具有传感器配置的装置的制作方法

专利名称：具有传感器配置的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有传感器配置的装置，并且也涉及一种传感器配 置，还涉及一种感测方法。这种装置的示例是便携式个人电脑(PC)和小型手持式电子装置，例如手机、个人数字助理、数码相机以及全球定位系统。
技术背景美国专利US6， 131,457公开了一种加速度传感器，所述加速度传感器 包括安装于具有三维自由度的振动器上、并包括四个磁致电阻(magneto-resistive)元件的磁体。这四个磁致电阻元件检测从磁体产生的 磁场的分量。在沿X轴定位的两个磁致电阻元件之间的输出电压差表示X 方向上的加速度，并且沿Y轴定位的两个磁致电阻元件之间的输出电压差 表示Y方向上的加速度。所有磁致电阻元件的输出电压总和表示Z方向上 的加速度。公知的加速度传感器是有缺陷的，尤其是由于以下事实除了源自磁 体的磁场之外，还需要偏置磁场以适当地运行。这种附加的偏置磁场提高 了加速度传感器的灵敏度和线性度。发明内容特别地，本发明旨在提供一种包括传感器配置的装置，所述传感器配 置能检测所述元件的平面上的加速度和垂直于所述元件的平面的加速度， 而不需要为正确实现功能而附加偏置磁场。本发明的目标还在于提供一种传感器配置以及一种感测方法，所述传 感器配置能检测在所述元件的平面上的加速度和垂直于所述元件的平面 的加速度，而不需要为正确地实现功能而附加偏置磁场，所述感测方法能 检测在所述元件的平面上的加速度和垂直于所述元件的平面的加速度，而不需要为正确地实现功能而附加偏置磁场。根据本发明的装置包括一种传感器配置，所述传感器配置包括 场发生器，用于产生磁场的至少一部分；第一场检测器，包括用于检测平面上的磁场的第一分量的第一元件； 第二场检测器，包括用于检测平面上的磁场的第二分量的第二元件；以及可移动的物体，用于响应在相应的第一和第二方向上的所述可移动物 体的相应的第一和第二加速度，改变平面上的磁场的第一和第二分量，所 述第一方向是垂直于平面的方向，所述第二方向是在平面内的方向，并且 所述第一场检测器对所述第一加速度比对第二加速度更敏感，而所述第二 场检测器对所述第二加速度比对所述第一加速度更敏感。通过引入至少两个独立的场检测器，其中每个所述场检测器包括用于 检测平面(例如由所述这些元件形成的)上的磁场分量，并且通过使得第 一场检测器对处于垂直于所述平面的方向的第一方向上的第一加速度比 对处于在平面内的方向的第二方向上的第二加速度更敏感，而使得第二场 检测器对第二加速度比对第一加速度更敏感，能够检测在独立的方向上的 独立的加速度。根据本发明的这种装置具有良好的灵敏度和良好的线性 度，因此不需要为正确地实现功能而附加偏置磁场。此外，根据本发明的装置还由于能使温度扰动和外部场扰动最小化而 具有优势。根据本发明的装置的实施例由形成第一电桥的一部分的第一元件和 形成第二电桥的一部分的第二元件限定，所述第二元件的第二长度轴比所 述第一元件的第一长度轴更平行于平面上的磁场的第一和第二分量。例 如，每个这种电桥包括串联结构的两个元件或惠斯通结构的四个元件。所 述第二元件的第二长度轴被制成比所述第一元件的第一长度轴更平行于 平面上的磁场的第一和第二分量。例如，这可通过使所述第二元件的第二 长度轴位于或多或少平行于平面上的磁场的第一和第二分量的位置(具有 在这些第二长度轴之间的角度和在0度到45度之间的分量)，以及使所述第一元件的第一长度轴位于或多或少垂直于平面上的磁场的第一和第二分 量的位置(具有在这些第一长度轴之间的角度和在45度到90度之间的分
