用于确定相对偏移的装置和方法与流程

本发明涉及一种用于确定相对偏移的装置和方法。

背景技术：

公开文献DE 10 2011 085 740 A1公开了一种感应式位移传感器，其包括线圈和可在运动方向上相对于线圈运动的目标物，其中，线圈的电感取决于目标物相对于线圈的相对位置。线圈和目标物在运动方向上至少部分地重叠。

技术实现要素：

根据本发明的用于确定两个发送器元件的相对偏移的装置包括至少两个发送器元件以及至少一个传感器元件。根据本发明，发送器元件布置在传感器元件处，使得发送器元件相对于彼此的偏移可根据发送器元件的传导区域的重叠程度借助于传感器元件确定。为此，发送器元件至少包括一个传导组成部分的区域以及至少一个非传导组成部分的区域。基于可根据重叠程度借助于传感器元件确定发送器元件的相对偏移的事实，可实现简单且无接触地探测两个发送器元件的相对偏移。发送器元件可装配在可运动的构件处或集成到其中。然后可借助于传感器元件通过发送器元件的传导区域的重叠程度确定可运动的构件的相对偏移。此类构件例如可为制动助力器的助力器体以及输入元件，在其中，需要助力器体和输入元件的相对偏移来控制制动力放大。

发送器元件的传导组成部分的区域可理解成发送器元件的例如由金属构成的区域，非传导区域例如可理解成由塑料构成的区域。

在用于确定相对偏移的装置的有利设计方案中，发送器元件如此布置，即，其既可互相同向又可彼此反向地运动。以这种方式实现应确定的元件的相对偏移。此外，在其中相对偏移不发生变化的同向运动也可以是不同的。在待测量的构件中可产生这样的运行情况，在其中构件还一起移动，即，没有相对于彼此移开。

在其他设计方案中，发送器元件可相对于传感器元件水平地运动。传感器元件可以这种方式保持位置固定，而与此相反发送器元件可水平运动地相对于不动的传感器元件运动。这能够实现元件相对于彼此的简单的布置，该布置此外还节省空间。

在有利的设计方案中，发送器元件在竖向上相对于彼此错开地布置，并且布置在传感器元件之上或布置在传感器元件上方和下方。以这种方式可根据存在的提供用于建造装置的结构空间选择发送器元件以及传感器元件的合适的布置。

在其他设计方案中，传感器元件包括至少一个线圈。通过感应测量原理，线圈使得能够实现无接触地探测发送器元件的相对偏移。

在其他设计方案中，发送器元件的传导区域具有面向传感器元件的表面。第一发送器元件和第二发送器元件的传导区域可具有基本上相同的大小。

有利的是，传导区域的表面具有和至少一个线圈的表面基本上相同的大小。当传导区域覆盖线圈时，以这种方式可简单地产生信号，线圈的信号取决于与传导区域以及可能地与其他传导区域的重叠程度。

在设计方案中，至少一个线圈是振荡回路的一部分。振荡回路具有谐振频率。通过分析振荡回路的谐振频率可确定线圈的电感。因为线圈的电感是由发送器元件的至少一个传导区域重叠或覆盖的量度，所以可以这种方式通过对振荡回路的评估来电子地探测和确定相对偏移。在此，传感器元件由发送器元件重叠的程度可根据振荡回路的谐振频率确定，其中，谐振频率取决于线圈的电感。

在本发明的设计方案中，发送器元件的传导区域由金属的，尤其由铝或铜构成，而非传导区域由塑料构成。非传导区域可还以凹部的形式设置在传导区域的载体(例如电路板)中，例如呈孔的形式。同样，非传导区域可由载体本身形成，其中，传导区域通过载体承载或保持，或集成到载体中。

