在离合器车轴导管的隆起孔上的传感器处于静态。这样，柱经过传感器附近。传感器探测柱的类型并产生具有不同极性的脉冲信号。
通过产生具有不同极性的脉冲信号，就能够容易地检测并区分两种类型的柱21、22在离合器板的旋转中的相对角位移，这样提高了发动机转矩实时测量的可靠性和准确度。
权利要求
1.一种接近传感器系统，包括将被探测的至少两个金属物体，具有不相同的磁特性；一个传感器，包括磁芯，具有多个芯柱；和环形线圈绕组，该线圈绕组装配并支承在磁芯的至少一个芯柱上，当金属物体经过传感器附近的时候，传感器产生预定的具有不同极性的信号；和处理传感器输出信号的电子电路。
2.如权利要求1所述的接近传感器系统，其中，所述的金属物体包括由铁磁性金属制造的金属物体和抗磁性或者顺磁性金属制造的金属物体。
3.如权利要求2所述的接近传感器系统，其中，当铁磁性物体经过所述的传感器的时候，该传感器产生正脉冲信号；当抗磁性或者顺磁性物体经过所述的传感器的时候，该传感器产生负脉冲信号。
4.如权利要求1到3中任一项所述的接近传感器系统，其中的电子电路还包括振荡器用以为该传感器提供电流，还包括半波整流器、低通过滤器和放大器，该半波整流器用以处理传感器的输出信号。
5.一种接近传感器系统，用于实时测量从汽车发动机到传动系的转矩，该汽车包括板式离合器，具有离合器板；连接该离合器板到传动系的离合器轴；和环绕一段长度的离合器轴的车轴导管，所述离合器板包括中间主体件，具有结合在中心部分上的盘芯；下主体件和上主体件，分别位于所述中间主体件的上表面和下表面，所述的下主体件和上主体件具有中心孔，所述的盘芯穿过该中心孔，所述的下主体件和上主体件能够通过阻尼弹簧装置相对于中间主体件在圆周方向上进行位移，其特征在于，所述的接近传感器系统包括多个轴向延伸的第一柱，围绕着所述盘芯上部部分的外周等距离地形成，这些柱是由预定磁特性的金属制成的；多个轴向延伸的第二柱，围绕着所述上主体件的中心孔的圆周等距离地设置，所述的多个轴向延伸的第二柱是由与第一柱具有不同磁特性的金属制造的，第二柱设置在第一柱的径向外侧；一个传感器，包括磁芯，具有多个芯柱；和环形线圈绕组，该线圈绕组装配并支承在磁芯的至少一个芯柱上，该传感器位于第一柱和第二柱的径向内侧，安装在所述车轴导管的顶端部分，面对所述的第一柱和第二柱，当第一和第二柱分别经过传感器附近时，该传感器产生具有不同极性的预定的信号；和处理传感器输出信号的电子电路。
全文摘要
本发明涉及的接近传感器系统包括传感器，该传感器产生两种具有不同极性的脉冲信号，用以探测两个不同的小金属物体并且区分这两个物体。该接近传感器系统包括至少两个具有不同磁特性的被探测金属物体；传感器，包括具有多个芯柱的磁芯和环形线圈绕组，环形线圈绕组装配并支承在磁芯的至少一个芯柱上；和处理传感器输出信号的电子电路。当金属物体经过传感器附近的时候，该传感器产生预定具有不同极性的信号。适合的金属物体包括由铁磁性金属和抗磁性或顺磁性金属制造的金属物体。当铁磁性物体经过传感器附近，该传感器产生正脉冲；当抗磁性或顺磁性金属物体经过传感器附近，传感器产生负脉冲。
文档编号G01M15/04GK1592847SQ01822965
公开日2005年3月9日 申请日期2001年3月3日 优先权日2001年3月3日
发明者张根浩 申请人:好感新技术有限公司