量)实现。结果，相应的第一和第二场检测器被设计成主要检测沿着相应 的第一和第二垂直轴的加速度。
根据本发明的装置的实施例由围绕第二元件的第一元件限定，反之亦 然。所述第一元件可以是圆形或矩形或其他任何旋转对称的形状，并且所 述第二元件可以采用离开太阳的太阳光束的形式。这样的实施例防止元件 之间的位置干涉。
根据本发明的装置的实施例由基本饱和的第二元件限定。这种基本饱 和的元件对于平面上磁场分量的方向的改变比对于场强的改变更敏感，并 且对于杂散场的敏感度更低，而且需要更强的磁场以实现基本饱和。所述 第一元件不饱和，是由于第一场检测器检测平面上的磁场分量的强度，并 因此检测沿着垂直于所述平面的第一轴的加速度。
根据本发明的装置的实施例由被磁屏蔽的第一元件限定。这种磁场防 止所述第一元件饱和，并形成替代方案，使所述第一元件位于更远离场发 生器的位置、以使得所述第二元件饱和，其中所述场发生器用于产生更强 的磁场。
根据本发明的装置的实施例由传感器配置限定，还包括 第三场检测器，包括用于检测平面上的磁场的第三分量的第三元件； 可移动的物体，响应在第三方向上的所述可移动物体的第三加速度， 改变平面上的磁场的第三分量，所述第三方向是在平面中并垂直于所述第 二方向的方向，并且所述第三场检测器对所述第三加速度比对所述第一和 第二加速度更敏感。这种装置包括三个独立的场检测器，所述场检测器用 于检测沿着三个独立的轴的三个独立的加速度。
根据本发明的装置的实施例由形成第三电桥的一部分的第三元件限 定，所述第三元件的第三长度轴比所述第一元件的第一长度轴更平行于平 面上的磁场的第三分量。例如，这种第三电桥包括串联结构的两个元件或 惠斯通结构的四个元件。所述第三元件的第三长度轴被制成比所述第一元 件的第一长度轴更平行于平面上的磁场的第三分量。例如，这可通过使所 述第三元件的第三长度轴位于或多或少平行于平面上的磁场的第三分量 的位置(具有在这些第三长度轴之间的角度和在0度到45度之间的分量)， 以及使所述第一元件的第一长度轴位于或多或少垂直于平面上的磁场的
第三分量的位置(具有在这些第一长度轴之间的角度和在45度到90度之间 的分量)实现。因此，所述第三场检测器设计成主要地检测沿着不同于并 垂直于第一和第二轴的第三轴的加速度。
根据本发明的实施例由围绕第二和第三元件的第一元件限定，反之亦 然。所述第一元件可以是圆形或矩形或其他任何旋转对称的形状，并且所 述第二和第三元件可以采用离开太阳的太阳光束的形式。这样的实施例防 止元件之间的位置干涉。
根据本发明的装置的实施例由基本饱和的第二和第三元件限定。这种 基本饱和的元件对于平面上磁场分量的方向的改变比对于场强的改变更 敏感，并且对于杂散场的敏感度更低，而且需要更强的磁场以实现基本饱 和。
根据本发明的装置的实施例由传感器配置限定，还包括 用于迫使所述移动物体进入静止位置的装置。
这种装置允许在给定的加速度下稳定所述可移动物体的位置，并允许 两个或更多的加速度被检测，而不需要在每次检测后重置传感器配置。
根据本发明的装置的实施例由包括弹性材料的装置限定，所述弹性材 料至少在所述可移动物体处于非静止位置的情况下用于在所述可移动物 体上施加至少一个力，以将所述可移动物体带回所述静止位置。这种弹性 材料使得不需要使用松弛移动的部件。然而，也不排除其他类型的装置， 例如弹簧系统等。
根据本发明的传感器配置的实施例以及根据本发明的方法的实施例 与根据本发明的装置的实施例相对应。
