用于在两个空间方向上检测位置的传感器和方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于在两个空间方向上检测位置的传感器、一种用于在两个空间 方向上检测传感器的操作器的位置的方法、一种相应的设备以及一种相应的计算机程序产 品。
【背景技术】
[0002] 可以无接触地检测两个能相对彼此运动地布置的构件的相对位置。例如可以感应 式地检测相对位置。
[0003] DE 10 2007 015 524 A1描述了一种用于制造感应式阻尼元件的方法以及一种感 应式涡流操作元件。
【发明内容】
[0004] 在此背景下，本发明提供一种根据独立权利要求的用于在两个空间方向上检测位 置的改进的传感器、用于在两个空间方向上检测传感器的操作器的位置的改进的方法、相 应改进的设备以及相应改进的计算机程序产品。有利的设计方案由从属权利要求以及后续 的描述中得到。
[0005] -行中的传感器元件可以沿该行检测对应件的位置。该位置通过算法也可以在传 感器元件之间的数个位置处获知。在传感器元件的至少两个并排的行的情况下也可以横向 于行地分辨出该位置。
[0006] 通过传感器元件的至少两个行，传感器可以二维地检测操作器的位置。通过扩宽 的检测区域可以利用单个传感器一次检测两个空间方向。用于在两个空间方向上检测位置 的传感器包括如下特征：
[0007] 具有第一行和至少一个第二行的传感器区，其中，这些行具有在第一空间方向上 并排布置的传感器元件并且行在横向于第一空间方向取向的第二空间方向上并排布置；以 及
[0008] 操作器，其横向于第一空间方向和第二空间方向在第三空间方向上与传感器区间 隔开地布置并且在第一空间方向和第二空间方向上相对于传感器区可运动地实施，其中， 操作器构造成用于影响传感器元件的测量参量，其中，传感器元件的信号表示出传感器元 件由操作器覆盖的程度。
[0009] 传感器可以理解为非接触式传感器。例如，传感器可以基于感应、磁性、静电学或 光电学来工作。传感器元件可以具有传感器面，基于传感器面产生信号。传感器元件可以具 有被动的边缘。一行的传感器元件可以彼此直接相邻地布置。一行的传感器元件也可以彼 此间隔开地布置。操作器可以具有作用面，该作用面基本上平行于传感器元件的传感器面 地取向。信号可以是电信号。该信号可以以模拟方式或者以数字方式存在。覆盖度可以是传 感器元件由操作器遮盖的程度。
[0010] 在第一行与第二行之间可以布置有中间空间。通过中间空间，第一行的传感器元 件的信号可以与第二行的传感器元件的信号有很大不同。由此可以改进对在第二空间方向 上的运动的识别。
[0011] 第二行与第一行相比可以具有更少的传感器元件。第二行可以短于第一行。由于 较少的传感器元件可以避免未利用的传感器元件。
[0012] 传感器元件可以是一样大的。由于传感器元件的相同类型的结构可以降低制造成 本。
[0013] 操作器能在第一轨迹、至少一个第二轨迹和连接轨迹上运动，其中，第一轨迹至少 部分地在第一行的区域中延伸，第二轨迹至少部分地在第二行的区域中延伸并且连接轨迹 将第一轨迹与第二轨迹连接起来。通过在这些轨迹上的引导可以排除在除连接轨迹以外 的、轨迹之间的中间位置。由此可以发现传感器上的故障，这是因为轨迹之外的位置是不允 许的。因此也可以提高测量精度，这是因为轨迹线形地在第一空间方向上延伸，并且在第二 空间方向上的位置只在连接轨迹上检测到。
[0014] 第一轨迹和/或第二轨迹可以是弯曲的，其中，传感器区至少在一个空间方向上是 弯曲的。通过弯曲可以将操作器与传感器区之间的间距保持在预先给定的公差内。
[0015] 操作器可以具有导电的材料并且/或者传感器元件可以构造为传感器线圈，其中， 操作器尤其可以通过空气间隙与传感器区分开并且/或者可以构造成用于通过覆盖来减小 传感器线圈的感应率并且减小的感应率以信号反映出来。通过对位置的感应式检测，操作 器可以在无电接触的情况下实施。操作器可以是纯被动的。由此可以简化传感器的构造。
[0016] 操作器可以具有第一子面和至少一个第二子面，其中，第一子面和第二子面彼此 固定地布置并且第一子面的第一面重心与第二子面的面重心间隔开地布置。这些子面可以 具有功能几何结构。几何结构可以是不同的。由于不同的子面，传感器元件的信号可以更为 精确地反映出操作器的位置。
[0017]传感器区可以在第二空间方向上在第二行旁具有至少一个另外的行，其由在第一 空间方向上并排布置的传感器元件构成。这些行可以构造为阵列。通过阵列可以实现大的 检测区域。
