具有传感器装置的设备的制作方法

专利名称：具有传感器装置的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有传感器装置的设备，并且还涉及一种传感 器装置，并且涉及传感方法。这种设备的实例是便携式个人电脑以及诸如移动电话、个人数 字助理、数码相机、全球定位系统设备之类的手持电子设备。
背景技术：
从US 6131457可以得知现有技术的设备，其中US 6131457公 开了一种加速度传感器，其包括磁体和四个磁阻元件，该磁体装配 在具有三维自由度的振荡器上。这四个磁阻元件对起源于磁体的磁 场分量进行检测。沿X轴放置的两个磁阻元件之间的输出电压的差 指示在X方向上的加速度，沿Y轴放置的两个磁阻元件之间的输出 电压的差指示在Y方向上的加速度。所有磁阻元件的输出电压的总 和指示在Z方向上的加速度。该已知的加速度传感器是不利的，尤其是，由于其除了源于磁 体的磁场之外，还需要偏磁场才能正确运行。该额外的偏磁场改进 了加速度传感器的灵敏性和线性。发明内容本发明的目的尤其是提供一种包括传感器装置的设备，该传感 器装置能够检测元件平面内的加速度，而无需额外的偏磁场来确保 正确运行。本发明的其他目的尤其是提供一种无需额外的偏磁场来确保正 确运行就能够检测元件平面内的加速度的传感器装置，以及提供一 种无需额外的偏磁场来确保正确运行就能够检测元件平面内的加速
度的传感方法。根据本发明的设备包括传感器装置，该传感器装置包括 -场发生器，用于产生至少一部分磁场，-场检测器，包括磁场相关元件，用于检测在所述磁场相关元件 的平面内所述磁场的分量，以及-可移动物体，用于响应于所述可移动物体的加速度，改变所述 磁场的分量，-用于检测所述磁场的特定分量的特定磁场相关元件的长度轴与这个特定分量成负80度到正80度之间的角。通过引入至少包括两个磁场相关元件的场检测器，其中磁场相 关元件，例如磁阻元件，是阻值取决于该元件所处磁场强度和方向的元件；并且通过给出用于检测在磁阻元件平面内特定磁场分量的 特定磁阻元件的长度轴与这个特定分量之间角度为负80度到80度 之间的值，该加速度传感器在无需使用额外的偏磁场的情况下具有 良好的性能。在US 6131457中，用于检测特定磁场分量的特定磁场 相关元件的长度轴与该特定分量垂直。根据本发明，避免了该咋一 看来似乎合理的垂直解决方案。根据本发明的设备更有利，尤其是加速度传感器无需使用额外 的偏磁场就具有良好的灵敏性以及良好的线性。加速度可以是线性 加速度，用于检测传感器装置的旋转的角加速度，和/或用于检测传 感器装置的倾斜的重力加速度。该加速度可以是一维或者二维加速 度，例如平行于磁场相关元件的平面。在根据本发明的设备中，场发生器包括与磁场相关元件的平面 不平行的磁轴。从US 6131457所知的设备之外的其它包括具有与磁 场相关元件平面平行的磁轴的场发生器的现有技术设备，因此与根 据本发明的设备完全不同。优选地，在根据本发明的设备中，场发 生器包括与磁场相关元件的平面成正20度到正160之间角的磁轴， 更优选地，这个角最好在正45度和正135度之间，更优选地，这个 角基本上垂直于该平面，即，在70度到110度之间。根据本发明的设备的一个实施例定义为，在可移动物体的静止 位置下，所述特定磁场相关元件的长度轴与所述特定分量基本上成零度角，该特定磁场相关元件包括螺旋条纹(Barberpole)带。此加 速度传感器具有改进的灵敏性和线性，代价是当具有螺旋条纹带时 具有减小阻值的特定磁场相关元件所导致的更高的功率消耗。基本 上为零度的角对应于负20到度正20度之间最好为零度的角。