本发明基于以下理解采用两个用于检测在三个方向上的加速度的场 检测器需要用于加速度传感器的附加偏置磁场、以正确地实现功能；并且 基于以下基本观点独立的场检测器应该用于检测在独立的方向上的独立 的加速度；以及每个特定的场检测器应该对于特定方向上的特定加速度比 其他方向上的其他加速度更敏感。
本发明解决所述问题，提供包括传感器配置的装置，所述传感器配置 能检测在元件的平面上的加速度和垂直于元件的平面的加速度，而不需要 为正确地实现功能而附加偏置磁场，并且还由于能够最小化温度扰动和外
部场扰动而具有优势。
本发明的这些和其他方面将从下文所描述的实施例中显见，并将参照 下文所描述的实施例对本发明的这些和其他方面进行阐述。


在附图中
图l概略地以横截面示出包括根据本发明的传感器配置的根据本发明 的装置；
图2以俯视图示出用于根据本发明的传感器配置中的第一、第二和第 三场检测器；
图3以俯视图示出包括第一元件的第一场检测器，并且一起示出磁场 的径向分量H和每个第一元件的磁化强度M，并以示意的形式示出具有其
第一元件的第一场检测器；
图4示出第一元件的特性(Y轴电阻值，X轴磁场值)； 图5示出场发生器的特性(Y轴磁场的径向分量值，X轴来自场发
生器中心的径向距离值，不同的垂直距离值)；
图6以横截面和俯视图示出被屏蔽的第一场检测器； 图7示出具有相同尺寸但具有不同螺旋条带角度(barberpole strip
angle)的不同元件的特征；
图8示出作为针对固定径向距离的垂直偏移的函数和作为针对固定垂
直距离的径向偏移的函数的第一场检测器的输出信号(Y轴电压，X轴:
微米)；
图9示出作为径向偏移的函数的第一场检测器的横向灵敏度(Y轴
百分比，X轴微米)；
图10示出作为干扰场的强度的函数的第一场检测器的误差(Y轴百 分比，X轴场值，单位奥斯特)；
图ll示出方形的第一场检测器；
图12示出均为蜿蜓形状的方形和圆形的第一场检测器； 图13示出根据本发明的第一替代的传感器配置；以及 图14示出根据本发明的第二替代的传感器配置。
具体实施例方式
如图1以横截面示出的根据本发明的装置1包括根据本发明的传感器
配置2。传感器配置2包括具有三维自由度并包括磁铁形式的场发生器IO 的可移动物体14。可移动物体14位于包括弹性材料15的腔体中，所述弹性 材料15用于迫使可移动物体14进入静止位置。另外，弹性材料，至少在所 述可移动物体不处于静止位置的情况下，在可移动物体14上施加至少一个 力，以将可移动物体14带回到静止位置。此外，例如，力在至少一个平行 于场检测器11-13的平面的方向上和/或在至少一个垂直于该平面的方向 上延伸。所述腔体位于覆盖场检测器11-13并位于衬底17上的保护层16的 上方。该衬底17位于引线框19上，并经由连接线18连接到传感器配置2的 外侧。除去场检测器11-13的所有传感器配置2的部件形成封装20的一部 分。
在图2中，以俯视图示出包括四个第一元件R1-R4的第一场检测器11， 以俯视图示出包括四个第二元件S1-S4的第二场检测器12，并以俯视图示 出包括四个第三元件T1-T4的第三场检测器13。四个第一元件R1-R4形成第 一惠斯通电桥的一部分，四个第二元件S1-S4形成第二惠斯通电桥的一部 分，并且四个第三元件T1-T4形成第三惠斯通电桥的一部分。不排除其他 的包括替代惠斯通电桥中的四个元件的、在串联电路中的两个元件的电 桥。每个元件包括磁致电阻元件，并不排除其它的磁场从属元件。
