旋转传感器的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本申请涉及传感器设备和包括传感器设备的系统。
【背景技术】
[0002]在不同技术领域中，轴的旋转被感测。各种控制功能可依赖于所感测的轴的旋转。例如，传动系统(transmiss1n)的轴的旋转速度或角速度可被用于控制传动系统的操作。例如，轮轴的轴的角度速可被用来监测对应车轮的摩擦；这对于车辆中的防抱死系统(antiblocking system)或电子稳定系统可能是有用的。
[0003]感测轴的旋转的已知的方式为在轴上放置铁磁的齿轮，并使用传感器检测齿轮的齿的经过。通常，传感器被置于离轴的旋转轴线一定距离处；经常，该传感器被放置成与铁磁的齿轮径向偏移。此类传感器的输出通常与脉冲的图案(pattern)相对应，其中脉冲的频率根据旋转的速度变化。通过对齿轮的不同齿给予相对于齿轮的其它齿不同的大小，在轴的单一旋转过程中在不同角度位置之间进行区别也变得可能。例如，可设想仅仅使齿中的一个不同于其它的齿，以使得齿轮的角位置可被识别。在没有任何限制的情况下，可使得齿中的多于一个可识别，由此使得角位置中的多于一个可识别。
[0004]然而，使用此类齿轮的旋转角的评估要求轴实际上在旋转。有时，需要至少一个完整的旋转来确定绝对方向。此外，可能需要复杂的算法以用于根据所感测的脉冲的图案来准确地估计旋转角。而且，可实现的准确度可能显著依赖于齿轮的制造准确度以及相对于齿轮的安装传感器方面的精度。再进一步地，有时也被称为磁性编码器轮的齿轮可能需要相当大的空间并且可能比较昂贵。
[0005]因此，存在对允许以高效和准确的方式感测轴的旋转的技术的需要。
【发明内容】
[0006]根据实施例，提供一种传感器设备。传感器设备可包括被定位在磁铁的磁场中的磁场敏感元件。磁铁可被定位在轴的端面上。磁场敏感元件可被配置成感测在O。和360。之间的范围中的磁场的定向角。该轴可以是车辆的传动系统的轴或无刷DC电动机的轴或车辆的轮轴的轴中的一个。
[0007]根据另一实施例，提供一种系统。该系统可包括车辆的传动系统的轴和定位在轴的端面上的磁铁。该系统可进一步包括定位在磁铁的磁场中的磁场敏感元件。磁场敏感元件可被配置成感测在0°和360°之间的范围中的磁场的定向角。
[0008]根据另一实施例，提供一种系统，其可包括无刷直流(DC)电动机的轴和定位在轴的端面上的磁铁。该系统可进一步包括定位在磁铁的磁场中的磁场敏感元件。该磁场敏感元件可被配置成感测在0°和360°之间的范围中的磁场的定向角。
[0009]在另一实施例中，提供一种系统，其可包括车辆的轮轴的轴。该系统可包括定位在轴的端面上的磁铁和定位在磁铁的磁场中的磁场敏感元件。该磁场敏感元件可被配置成感测在0°和360°之间的范围中的磁场的定向角。
[0010]根据本公开的另一实施例，可提供其它的设备、系统或方法。此类实施例根据与附图相结合的下面的详细描述将是显而易见的。
【附图说明】
[0011]图1示意性地图示出根据本公开的实施例的传感器设备。
[0012]图2示出了示意性地图示出传感器设备的功能的框图。
[0013]图3A示出了由根据实施例的传感器设备生成的信号中的示例脉冲图案。
[0014]图3B示意性地图示出与传感器结合的铁磁的齿轮，该铁磁的齿轮具有基本上与图3A的脉冲图案相对应的轮廓(profile)。
[0015]图4示意性地图示出根据实施例的系统，其包括传感器设备和车辆的传动系统的轴。
[0016]图5示意性地图示出根据实施例的系统，其中，提供了传感器设备和车辆的轮轴的轴。
[0017]图6示意性地图示出根据实施例的系统，其中提供了传感器设备和无刷DC电动机的轴。
【具体实施方式】
[0018]下面，将参考附图详细地描述各种实施例。应注意到，这些实施例仅用作示例且不被解释为限制性的。例如，在实施例具有多个特征时，其它的实施例可包括较少的特征和/或替换的特征。此外，来自不同实施例的特征可彼此组合，除非以其它的方式特别注释。