螺旋 条纹带通常在相对于特定磁场相关元件长度轴的士45度方向上，不 排除其它方向根据本发明的设备的一个实施例定义为，在可移动物体的静止 位置和给定磁场强度下，特定磁场相关元件的长度轴与该特定磁场 相关元件的磁化方向基本上成45度角。此加速度传感器无需使用螺 旋条纹带就具有改进的灵敏性和线性。基本上为45度的角对应于25 度到65度之间最好为45度的角。在45度，传感器装置具有最大线 性和最大灵敏性。根据本发明的设备的一个实施例定义为，传感器装置进一步包 括用于强制可移动物体进入静止状态的装置。用于强制可移动物体进入静止状态的装置允许在给定加速度下 稳定可移动物体的位置，并且允许检测两个或多个加速度，而不用 在每次检测之后重设传感器装置。根据本发明的设备的一个实施例定义为，用于强制可移动物体 进入静止状态的装置包括弹性材料，该弹性材料用于至少在可移动 物体处于非静止位置的情况下，在平行于所述平面的至少一个方向 上对可移动物体施加至少一个力。这种弹性材料防止了不受约束地 使用移动部件的需要。根据本发明的设备的一个实施例定义为，可移动物体包括场发 生器。该实施例的优点是其可以造得紧凑。根据本发明的设备的一个实施例定义为，用于强制所述可移动 物体进入静止位置的装置包括固定物体， 一个物体包括场发生器， 另一物体包括磁材料。在可移动物体包括诸如磁体的场发生器的情 况下，该固定物体可以包括磁材料。在可移动物体包括磁材料的情 况下，该固定物体可以包括诸如磁体的场发生器。在两种情况下，
磁材料可以互相吸引。优选地，磁材料包括软磁材料，以防止磁滞 效应。更优选地，可以引入部分地环绕一个或者多个物体的一个或 多个磁通闭合部件，以使得传感器装置对外部场更不灵敏，并且降 低该磁体散发到该传感器装置外面的杂散场。根据本发明的设备的一个实施例定义为，可移动物体是位于腔 中的球形的形式。这种腔允许球形物体即使在极度加速或者极度冲 击之后也能返回到其静止位置。腔的最大尺寸取决于两个物体之间的吸引力强度。通常，该腔在z方向上的高度可以是例如球形物体的直径的101 %或102%。在X方向上的宽度和在Y方向上的深度 可以是例如此直径的110%或120，不排除其它大小。根据本发明的设备的一个实施例定义为，所述腔包括液体。这 种液体增加了阻尼效应并且防止球形物体氧化。根据本发明的设备的一个实施例定义为，所述腔包括入口和出 口。可以将这种传感器装置用作风传感器或者气流传感器。根据本发明的设备的一个实施例定义为，将可移动物体连接到 操纵杆。这种传感器装置不仅可以用于检测加速度，而且可以用于 检测操纵杆移动(位置改变)。根据本发明的设备的一个实施例定义为，所述传感器装置进一 步包括另一可移动物体，用于响应于外力来移动所述可移动物体。 该另一可移动物体代替了操纵杆，并且允许将该传感器装置不仅用 于检测加速度，而且用于检测该另一可移动物体的移动(位置改变)。根据本发明的设备的一个实施例定义为，所述传感器装置是外 力检测器。这种传感器装置可以用作力传感器，以检测外力的强度。根据本发明的设备的一个实施例定义为，包括磁材料的所述另 一物体是另一场发生器，用于产生至少另一部分磁场。该场发生器 和该另一场发生器例如各包括一个磁体，这两个磁体优选具有对准 的磁轴，以达到最佳效率。根据本发明的传感器装置的实施例和根据本发明的方法的实施 例对应于根据本发明的设备的实施例。本发明尤其基于以下见解，现有技术设备的不利之处在于需要
额外的偏磁场来改进加速度传感器的灵敏性和线性；并且本发明尤 其基于以下基本想法，转动现有技术磁场相关元件，使得它们的长度轴与要检测的磁场分量成负80度到正80度之间的角。本发明尤其解决的问题是提供一种包括传感器装置的设备，该 传感器装置无需额外的偏磁场来确保正确运行就能够检测元件平面 内的加速度，并且本发明的进一步益处尤其在于，无需使用额外的 偏磁场，该加速度传感器就能具有良好的灵敏性和良好的线性。