第一元件R1-R4围绕第二和第三元件S1-S4、 Tl-T4。第一元件R1-R4 可以是圆形或矩形，或任何旋转对称的形状，且第二和第三元件S1-S4、 Tl-T4可以为离开太阳的太阳光束的形式，并不排除其他的实施例。替代 地，例如，假如第二和第三元件S1-S4、 Tl-T4是离开太阳的太阳光束形式， 第二和第三元件S1-S4、 T1-T4可以通过将第一元件R1-R4置于该太阳内部 的位置上，而围绕第一元件R1-R4。但是，在这种情况下，第一元件R1-R4 可能需要变得更小，这导致第一元件R1-R4的电阻值减小，并导致功率消 耗的增加。
在图3中，包括第一元件R1-R4的第一场检测器11以俯视图的形式示 出，并一起示出磁场的径向分量H和每个第一元件R1-R4的磁化强度M。
第一元件R1-R4形成包括X轴和Y轴的平面。径向分量H和磁化强度M都位 于这个平面上，并由以一定的距离位于Z方向上的场发生器10产生的磁场 得到。径向分量H，和磁化强度M，也位于该平面上，并由目前以更小的距离 位于Z方向上的场发生器10产生的磁场得到。显然，对于每个第一元件径 向分量H'已经增加，磁化强度M'已经转向。另外，具有其第一元件R1-R4的第一场检测器ll以示意性的惠斯通电桥形式示出。将输入电压供给到输 入终端2K 22，并且在输出终端23之间，能够得到表征Z方向上(即在垂直于所述平面的第一方向上)的加速度的强度的输出信号。第二元件S1-S4可以以相应的方式，形成第二惠斯通电桥的一部分， 所述第二惠斯通电桥用于生成表征X方向上(即在位于所述平面上的第二 方向上)的加速度强度的输出信号。且第三元件T1-T4可以形成第三惠斯 通电桥的一部分，所述第三惠斯通电桥用于生成表征Y方向上(即在位于 所述平面上并垂直于第二方向的第三方向上)的加速度的强度的输出信 号。由于第二和第三电桥在理论上仅仅对在所述平面内的方向上的加速度 敏感，而在理论上不对垂直于所述平面的方向上的加速度敏感(这些第二 和第三电桥在理论上仅仅对径向场的中心的偏移敏感)，并由于第一电桥 在理论上仅仅对垂直于所述平面的方向上的加速度敏感，而在理论上对所 述平面内的方向上的加速度不敏感，因此图2中所示的结构是有优势的。 当然，其他结构能从上述结构中衍生出来。第一元件R1-R4的特性(Y轴电阻值，单位欧姆，X轴磁场值，单 位奥斯特(Oested))在图4中示出。回到图2和图3，第一电桥例如由透磁 合金薄膜带制成的两个半环构成。通过在半环的端部和中部放置四个触 点，能够限定惠斯通电桥的四个支腿，每个支腿包括例如具有螺旋条的磁 致电阻带形式的元件。因为在所述环上的任何点处，所述环的宽度比环的 半径和长度小得多，因此，磁的形状各向异性(magnetic shape anisotropy) 的方向为在这个点处的切线方向。因此，当不存在磁场时，在所述带中的 磁化方向沿着所述环的切线方向。最初，磁化方向例如在右上半环中是逆时针方向，而在左下半环中是 顺时针方向。这能通过例如沿从右下到左上的方向施加磁场脉冲来实现。 在所述带上配置螺旋条，以使得在每个电桥支腿上，所述螺旋条相对于初始的磁化方向(即所述环的切线方向)成不同角度P 。在一条电桥支腿中，角度e是固定的。在所示的例子中，111的3 = +45° ,112的3 = -45° ,R3的 P = +45°且仗4的3 = -45° (角度e的绝对值相同而符号不同)。P的不同 符号导致与如图4所示的特征相反的行为。当场发生器10位于平面上方并 处于静止位置(即位于环的中心位置)时，其径向分量H将迫使电桥支腿 内部的磁化强度M稍稍向外旋转。旋转量依赖于所述带的形状各向异性和 在所述带的位置处的场发生器10的平面内磁场强度之间的竞争。当场检测 器10处于静止位置时，磁化强度M与所述切线方向所成的角度应该不超过 45° ，并应该优选低于45。为佳。这确保所述电桥支腿的工作点仍旧在所 述特征曲线的线性区域内，如图4中由特征上的黑点所示。