[0018] 用于在两个空间方向上检测传感器的操作器的位置的方法，其中，传感器具有传 感器区和操作器，其中，传感器区具有第一行和至少一个第二行，这些行具有在第一空间方 向上并排布置的面式传感器元件并且在横向于第一空间方向取向的第二空间方向上并排 地布置，其中，操作器横向于第一空间方向和第二空间方向在第三空间方向上与传感器区 间隔开地布置，并且在第一空间方向和第二空间方向上相对于传感器区可运动地实施，其 中，操作器构造成用于影响传感器元件的测量参量，其中，传感器元件的信号表示出传感器 元件由操作器覆盖的程度，该方法具有如下步骤：
[0019] 读取传感器元件的信号；
[0020] 在应用处理规定的情况下评估信号，以便确定操作器的位置;以及
[0021] 将位置作为第一空间方向的第一坐标值和第二空间方向的第二坐标值来提供。
[0022] 在评估步骤中，针对每一行可以对传感器元件的信号进行插值，以便针对每一行 获得最大信号的值和坐标，并且可以从具有最大的值的行中选择出坐标，以便获得第一坐 标值，并且可以对行的值进行插值，以便获得第二坐标值。通过交叉式的评估可以快速且简 单地找到操作器的位置。
[0023] 在评估步骤中，针对每一行可以选择出如下传感器元件，其信号示出在其行中最 大的覆盖程度，并且在使用选择出的传感器元件的信号的情况下可以选择出示出最大覆盖 程度的行，并且可以对所选择出的行的传感器元件的信号进行第一次插值，以便获得第一 坐标值，并且在第一坐标值的范围中可以对在第二空间方向上相邻的行的传感器元件的信 号进行第二次插值，以便获得第二坐标值。通过交叉式的评估可以快速且简单地找到操作 器的位置。
[0024] 在评估步骤中，传感器元件的信号作为对查询表的参引，以便从查询表中获得操 作器的位置。通过经由查询表的评估可以以小的计算耗费来实现位置的足够高的精度。
[0025] 在评估步骤中，在对存储在查询表中的值应用趋近算法的情况下可以确定位置。 通过趋近算法可以提高位置找寻的精度。
[0026] 此外，本发明还提供一种用于在两个空间方向上检测传感器的操作器的位置的设 备，该设备构造成用于在相应的装置中执行或实施在此所介绍的方法的变型方案的步骤。 本发明的任务也可以通过本发明的设备形式的实施变型方案来快速和高效地解决。
[0027] 设备可以是如下电器，其处理传感器信号并且据此输出控制信号。该设备可以具 有一个或多个合适的接口，接口可以以硬件方式和/或软件方式构造。在硬件方式的构造 中，接口例如可以是集成电路的一部分，在集成电路中实现设备的功能。接口也可以是专用 的集成电路回路或至少部分地由独立的结构元件构成。在软件方式的构造中，接口可以是 例如在微控制器上与其他软件模块并存的软件模块。
[0028] 带有程序代码的计算机程序产品也是有利的，程序代码可以存储在机器可读的载 体，例如半导体存储器、硬盘存储器或者光学存储器上并且当程序在计算机或设备上实施 时，程序代码用于执行根据前述实施形式之一的、用于在两个空间方向上检测传感器的操 作器的位置的方法。
【附图说明】
[0029] 本发明借助附图示例性地进一步阐述。其中：
[0030] 图1示出了根据本发明的实施例的用于在两个空间方向上检测位置的传感器的视 图；
[0031] 图2示出了根据本发明的另一实施例的用于在两个空间方向上检测位置的传感器 的视图；
[0032] 图3示出了根据本发明的实施例的轨迹曲线的视图；
[0033] 图4示出了根据本发明的实施例的操作器的优化级的视图；
[0034] 图5示出了根据本发明的另一实施例的操作器的优化级的视图；
[0035] 图6示出了根据本发明的实施例的用于在两个空间方向上检测位置的方法的流程 图；以及
[0036] 图7示出了根据本发明的实施例的用于在两个空间方向上检测位置的设备的框 图。
[0037] 在后续对本发明的优选实施例的描述中，对于在不同的附图中示出的并起类似作 用的元件使用相同的或类似的附图标记，其中省去对这些元件的重复描述。
【具体实施方式】
[0038]对于具有自动变速器的车辆的选挡杆模块而言，目前针对自动级(主换挡路径)不 仅需要沿行驶方向的运动方向，而且附加地需要沿侧向方向的运动，以便例如能够切换到 手动换挡路径(触控式换挡路径）中。
[0039]为此需要传感器装置，其能够识别二维的位移和/或角度。
[0040] 感应式选挡杆模块可以具有传感器装置，该传感器装置由两个独立的一维传感器 区组成。机械式解决方案可以将第一运动方向偏转到第一传感器区，并将第二运动方向偏 转到第二传感器区。例如，第一运动方向是用于自动换挡路径(主换挡路径)的