根据结合以下所述实施例的说明，本发明的各个方面将变得清楚。在附图中图a—g图解示出了根据本发明的包括可移动物体、场发生器 以及位于它们之间的场检测器的传感器装置的功能；图2a—b示出了根据本发明的传感器装置中的磁场线； 图3示出了场在检测器平面内施加在可移动物体上的磁力分量 与可移动物体位置的关系；图4示出了通过根据本发明的传感器装置的倾角测量的数据； 图5示出了根据本发明的第一设备的横截面，该第一设备包括根据本发明的第一传感器装置；图6示出了根据本发明的第二设备的横截面，该第二设备包括根据本发明的第二传感器装置；图7示出了根据本发明的第三传感器装置的横截面； 图8示出了根据本发明的第四传感器装置的横截面； 图9示出了根据本发明的第五传感器装置的横截面； 图IO示出了根据本发明的第六传感器装置的横截面； 图11示出了根据本发明的第七传感器装置的横截面； 图12示出了根据本发明的第八传感器装置的横截面；
图n示出了根据本发明的第九传感器装置的横截面。
具体实施方式
图1 (a) — (g)中示出了根据本发明的传感器装置的功能。根 据本发明的传感器装置包括由导磁材料制成的球体或者球形物体 形式的可移动物体44，永磁体形式的场发生器42，以及位于它们之 间的场检测器43。该永磁体产生磁场。位于基板61上、保护层60 之下的场检测器43包括两个或多个磁场相关元件，例如磁阻元件。 在图1 (a)中，传感器装置处于静止位置，即元件平面处于水平位 置并且传感器装置没有加速度。箭头71所示的由永磁体所引起的磁 力将球形物体牢牢地固定到保护层60上。在此(水平)静止位置(没 有加速度)，球形物体的中心自动对准永磁体的中心。箭头70所示 的重力以及箭头71所示的施加在球形物体上的磁力在竖直方向对 准。在图1 (c)中，详细示出了场检测器43。场检测器43包括八 个磁场相关元件51 — 58。 51 — 54这四个元件形成了第一电桥(Y) 的一部分，检测第一水平方向(X)上的加速度；55 — 58这四个元 件形成了第二电桥(X)的一部分，检测第二水平方向(Y)上的加 速度。在(水平)静止位置，如图1 (c)所示，位于场检测器43 的平面内(换句话说，在八个元件51 — 58的平面内)的磁场径向分 量的中心位于场检测器43的元件51 — 58的中心。结果，在两个(例 如惠斯通)电桥的输出端没有观察到信号。图2A示出了在此情况下 的仿真场线在图1 (b)中，由于发生了箭头85所示的加速，传感器装置不 再处于(水平)静止位置。箭头81所示的虚拟力以与加速度方向相 反的方向施加到球形物体上，将球形物体拉出中心(球形物体通过 滚动来移动)。在此位置，箭头83所示的磁力作用在球形物体上。 箭头83所示的磁力不再竖直，而是稍微倾斜向(接近)永磁体的中 心。可以将箭头83所示的磁力分解成两个分量，箭头84所示的垂 直分量,其与箭头82所示的重力一起保持球形物体固定在保护层60
上，以及箭头80所示的径向分量，其试图将球形物体拉回传感器装 置的中心。箭头80所示的径向分量随着在特定的允许位移范围内位移的增 加而增加。因此，径向分量最终抵消了箭头81所示的虚拟力，使得 球形物体置于新的稳定位置。球形物体离中心的位移与箭头81所示 的虚拟力的强度有关，因此与加速度有关。如图1 (d)所示，在该 新的位置，系统的磁对称性被打破，导致磁场的径向分量的中心产 生位移。可以通过电桥(Y)的传感器测量此位移(X)。在图2B中， 示出了此情况下的仿真场线，其中该球形物体从电桥的中心位移了 300,。