当在Z方向上加速传感器配置2时，场发生器10将稍稍沿着Z轴移动。 例如，其移动以更接近所述平面。于是，增强了在传感器带上的磁场的径 向分量(平面上分量)(由H，表示)。结果，在所述带上的磁化强度还向外 旋转(由M'表示)。在所述电桥支腿上的螺旋条的不同配置导致在第一元件R2的电阻 值增加的同时，第一元件R1的电阻值减小。相似地，第一元件R3的电阻 值减小，而第一元件R4的电阻值增加，表达为公式R=Ro*[l+MR*cos2(ci + P)]，其中R是电阻器(即电桥支腿)的电阻值，Ro是电阻器的最低电阻 值，MR是材料的磁致电阻率，ct是磁化强度矢量和该点上的初始磁化(当 没有磁场存在时)方向(即与所述带的切线方向相同)之间的角度，P是 螺旋条的角度。在同一电阻器上的不同点上a可以不同，例如在磁体不在 中心的情况。在图4中，电阻值的改变由箭头表示。于是，能观察到第一电桥的输出信号的信号改变。当场检测器10进一步移动远离所述平面时，出现相反的情况。在这种 情况下，在第一元件R2和R4的电阻值减小的同时，增加了第一元件R1和 R3的龟阻值。在第一电桥的输出端上的输出信号将改变为相反的方向。可 能发生电阻器上的磁化强度矢量被强干扰场反转。这能通过采用反位线 圈(flipping coin)、在每次向传感器配置2提供电能时，将电阻器的磁化强 度重置来解决，所述反位线圈例如在封装20内部。根据限定，第一电桥对场发生器10在X方向和Y方向上的任何移动不 敏感。当场检测器io在x方向上从左向右移动时，例如，所述场的平面上分量在R2处减少的同时以相同的量在R1处增加。结果，第一元件R1和R2的电阻值都等量地减少，于是，导致所述第一电桥的输出信号不会发生变 化。相似地，当场发生器10在Y方向上移动时，或者在X-Y平面上的任意 方向上移动时，将不会观察到信号的改变。这是以下情况当平面上场的 轮廓分布和所述带的特征线性地依赖于场发生器10在X和Y方向上的移动 (在移动范围内)。实际上，它们不是完全地线性，因此造成了当场发生 器10在X和Y方向上移动时所述第一电桥的输出信号的小的改变。这个小 的改变，与当场发生器10在Z方向上移动时的信号变化相比，定义为横向 灵敏度。将在下文中示出该横向灵敏度并不重要。为了将第一元件R1-R4的工作点置于特征曲线的线性区中，能够增加 所述带的形状各向异性(与各向异性场相关)和/或能够降低在所述带位 置上的场发生器10的强度。通过减少所述带的宽度和增加所述带的厚度， 能够减少形状各向异性。例如， 一个测得10um宽、0.03um厚的带具有 70奥斯特(Oe)的各向异性场。对于测得6um宽、0.06um厚的带，其数 值为193奥斯特。然而，考虑到螺旋条的制造和设计，对于减小所述带的 宽度有一定的限制。将厚度增加太多将减小会带来更多功率消耗的所述带电阻。磁场强度能通过采用更小或更弱的场发生器io以及将所述第一电桥放在离所述场发生器的中心足够远的地方，来得以降低。通常地，强磁体 用于使第二和第三电桥上的所述带饱和化。第二和第三电桥的这种饱和 化，与第一电桥相比，是重要的需求。场发生器的特征如图5所示(Y轴磁场的径向分量值，单位奥斯特，X轴从场发生器中心的径向距离值，对应不同的垂直距离值，单位微米)。 场发生器10的磁场的X分量为到所述磁体的顶表面的不同距离Z处的径向 分量，所述场发生器10的形式为测得长500nm、直径800iim的圆柱形钕 铁硼磁体。为了减小磁场，所述第一电桥应该置于离场峰值足够远的位置 上。然而，在这个示例中，在大约X-1500iim处，有曲线的交点，在此处 径向分量不再随着距离Z改变。在比此"盲"点更远处，场轮廓分布被反 转了。因此，应该避免将所述第一电桥放在接近该交点处，或该交点的另 一侧。