根据本发明的用于借助于根据本发明的装置以及借助于控制单元确定两个发送器元件的相对偏移的方法包括以下步骤：

-确定步骤，确定振荡回路的谐振频率

-分配步骤，分配相应于谐振频率的相对偏移

-输出和/或存储步骤，输出和/或存储相应的相对偏移。

附图说明

图1示出了用于确定相对偏移的装置，包括两个发送器元件以及一个传感器元件；

图2示出了发送器元件的不同的相对偏移的信号曲线；

图3a-图3c示出了发送器元件的相应的相对偏移；

图4示出了用于信号评估的电路；

图5示意性地示出了方法的流程。

具体实施方式

图1示出了传感器组件，其包括两个发送器元件1、2。发送器元件1、2的相对偏移可借助于传感器3来探测。在图1中，相对偏移以参数d来表示。发送器元件1、2布置成可相对于彼此运动。发送器元件1和2可如此布置：它们布置在传感器元件3的上方和下方。备选地，两个发送器元件1、2也可布置在传感器元件3的一侧上。同样可考虑具有其他线圈几何结构的备选的布置方案。例如，一发送器元件可布置在上方，而另一发送器元件可布置在侧面。

传感器元件3以及发送器元件1、2彼此平行地布置。在本发明的一个设计方案中，传感器元件3位置固定，而发送器元件1、2可相对于彼此运动。在图1的示出的坐标系中，发送器元件1、2布置成可沿着x方向相对于彼此运动。

发送器元件1、2分别具有分部。分部设计成，发送器元件1、2包括传导组成部分的区域4a、4b以及非传导组成部分的区域5a、5b。传导组成部分的区域可理解成，该区域由传导材料构成。非传导组成部分的区域5a、5b设置成没有材料，或由不导电的材料构成。非传导组成部分设置成没有材料可理解成在载体中空出缺口。载体可具有由传导材料构成的组成部分，其中，在传导组成部分之间分别布置有非传导组成部分–在该情况下呈缺口的形式。

传导区域4a、4b例如可由铝或铜构成，非传导区域5a、5b可由塑料构成。

发送器元件1、2的传导区域4a、4b不需要由相同的材料构成。同样可考虑，第二发送器元件2的传导区域4a具有与发送器元件1的传导区域4b不同的材料。仅仅重要的是，这两个区域是传导的。

设置成，在发送器元件1、2中存在至少一个传导组成部分的区域4a、4b以及至少一个非传导组成部分的区域5a、5b。同样可行的是，存在多个传导组成部分的区域4a、4b以及多个非传导组成部分的区域5a、5b。传导组成部分的区域4a、4b和非传导组成部分的区域5a、5b交替地并排布置。交替的布置可设置成线性的。

传感器元件3包括一个或多个传感器线圈6。传感器线圈6并排布置。传感器线圈6可线性地并排布置。

通过该传感器组件可确定发送器元件1、2相对于彼此的相对偏移d。基本测量原理基于，发送器元件1、2的传导区域4a、4b的重叠可在传感器元件3的线圈6中引起跟传感器元件6与发送器元件1、2的传导区域4a、4b和相应的非传导区域5a、5b的重叠不同的信号。与发送器元件1、2的仅仅非传导区域5a、5b的重叠还在传感器元件的线圈6中引起其他信号。

为了可完全或部分地测量传导区域4a、4b与相应非传导区域5a、5b的重叠，必须相应地确定传感器元件3的线圈6的尺寸。因为可测得的信号取决于第一传感器元件和第二传感器元件的区域的重叠，所以传感器元件3的线圈6的面必须具有至少一个感应面，其对应于发送器元件1和2的区域4a、4b和5a、5b的大小。尤其区域4a、4b、5a、5b在传感器元件3上的投影面可必须借助于传感器元件3的线圈6来探测。为此，传感器元件3的线圈6的感应面可小于、等于或大于区域4a、5a、4b、5b的投影面。在一具体的实施方式中，(一个或多个)线圈6以及发送器元件的区域4a、4b、5a、5b的面积可基本上相同。

借助图4说明基于此的测量电路。图4示出了线圈401与电阻402的串联电路。电容403与电阻402以及线圈401并联。这本质上相当于振荡回路。振荡回路具有谐振频率f，其与所使用的组件有关，即，线圈401的电感L以及电容403的电容量C。