径向分量的中心从传感器装置的中心、以与球形物体的位 移相反的方向位移了 185pm。在更一般的情况下，可以通过两个电 桥(X、 Y)的信号来确定传感器平面内任意方向上的加速度(即加 速度的大小和方向)。此外，以下同样参考图1 (e) — (g)详细讨 论场检测器43。图3示出了在场检测器43平面内施加在可移动物体44上的磁 力分量与可移动物体44位置的关系(牛顿与米的关系)。在中心(即 X=0)，该力为零。当球形物体在任一方向(+X或-X)上移动时， 存在试图将球形物体拉回该中心的力。如图所示，当球形物体的位 置在允许范围101之中时，箭头80所示的径向分量的大小随位移的 增加而增加。因此当传感器在使得球形物体的位移在允许范围101 之中的范围内加速时，总是能得到箭头80所示的径向分量与箭头81 所示的虚拟力之间的稳定平衡。如果强制球形物体移动到允许范围 101之外，不再能将力平衡在稳定状态。因此如果没有固定部件来阻 止超出该范围，永磁体就失去了对该球形物体的控制并且该球形物 体可能掉出来。有更小的范围102，在该范围中的曲线基本上是线性 的。理想情况下，应该将传感器装置设计为使得其工作范围在此线 性范围之中。通过计算可以得出，箭头80所示的径向分量和箭头84所示的 垂直分量随着球形物体大小以及永磁体强度的增加而增加，并且两 个分量都不显著地依赖于球形物体的磁化率。 重力是加速度的特别原因。因此，还可以将该传感器装置用作 倾角(倾斜)传感器装置。在倾角测量中为了测量纯粹的重力影响，应该在该传感器装置没有加速度的时候进行测量。图1 (e)概述了 倾角测量中的传感器装置的侧视图。在此情况下，可以将箭头92所 示的重力分解成两个分量，箭头93所示的垂直分量垂直于元件平面， 箭头91所示的平行分量平行于平面。类似于加速度测量的情况，平 行分量将球形物体拉出中心，箭头90所示的(磁场的)径向分量抵 消该平行分量并且试图将球形物体拉回该中心。因为电桥X和Y的 信号线性依赖于球形物体的位移，从而在由加速度或者重力所导致 的力的平行分量上，该信号是倾角的正弦函数，信号(X， Y) 箭 头91 =箭头92sin(ax，y)，其中c^和ay分别是投影到X或Y方向上的 倾角。这样可以从电桥(X、 Y)的信号来确定在X和Y方向(俯 仰和滚轴)上的倾角。图4示出了通过根据本发明的传感器装置的 倾角测量的数据。(伏特与度数的关系)。该传感器装置的维数和参 数与之前所示的仿真中所使用的类似。当传感器装置绕Y方向旋转 时，记录了X方向上的信号。当传感器装置绕X方向旋转时，也可 以测量在Y方向上的信号行为。图5中示出了根据本发明的第一设备40的横截面，其包括根据 本发明的第一传感器装置41。磁材料所制球体形式的可移动物体44 位于装配在保护层60上的腔47中，该保护层60覆盖场检测器43。 保护层60位于基板61上，基板61位于引线框63上。焊接线46将 场检测器43连接到外界。在引线框63之下，包括磁体形式的场发 生器42的固定物体46固定在引线框63上。腔47、保护层60、基 板61以及固定物体46形成了封装件62的一部分。腔47的大小必须刚好足以允许球形物体在工作范围内滚动。腔 的顶可以非常接近(但是不接触)球形物体的最高点。由于此紧密 的腔，如果磁体失去了对球形物体的控制(例如在超范围的加速度 或者严重的冲击之后)，球形物体以后可以轻易地返回静止位置。磁 体一球形物体系统作为经典的弹簧一质点系统，该球形物体在突然 的加速之后可以轻微地在平衡点周围摆动。通常，球形物体与腔47