磁场与所述带的各向异性场相比，可能仍太大。进一步减小磁场的最佳方法是将磁屏蔽罩24放在第一电桥的所述带的顶部，如图6所示。磁屏 蔽罩24能由高导磁材料(permeabilitymaterial)制成，优选采用与所述带 相同的材料，例如透磁合金。能够很容易实现5到10倍的场降低因子(field reduction factor)。例如，计算表明对于传感器宽度为10u m、传感器厚度 为0.03um、屏蔽罩一传感器距离为0.5um、屏蔽罩宽度为IO u m、屏蔽 罩厚度为l^m，降低因子为7.5，而不排除其他尺寸。如图7所示，进一步 将工作点朝线性区域中心移动的另一种方法是改变螺旋条的角度P 。图8示出作为对固定径向距离的垂直偏移的函数(实心圆)和作为对 固定垂直距离的径向偏移的函数(实心方框)的第一场检测器的输出信号(Y轴电压，X轴微米)。如以前所讨论的，根据限定，所述第一电桥 仅仅对Z方向运动敏感，而对任何X方向和Y方向的运动不敏感。然而，事 实上，横向灵敏度可以由于磁体轮廓分布和特征曲线的非线性而出现。能 够计算和示出当磁体在不同方向上移动时的所述第一电桥的灵敏度。在计 算中，假定环半径-900um，屏蔽因子=5,各向异性场=193奥斯特，磁 化强度率=3%，电桥的输入电压-3V，且钕铁硼磁体测得长500um，直 径800um。在图8中，示出两条曲线。第一曲线(实心圆)为第一电桥的输出信号与Z方向上的从600到800 um的磁体的偏移之间的关系，在该运动中，保持X和Y坐标为O。第二曲 线(实心方块)为第一电桥的输出信号与Y方向上的从-100到+100um的 磁体的偏移之间的关系，将Z坐标保持为700um，且Y坐标保持为Owm。 两个运动的范围为200 u m。电桥输出信号示出对应Y方向偏移的抛物线状(pambole-like)的小变化，这表明横向灵敏度随着偏移范围的增加而增 长。如果磁体在X方向上或在X—Y平面中的任意方向上移动，则电桥输出 信号的行为完全相同。在图9中，将第一场检测器的横向灵敏度作为径向 偏移的函数示出(Y轴百分比，X轴微米)。对于第一和第二电桥，因为所述带基本上被强永磁体饱和化，所以外 部干扰场的影响被最小化了。根据限定，第一电桥(在饱和时不操作)对 外部干扰场不敏感。因为场检测器11-13仅仅对磁场的平面上分量敏感， 所以仅仅考虑外部干扰场在X-Y平面上的投影。X-Y平面上的外部干扰场 的影响能以类似在同一平面上的磁体移动的方式被考虑。由外部干扰场造 成的误差在图10中示出。在正常的环境下，所述外部干扰场几乎不会超过 几十奥斯特，这表明所述误差应该如大约1%—样低或更低。围绕磁体的弹性材料应该具有既可压縮又可伸展的高弹性。它应当在磁体的移动范围中具有低漂移(drift)和低滞后(hysteretic)。多种人造或 天然材料可以满足这些需要。例如，类似二甲基硅油的多类硅橡胶为适合 的材料。所述第一电桥能以如图ll所示的方形结构配置。计算表明，所述 方形结构与具有相同尺寸和所述带尺寸的环形结构相比，能降低大约30% 的灵敏度。为了增加所述带的电阻，所述第一元件R1-R4能具有如图12所 示的蜿蜓形状。图13示出根据本发明的第一替代的传感器配置2，且图14示出根据本 发明的第二替代的传感器配置2。在第一替代的传感器配置2中，场发生器 10能被置于场检测器11-13的下方。在这种情况下，从场发生器10到场检 测器11-13的平面的距离大于如图1所示的实施例中从场发生器10到场检 测器11-13平面的距离(至少所述距离必须大于衬底厚度)。