主要由以下公式得到谐振频率f。

谐振频率f也与线圈的电感L有关。在该测量原理中，线圈401的电感受到影响。为此以交流电压激励线圈。线圈401可与传感器元件3的线圈6进行比较。如果传导元件，例如传导元件4a和4b中的一个，在线圈的磁场中运动，则线圈401、6的电感被该传导性的材料改变。电感的这种改变可通过观察所得到的振荡回路的谐振频率f来检查。这种观察可借助于传感器组件的控制器的相应的部件实现。

线圈的电感与有多少传导性的材料位于线圈的磁场中有关。如果现在仅仅观察到单个的发送器元件1，则明显的是，根据发送器元件1在传感器元件3上的定位，传导区域4a、4b可完全或仅仅部分地位于线圈6的探测区域中。如果整个传导区域4a、4b位于线圈6的探测区域中，则得到与整个非传导区域5a位于线圈6的探测区域中时不同的信号。

相同的情况也适用于另一发送器元件2，其同样根据传导区域和非传导区域4b、5b在线圈6的感应区域中的重叠产生不同的信号。线圈6与传导区域4a、4b的变化的重叠代表发送器元件1、2的相对偏移d。以这种方式可借助振荡回路的谐振频率f确定相对偏移d。

现在借助图2示出根据发送器元件1、2的相对位置d呈现出的信号曲线的示例。

在图2中，关于发送器元件1、2的相对偏移d描绘出了振荡回路的谐振频率f。谐振频率的单位例如可为MHz，并且相对偏移的单位为mm。

在图2中的呈圆的形式的标记201示例性地表示相应于发送器元件1、2相对于彼此如在图3b中那样的定位的值。在该情况下，在此单个示出的线圈6仅被非传导区域5a和5b覆盖。与频率对应的信号很低。

而在图3a中存在的情况是，发送器元件1的传导区域4a分别与发送器元件2的非传导区域5b重叠。同样，发送器元件2的每个传导区域与发送器元件1的相应的非传导区域5b重叠。该状况引起对应于标记202的信号。

标记203示出了与发送器元件1、2的相对定位相关联的值，在该定位中，传导区域4a、4b分别地重叠以及非传导区域5a和5b分别地重叠。这相应于图3c的状况。

在此，线圈6仅被传导区域4a和4b覆盖。

对应于发送器元件1、2的相对偏移的最终信号可由各个线圈6的信号来确定。同样可对耦联的多个线圈6的信号取均值。在此应考虑的是，在考虑到线圈几何结构以及参与的发送器元件的传导区域和非传导区域的布置和伸展的情况下对合适的线圈6进行评估。在图1的具体的示例中，例如必须对每第二个的线圈耦联地进行评估。同样可进行各单个信号的进一步的换算。同样应考虑传感器元件3的边缘效应以及未被覆盖的区域。

下面借助图5说明用于确定相对偏移的方法。为了执行该方法，传感器组件具有在附图中未标出的所分配的控制单元。

在方法的第一步骤501中确定振荡回路的谐振频率f。在接着的步骤502中由确定的谐振频率f确定第一发送器元件1和第二发送器元件2的相对偏移d。可借助存储的特性曲线进行这种确定，该特性曲线具有谐振频率f与相对偏移d的明确的关联性。还可考虑从特性曲线族中推出。

在另一步骤503中通过控制单元来存储和/或输出所确定的相对偏移d。输出例如可通过车辆中的通信系统进行。可输出给车辆的其他控制器，该控制器需要两个可相对于彼此运动的组成部分的相对偏移的大小。

电的制动助力器可根据其助力器体相对于与操纵元件、尤其是和制动踏板耦联的输入元件的相对偏移来被调节和/或控制。为此，制动助力器的助力器体可与第一发送器元件1连接，制动助力器的输入元件可与第二发送器元件2连接。发送器元件1、2与助力器体和输入元件一起运动。通过借助于合适地布置的传感器元件3来确定发送器元件1、2的相对偏移可推出助力器体和输入元件的相对偏移。

根据传感器组件可确定的相对偏移例如可在几毫米的范围内，尤其在+/-5mm的范围内。