和/或周围环境之间的摩擦抑制这种摆动。为了增加抑制效果，可以用诸如油的液体来填充腔47。此外，此液体可以防止球形物体氧化。 封装件62可以包括磁通闭合部分65，如图6所示，其示出了根据本 发明的第二设备40的横截面，该第二设备包括根据本发明的第二传 感器装置41 。磁通闭合部分65有助于增加施加在场检测器43上的 磁场，从而使得场检测器43对外部场更不灵敏，并且降低该磁体散 发到传感器装置41外面的杂散场。图7示出了根据本发明的第三传感器装置41的横截面。可移动 物体44现在包括永磁体形式的场发生器42。固定物体46现在由磁 材料制成。图8示出了根据本发明的第四传感器装置41的横截面。可移动 物体44现在包括永磁体形式的场发生器42。固定物体46现在包括 另一永磁体形式的另一场发生器50。在静止位置，磁轴是对准的。图9示出了根据本发明的第五传感器装置41的横截面。腔47 包括弹性材料59和可移动物体44，可移动物体44包括永磁体形式 的场发生器42。可移动物体44具有以磁轴为对称轴的对称形状，例 如圆柱形、球形或者平截头棱锥体形。弹性材料是用于强制可移动 物体进入静止位置，并且抵消由加速度或者重力所引起的力的平行 分量的装置。传感器装置41可以更紧凑。图10示出了根据本发明的第六传感器装置41的截面。可移动 物体44由磁材料制成，并且连接到操纵杆49以形成指点设备。操 纵杆49最好由诸如塑料的非磁以及轻材料做成。在静止位置，可以 通过永磁体所产生的磁力来使操纵杆保持竖直。当使用该设备时， 可以将操纵杆49在横向方向移动，使得当在接口出现足够的摩擦时 球形物体轻微的滚动，导致在场检测器43的输出端的信号改变。可 替换地，可以用半球体或者仅球体的一部分来代替该球形物体。图11示出了根据本发明的第七传感器装置41的截面。可移动 物体44由磁材料制成，并且另一可移动物体48可以响应于外力来 移动可移动物体44，以形成指点设备。另一可移动物体的实例是位 于封装件62内部或者顶端的、可以在横向方向上轻易滑动的非磁性 滑子。在该滑子的底端可以具有凹槽，其与球形物体的上部接触。 当例如通过使用者的手指来移动该滑子时，滑子可以轻易地拖动球形物体，导致在场检测器43的输出端的信号改变。当然，可以将该 另一可移动物体48连接到部件42、 46，和/或包括部件42、 46。图12示出了根据本发明的第八传感器装置的横截面。腔47包 括入口 66和出口 67。通过在封装件62内形成通道来构建气体或液 体流传感器装置41。将球形物体放置在通道中间。当气体或液体流 通过通道时，在球形物体两边的压力差将使球形物体从其静止位置 发生位移。由于该流是一维的，在此情况下仅需要一个电桥。在操 作中优选将传感器装置放置在水平位置，以避免重力的影响。如果 传感器装置是倾斜的，对应地应该重新校准其信号。类似于之前的实施例，可以构建二维风传感器。在此情况下， 不用通道，而是将腔47对所有方向开放。通过多个小杆来支撑封装 件62的顶盖，使得二维空气流不受影响。与在二维加速度传感器装 置41中相同，场检测器43包括用于X方向和Y方向的电桥。水平 流动的风使得球形物体沿着与导致输出信号改变的相同方向轻微地 移动。从该信号可以确定风的强度和方向。为了使得该传感器更灵 敏，与闭合腔的环境相比可以增大球形物体的大小并且/或者该球形 物体可以是中空的。图13示出了根据本发明的第九传感器装置的横截面。在此实施 例中，球形永磁体具有穿过其中心的旋转轴68。球形磁体可以绕旋 转轴68旋转。球形磁体的旋转轴68垂直于其磁轴。在静止位置， 由于静磁耦合，球形磁体的磁轴对准磁体的磁轴。在角加速度测量 期间，虚拟力矩将使得球形磁体从静止位置旋转开。由静磁耦合引 起的力矩与虚拟力矩之间的平衡确定了球形磁体的旋转角，可以经 由场发生器43的输出端的信号改变来测量该旋转角。这样，由于旋 转只在一个方向，就仅需要一个电桥。未示出根据本发明的第十传感器装置41，但是例如，示出了与图11中的传感器装置的一些相似点。第十传感器装置是用于检测外 力的外力检测器。可以将该外力检测器视为等价于元件平面内的加