施加在场检测 器11-13上的磁场将变小(由变大的距离导致)，这对于第一和第二电桥是 不希望的。在第二替代的传感器配置2中，包括场发生器10的固定物体25被置于 衬底17的下方。包括软磁块(soft-magnetic mass)的可移动物体14被置于 场检测器11-13的平面上方、填充有弹性材料15的腔体内部。可替代地， 包括场发生器10的固定物体25被置于衬底17的上方，且包括软磁块的可移 动物体14能被置于场检测器11-13的平面下方、填充有弹性材料15的腔体 内部。由于加速度，所述软磁块的移动将改变磁体的磁场线(场发生器IO)， 并将因此改变径向场的中心位置，所述中心位置最终导致电桥输出信号的 信号变化。为得到可检测到的信号的变化，所述软磁块的尺寸不应该大于 磁体的尺寸。加速度传感器配置2广泛地应用于各种用途，例如，汽车(车辆动态 控制装置、主动悬架控制装置、前照灯水平位置调整系统装置(headlight leveling system device)、汽车报警装置等)、导航(移动电话装置、全球定 位系统等)、家用电器(包括平衡装置的洗衣机装置，等等)、碰撞/冲击 检测(检测器装置等)、游戏和机器人技术(游戏装置等、机器人装置等)、 用于个人数字助理的数据输入(手持装置等)、地震监控(监控器装置等)、 人体监测装置(人体监测器装置等)、天线方位控制(天线控制装置等)， 等等。应该注意，上述实施例所表示的内容并不限定本发明，并且本领域的 技术人员将能在不偏离由所附的权利要求限定的本发明的范围的情况下， 设计许多可替代的实施例。在权利要求中，被置于圆括号中的任何参考标 号都不解释作限制权利要求。词"包括"及类似词，不排除在任何的权利 要求之外存在的要素或步骤。仅由确定的措施在彼此不同的从属权利要求 中陈述的事实不表示使用这些措施的结合不能体现优势。
权利要求
1.一种具有传感器配置(2)的装置(1)，所述传感器配置(2)包括场发生器(10)，用于产生磁场的至少一部分；第一场检测器(11)，包括用于检测平面上的磁场的第一分量的第一元件(R1-R4)；第二场检测器(12)，包括用于检测平面上的磁场的第二分量的第二元件(S1-S4)；以及可移动物体(14)，用于响应所述可移动物体(14)的在相应的第一和第二方向上的相应的第一和第二加速度，改变平面上的磁场的第一和第二分量，所述第一方向是垂直于所述平面的方向，所述第二方向是在平面内的方向，并且所述第一场检测器(11)对所述第一加速度比对第二加速度更敏感，而所述第二场检测器(12)对所述第二加速度比对所述第一加速度更敏感。
2. 根据权利要求l所述的装置(1)，所述第一元件(Rl-R4)形成第 一电桥的一部分，第二元件(Sl-S4)形成第二电桥的一部分，第二元件(Sl-S4)的第二长度轴比第一元件(Rl-R4)的第一长度轴更平行于平面 上磁场的第一和第二分量。
3. 根据权利要求l所述的装置(1)，所述第一元件(Rl-R4)围绕所 述第二元件(Sl-S4)，反之亦然。
4. 根据权利要求l所述的装置(1)，所述第二元件(Sl-S4)基本上 磁饱和。
5. 根据权利要求l所述的装置(1)，所述第一元件(Rl-R4)被磁屏蔽。
6. 根据权利要求l所述的装置(1)，所述传感器配置(2)还包括 第三场检测器(13),包括用于检测平面上的磁场的第三分量的第三元件(Tl-T4);可移动物体(14)，用于响应所述可移动物体(14)在第三方向上的 第三加速度，改变平面上的磁场的第三分量，所述第三方向是在平面内并垂直于所述第二方向的方向，并且所述第三场检测器(13)对所述第三加 速度比对所述第一和第二加速度更敏感。