[0019]下面说明的实施例涉及感测轴的旋转的技术，特别是车辆的传动系统的轴、无刷DC电动机的轴、以及车辆的轮轴的轴。所说明的实施例覆盖对应的传感器设备、系统和方法。
[0020]在所阐释的实施例中，采用磁场敏感元件，其被定位在磁铁的磁场中。该磁铁被定位在轴的端面上。磁场敏感元件被配置成感测在0°和360°之间的范围中的磁场的定向角。根据此角，明确地确定磁场的方向可以是可能的。
[0021]在没有任何限制的情况下，磁场敏感元件可基于磁阻效应，诸如巨磁阻(GMR)效应、各向异性磁阻(AMR)效应、沟道磁阻(TMR)效应、或霍尔效应。磁场敏感元件的示例实施例可基于两个GMR设备，其在平行于轴的端面且垂直于轴的旋转轴和纵向的平面中具有两个不同的最大敏感方向。此类磁场敏感元件可允许准确检测磁铁的磁场的定向角，该磁铁具有垂直于轴的旋转轴线定向的磁化。特别地，此类磁场敏感元件可以以类似罗盘(compass)的方式用来感测与轴一起旋转的磁铁的磁场的方向。
[0022]此外，所阐释的实施例可利用所存储的脉冲边沿到定向角的映射。在某些实施例中，该映射可例如通过对存储器编程来可配置。取决于此映射和由磁场敏感元件所感测的磁场的定向角，生成第一信号，其包括具有上升和下降脉冲边沿的脉冲的图案。在第一信号内，上升和/或下降边沿可被映射到由磁场敏感元件所感测的预定义的定向角。该第一信号可用来模仿由传感器组件生成的脉冲图案，其是基于如前面说明的不对称的齿轮。依赖于此类非对称的齿轮，第一信号的此类形式由此实现了对现有的传感器设备的兼容性。
[0023]此外，所感测的角方向可被用来生成第二信号，其表示在0°和360°之间的范围中的轴的旋转角。在后者的情况下，旋转角可由数字值、模拟值、或脉冲宽度调制信号来表示。换句话说，脉冲宽度调制信号可与脉冲宽度调制值对应。不同的操作模式可被提供用于输出第一信号或第二信号。例如，传感器设备可被提供有第一操作模式和第二操作模式，在第一操作模式中，传感器设备输出第一信号，在第二操作模式中，传感器设备输出第二信号，而不是第一信号。同样地，该传感器在又一操作模式中可输出第一信号和第二信号两者。
[0024]在某些实施例中，由磁场敏感元件所感测的磁场的方向也可被用作用于生成另外的信号的基础。例如，取决于所感测的定向角，可生成另外的信号，其表示轴的角速度。在没有任何限制的情况下，角速度可由数字值、模拟值或脉冲宽度调制信号表示。另外的信号可具有轴的每一旋转的预定义周期。换句话说，信号的基本组成部分(诸如脉冲或半波或全波)的重复可合计为特定的预定义数目。作为非限定的示例，可存在每一旋转的十个占空比(duty cycle)的数目。预定义的周期可允许模仿基于齿轮操作的传统传感器设备的输出。预定义周期可对应于所模仿的齿轮的齿的数目。
[0025]现在将参考附图进一步解释上述实施例。
[0026]图1示意性地图示出根据实施例的传感器设备200。传感器设备200被配置成感测轴100的旋转，即，方向和/或角速度。因此，在下面传感器设备200还将被称作旋转传感器。
[0027]该轴可为车辆的传动系统的轴或无刷DC电动机的轴或车辆的轮轴的轴中的一个。
[0028]在所阐释的实施例中，传感器设备200包括磁场敏感元件210，下面也被称作传感器元件，和磁铁220。此外，在所阐释的实施例中提供输出电路230。如所阐释的，磁铁220可为安装在轴100的端面上的盘形偶极磁铁。磁铁220的磁化(从南极“S”到北极“N”)垂直于轴100的纵向旋转轴110定向。该磁化可对应于内部作用磁场。磁铁220的北极与南极之间的边缘可垂直于磁化定向。因此，当轴如箭头指示的那样旋转时，磁铁220的磁场的方向围绕轴100的纵向旋转轴线110以逆时针的方式变化(图1中从轴线的末端朝向磁铁观看)。
[0029]如上面所提到的，传感器元件210例如可基于两个GMR设备，每个在垂直于轴100的纵向旋转轴线110的平面中具有不同的最大敏感方向，由此允许感测在从0°至360°的范围中的磁场的方向的绝对角。
[0030]磁铁220的几何形状和磁性配置不被特别地限制。如上所述，在图1的情形中，示出了形成磁偶极的盘形元件。盘的一半形成磁性的北极N，并且盘的另一半形成磁性的南极S0磁轴(即