速度的施加。在外力与平面之间的角度已知并且不等于90度的条件 下，可以将此检测转换成外力大小。可替换地，在外力的大小已知 并且外力与平面之间的角度不等于卯度的条件下，可以将该检测转 换成外力的角度。关于场检测器43，需要注意到以下方面。图1 (c)和1 (d)中 所示的场检测器43包括磁阻元件51—58。该磁阻元件的阻值取决于 在该元件中流动的电流与该元件的磁化强度M之间的角度e。在各 向异性的磁电阻器的情况下，电阻R-Ro+ARcos20,其中R是元件 51—58的总电阻值，Ro是基准电阻，并且AR/Ro决定了磁阻效应。 元件之中的磁化强度M —方面想要与元件的长度方向对准，另一方 面想要与元件所处的磁场的方向对准。结果，磁化强度M将位于元 件的长度方向与磁场方向之间的位置。对于低磁场，该位置更靠近 元件的长度方向，对于更高的磁场，该位置更靠近径向磁场的方向。 在无限高的磁场，磁化强度M将与磁场对准。从而元件的阻值取决 于磁场的强度和方向。为了线性化转移曲线，直接将由非导磁材料 制成的螺旋条纹带(短路棒)设置在该元件上。该短路棒与元件的 长度方向具有角度(3，例如(+/-) 45度。该短路棒使得电流关于元 件的长度方向偏转角度|3。这意味着该电流以垂直于短路棒的方向 流动，从而在此情况下电阻变成R-Ro+ARco^(e，+(3)，其中e'是磁化 强度M与元件的长度方向之间的角度。对图1 (c) 一l (d)的元件 51—58中的螺旋条纹结构进行排列，使得在惠斯通电桥中相邻的元 件的角度P具有相反的符号。例如，在元件51中的角度|3是正45 度，而在元件52中的角度(3是负45度。当源自场发生器42的磁场投射到场检测器43的平面上，换言 之，投射到元件51 — 58的平面上时，产生径向磁场。该平面例如包 括X轴和Y轴。在图l (c)中，在可移动物体44的静止位置下， 径向磁场的中心是在元件51—58的中间。由于元件51—58的径向 分量，静止位置中的径向磁场向量与元件51-58的长度方向对齐， 从而强制磁化强度向量M平行于长度方向。根据以上公式，元件51 —58的电阻具有相同的值I^Ro+ARcos2((3)。结果，包括元件51 — 58
的惠斯通电桥的输出电压为零。当径向磁场的中心在X—Y平面内从图1 (c)中的中间位置移 动到图1 (d)中的偏移位置时，径向磁场的方向相对于元件51—58 的长度方向改变了。例如，在元件51和54中，径向场向量朝着电 流方向移动，减小了磁化强度M与电流之间的角度，从而增加了元 件51和54的阻值。对于元件52和53，发生相反的情况。径向场向 量远离电流方向移动，增加了磁化强度M与电流之间的角度e，从 而减小了该阻值。通过正确地将元件51 — 54连接成电桥构造，例如 惠斯通电桥，可以创建输出信号，其随着X方向上的径向场中心位 置近似线性地变化。对于Y方向，可以通过将整个构造旋转卯度来 得到类似的构造。典型地，元件51—54与径向分量的径向场中心之 间的距离将会比该中心的典型位移(例如20prn)大得多(例如 300pm)。因此，当径向场中心发生位移时，主要是径向场的方向将 会改变，而径向场的强度仅发生更小程度的改变。因此，根据图1 (c)和1 (d)，在特定磁场相关元件包括螺旋 条纹带的情况下，应该使得用于检测磁场的特定分量的特定磁场相 关元件的长度轴在可移动物体的静止位置下与该特定分量基本上成 零度角。