7. 根据权利要求6所述的装置(1)，所述第三元件(Tl-T4)形成第 三电桥的一部分，第三元件(Tl-T4)的第三长度轴比第一元件(Rl-R4) 的长度轴更平行于平面上磁场的第三分量。
8. 根据权利要求6所述的装置(1)，所述第一元件(Rl-R4)围绕所 述第二和第三元件(Sl-S4、 Tl-T4)，反之亦然。
9. 根据权利要求6所述的装置(1)，所述第二和第三元件(Sl-S4、 Tl-T4)基本上磁饱和。
10. 根据权利要求l所述的装置(1)，所述传感器配置(2)还包括 用于迫使所述可移动物体(14)进入静止位置的装置。
11. 根据权利要求10所述的装置(1)，所述用于迫使所述可移动物体 (14)进入静止位置的装置包括弹性材料(15)，所述弹性材料(15)用于至少在可移动物体(14)处于非静止位置的情况下，在可移动物体(14) 上施加至少一个力，以将可移动物体(14)带回所述静止位置。
12. —种传感器配置(2)，包括 场发生器(10)，用于产生磁场的至少一部分；第一场检测器(11)，包括用于检测平面上的磁场的第一分量的第一 元件(Rl-R4);第二场检测器(12)，包括用于检测平面上的磁场的第二分量的第二 元件(Sl-S4);以及可移动物体(14)，用于响应所述可移动物体(14)在相应的第一和 第二方向上的相应的第一和第二加速度，改变平面上的磁场的第一和第二 分量，所述第一方向是垂直于所述平面的方向，所述第二方向是在平面内 的方向，并且所述第一场检测器(11)对所述第一加速度比对第二加速度 更敏感，而所述第二场检测器(12)对所述第二加速度比对所述第一加速 度更敏感。
13. —种感测方法，包括以下步骤 产生磁场的至少一部分； 经由第一场检测器(11)的第一元件(Rl-R4)，检测平面上的磁场 的第一分量；经由第二场检测器(12)的第二元件(Sl-S4)，检测平面上的磁场的 第二分量；以及响应所述可移动物体(14)在相应的第一和第二方向上的相应的第一 和第二加速度，改变平面上的磁场的第一和第二分量，所述第一方向是垂 直于所述平面的方向，所述第二方向是在所述平面内的方向，并且经由第 一场检测器(11)的检测对所述第一加速度比对第二加速度更敏感，而经 由第二场检测器(12)的检测对所述第二加速度比对所述第一加速度更敏 感。
全文摘要
装置(1)提供有传感器配置(2)，所述传感器配置(2)包括场发生器(10)，用于产生磁场的至少一部分；第一/第二/第三场检测器(11、12、13)，包括用于检测平面上的磁场的第一/第二/第三分量的第一/第二/第三元件(R1-R4、S1-S4、T1-T4)；以及可移动物体(14)，用于响应在相应的第一/第二/第三方向上的所述可移动物体(14)的相应的第一/第二/第三加速度，改变平面上的磁场的第一/第二/第三分量。所述第一(第二、第三)场检测器(11、12、13)对所述第一(第二、第三)加速度比对其他的加速度更敏感。这种装置(1)具有良好的灵敏度和良好的线性度。所述元件(R1-R4、S1-S4、T1-T4)形成一部分电桥。第一元件(R1-R4)围绕第二和第三元件(S1-S4、T1-T4)，反之亦然。所述第一元件(R1-R4)可以是圆形或矩形形状，且所述第二和第三元件(S1-S4、T1-T4)可以是离开太阳的阳光束的形状。
文档编号G01P15/18GK101151538SQ200680010011
公开日2008年3月26日 申请日期2006年4月6日 优先权日2005年4月8日
发明者金·范乐 申请人:Nxp股份有限公司