基本上为零度的角对应于负20度和正20度之间的角，最好为零度。该螺旋条纹带的方向通常相对于特定磁场相关元件的长 度轴成土45度，不排除其它方向。可替换地，可以将元件51 — 58构建为没有螺旋条纹带，如图l (f)和(g)所示。在此情况下，设置电桥的四条磁阻材料，例如 元件510—540，使得磁化强度M与磁阻元件元件51 — 54的长度方 向成特定角度，例如25—56度角，最好是45度角。如果将角度e 选在45度附近，元件510 — 540的响应特性就基本上是线性的。对 于0 = 45度，获得最佳线性。通过设置磁场与元件510—540的长度 方向成一定角度，就不需要螺旋条纹带，这带来了多个益处(更易 于处理、更高的电阻、更好的电阻再生)。如图1 (f)所示，当在可移动物体44的静止位置下径向磁场的 中心位于元件510—540的中间时，四个元件510—540的角度9在
大小上相等，从而惠斯通电桥的输出电压为零。当径向磁场的中心在X—Y平面内从图1 (f)中的中间位置移动到图l (g)中的偏移 位置时，径向磁场的方向相对于元件510—540的长度方向改变了。 例如，在元件520和540中，径向场向量朝着电流I的方向移动， 减小了磁化强度M与电流I之间的角度，从而增加了元件520和540 的阻值。对于元件510和530，发生相反的情况。径向场向量从电流 I的方向移动开，增加了磁化强度M与电流I之间的角度e，从而减 小了该阻值。通过正确地将元件510—540连接成电桥构造，例如惠 斯通电桥，可以生成输出信号，其随着在X方向上的径向场中心位 置近似线性地变化。对于Y方向，可以通过将全部构造旋转90度来 得到类似的包括元件550—580的构造。加速度传感器装置(41)广泛地应用于各种应用，例如传动系 统(车辆动态控制设备、主动悬架控制设备、大灯位置调节系统设 备、汽车报警设备等等)，导航(移动电话设备、全球定位系统设备 等等)，家用电器(包括平衡设备的洗衣设备等等)，冲击/震动检测 (检测器设备等等)，游戏和机器人技术(游戏设备等等，机器人设 备等等)，用于个人数字助理的数据录入(手持设备等等)，地震监 视(监视设备等等)，人工监视设备(人工监视设备等等)，天线方 位控制(天线方位控制设备等等)，等等。应该注意到的是，上述实施例说明而非限制本发明，并且本领 域的技术人员将能够在不脱离所附权利要求的前提下设计多个可替 换的实施例。在权利要求中，不应将括号中的参考标号视为限制该 权利要求。动词"包括"及其组合的使用并不排除出现权利要求中 所述的之外的元件或者步骤。元件前的冠词"一个"不排除多个这 样的元素的存在。在枚举了多个装置的设备权利要求中，可以通过 一个相同的硬件项来实现多个这些装置。在相互不同的从属权利要 求中提及了特定的技术特征，并不表示不可以有利地使用这些技术 特征的组合。
权利要求
1、一种具有传感器装置(41)的设备(40)，所述传感器装置(41)包括场发生器(42)，用于产生至少一部分磁场，场检测器(43)，包括磁场相关元件(51-58)，用于检测在所述磁场相关元件(51-58)的平面内所述磁场的分量，以及可移动物体(44)，用于响应于所述可移动物体(44)的加速度，改变所述磁场的所述分量，用于检测所述磁场的特定分量的特定磁场相关元件(51-58)的长度轴与这个特定分量成负80度到正80度之间的角。
2、 如权利要求1所述的设备(40)，在所述可移动物体(44) 的静止位置下，所述特定磁场相关元件(51—58)的长度轴与所述 特定分量成基本上零度的角，所述特定磁场相关元件(51_58)包 括螺旋条纹带。
3、 如权利要求1所述的设备(40)，在所述可移动物体(44) 的静止位置以及所述磁场的给定强度下，所述特定磁场相关元件(51 一58)的长度轴与所述特定磁场相关元件(51 — 58)的磁化方向成 基本上45度的角。
4、 如权利要求1所述的设备(40)，所述传感器装置(41)进 一步包括用于强制所述可移动物体(44)进入静止位置的装置。
5、 如权利要求4所述的设备(40)，所述用于强制所述可移动 物体(44)进入静止位置的装置包括弹性材料(59)，用于至少在所 述可移动物体(44)处于非静止位置的情况下，在平行于所述平面 的至少一个方向上对所述可移动物体(44)施加至少一个力。
6、 如权利要求5所述的设备(40)，所述可移动物体(44)包 括所述场发生器(42)。
7、 如权利要求4所述的设备(40)，所述用于强制所述可移动 物体(44)进入静止位置的装置包括固定物体(46)， 一个所述物体 包括所述场发生器(42)，另一所述物体包括磁材料。
8、 如权利要求7所述的设备(40)，所述可移动物体(44)是 位于腔(47)中的球体的形式。
9、 如权利要求8所述的设备(40)，所述腔(47)包括液体。
10、 如权利要求8所述的设备(40)，所述腔(47)包括入口 (66) 和出口 (67)。
11、 如权利要求7所述的设备(40)，将所述可移动物体(44) 连接到操纵杆(49)。
12、 如权利要求7所述的设备(40)，所述传感器装置(41)进 一步包括另一可移动物体(48)，用于响应于外力来移动所述可移动物体 (44)。
13、 如权利要求7所述的设备(40)，所述传感器装置(41)是 外力检测器。
14、 如权利要求7所述的设备(40)，包括磁材料的所述另一物 体是另一场发生器(50)，用于产生至少另一部分所述磁场。
15、 一种传感器装置(41)，包括场发生器(42)，用于产生至少一部分磁场，场检测器(43)，包括磁场相关元件(51 — 58)，用于检测在所 述磁场相关元件(51—58)的平面内所述磁场的分量，以及可移动物体(44)，用于响应于所述可移动物体(44)的加速度， 改变所述磁场的所述分量，用于检测所述磁场的特定分量的特定磁场相关元件(51—58) 的长度轴与这个特定分量成负80度到正80度之间的角。
16、 一种传感方法，包括步骤 产生至少一部分磁场，通过磁场相关元件(51 — 58)检测在所述磁场相关元件(51 —58)的平面内所述磁场的分量，以及响应于可移动物体(44)的加速度，改变所述磁场的所述分量， 用于检测所述磁场的特定分量的特定磁场相关元件(51—58)的长度轴与这个特定分量成负80度到正80度之间的角。
全文摘要
提供了一种具有传感器装置(41)的设备(40)，传感器装置(41)包括场发生器(42)，用于产生磁场；场检测器(43)，包括磁场相关元件(51-58)，用于检测在所述磁场相关元件(51-58)的平面内磁场的分量；可移动物体(44)，用于响应于平行于该平面的可移动物体(44)的加速度，改变磁场的分量。磁场相关元件(51-58)的长度轴与要检测的分量成负80度与80度之间的角。用于强制可移动物体(44)进入静止位置的装置包括弹性材料(59)或者固定物体(46)，其中一个物体(44、46)包括场发生器(42)，另一个物体包括磁材料或另一场发生器(50)。
文档编号G01P15/18GK101163973SQ200680013096
公开日2008年4月16日 申请日期2006年4月13日 优先权日2005年4月22日
发明者H·范佐恩, K·黎藩 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司