专利名称：光电子旋转角传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种光电子旋转角传感器，尤其是用于检测车辆转向系统中的转向角，它包括光源、光敏接收器及能够连接到其转向角需要检测的部件上的编码盘，它能够至少部分地透过光源的光并设有一种光编码。
背景技术：
旋转角传感器用于例如确定车辆尤其是机动车辆方向盘的角度位置。因此，这种传感器称为转向角度传感器。装配有一种驱动动态控制系统的车辆除其它参数外还需要转向角，用于控制执行机构，它们对车辆的某些部件起作用，例如制动装置或车辆引擎。
带有连接到车辆方向盘的旋转机构的编码盘的光电子旋转角传感器是已知的，例如，其中编码盘具有一种光编码并且设有一光源，其光线在一光导体中被偏转到编码盘上用于照射编码。编码盘的材料能够至少部分地透过对应于所使用波长的光源辐射。光敏接收器用于接收穿过编码盘的光线和编码。光源、接收器和光导体最好被安置在同一载体上。例如在DE100 36 769 A1中描述了这种光电子旋转角传感器。
用于将光线偏转到编码和光敏接收器的光导体的使用，至少在除了编码盘、光源和接收器的实际空间需求之外的高度方面导致整个传感器具有不利的尺寸，因为光线沿轴向穿过编码盘，并因此必须提供一个相应的空间用于设置在编码盘与接收器相对的一侧的光导体。
发明内容
本发明的目的是开发一种光电子旋转角传感器，以达到降低空间需求及简化传感器部件的装配的效果。
根据本发明此目的这样来实现，即，编码盘构成一光导，它包括使光源的光经由其进入编码盘的耦合表面，以及包括至少一个将光线偏转到光敏接收器的偏转面。通过旋转角传感器的这种结构，光导体作为单独的元件可以被省略，并且传感器尺寸在其高度方面也降低了，因为编码盘的外围表面可以被用作为耦合表面可以使用例如LED作为光源，它的光线同时在径向方向上经由耦合表面在侧面进入编码盘，在本发明的一个实施例中耦合表面构成一透镜，以便将发散光线调整为基本上平行的，从而进一步通过编码盘。当这种光束照射到编码盘中的偏转面时，至少一部分光束向轴向方向偏转，自编码盘中射出，由此照亮位于在该点的编码部分，并且接着照射到安装在一印刷电路板上的至少一个光敏接收器上。
在本发明的优选实施例中，不同尺寸的光电晶体管作为接收器使用，其中，较小的光电晶体管可以被安装在面向编码盘的一侧，而较大的光电晶体管可以被安装在背对编码盘的一侧。在此区域内，印刷电路板具有一开孔，被偏转的光的一部分通过该开孔进入一安装在印刷电路板背对编码盘的一侧上的光电晶体管。这个开孔用作为供光线穿过的光阑，可以通过开孔的大小影响它的作用。为了分析编码信息，使用所有接收器的信号。通过这种方式可以达到增加传感器的精确度。此外，印刷电路板也可以用作为光源的载体。
在本发明的一个优选实施例中，在编码盘和印刷电路板之间设置另一个光阑，它是可调节和可替换的，以便最佳地适配于不同的接收器。
通过使用设置在编码盘上编码之外的一个区域中的另一光敏接收器，可以获得一个基准信号，用于校准和降低静态电流。传感器分辨率的改善还可以通过分布在编码盘周边上的多个光源来实现。
本发明的有利的实施例可以由从属权利要求中得出。
下面将借助于在附图中描绘的一个实施例详细解释本发明，附图中图1表示按本发明的光电子旋转角传感器的分解图；图2表示在图1中示出的按本发明的光电子旋转角传感器的剖视图。
具体实施例方式
图1示出在非装配状态下的按照本发明的光电子旋转角传感器的一个优选实施例的主要部件。光源1，优选为红外线LED，布置在印刷电路板3上。光源1的光线在侧面沿径向照射到编码盘4上，编码盘4是由一种用于可以透过所使用波长的材料，优选为有机玻璃制成。编码盘4在其中间有一开孔9，例如车辆的转向轴以不能转动的方式嵌在其中。同心地设置在编码盘4内的偏转面7由相对于径向光源成一个角度设置的多个镜面构成，光线在所述镜面上通过全反射发生偏转。
在编码盘4的下表面上施加一光编码，它通过例如透明和不透明区域的组合来形成。可以通过胶印法、激光法或特殊的涂漆来施加这种编码。包括所述编码的编码盘4部分位于印刷电路板3的附近。在这个区域中，光敏接收器2A、2B从光源1出发沿径向布置，用于接收在编码盘4中偏转的光线。在本发明的一个实施例中光敏接收器2A、2B安装在编码盘4面向印刷电路板3的一侧，而在另一实施例中安装在编码盘4背对印刷电路板3的一侧。在光敏接收器2B的位置，印刷电路板3设有一开孔，在编码盘4中偏转的光束通过该开孔并射到光电晶体管2B上。这个开孔还用作为调节光束用的光阑。另一个可调节的光阑8位于编码盘4和印刷电路板3之间。可选择的是，光阑8可以直接安装在印刷电路板3上。
图2表示光束6穿过在如图1所示根据本发明的光电旋转角传感器中的编码盘4的光路。由光源1发射的光束6经由一耦合表面5进入编码盘4，该耦合表面5在本发明的一个优选实施例中充当透镜并将光源1的发散光束调整为基本平行的。然而，耦合表面5也可以是平的，因为漫射光的损失大部分可以被忽略。在编码盘4的内部，光束6沿径向向内延伸。在某些点，编码盘4具有将光束6的一部分沿向轴向偏转的偏转面7，使光束6的这部分从编码盘4出现，照射施加在编码盘4上的光编码，穿过光阑8并照射在光敏接收器2A、2B上。
通过设置偏转面7以及调整由光束6照射的各偏转面7镜面区域相对于光束6的总横截面的比例来分别各自获得光束6的被偏转的部分。通过偏转面7的具体设计，由此光束6的强度可以在编码盘4各个区域内待照射的编码上进行划分。在被偏转的光已经通过光编码和一个用于调节和校正光束的光阑8之后，根据本发明的一个实施例它照射在光敏接收器2A上。在另一实施例中，被偏转的光束通过印刷电路板的开孔并照射到光敏接收器2B上。
权利要求
1.一种光电子旋转角传感器，尤其用于检测车辆转向系统中的转向角，包括光源(1)、光敏接收器(2A，2B)和能够连接到其转向角需要检测的部件上的编码盘(4)，该编码盘能够至少部分地透过光源(1)的光并设有一种光编码，其特征在于，编码盘(4)构成一光导，它包括一耦合表面(5)，光源(1)的光经由所述耦合表面进入编码盘(4)，以及包括至少一个偏转面(7)，所述偏转面将光线偏转到光敏接收器(2A，2B)。
2.如权利要求1所述的光电子旋转角传感器，其特征在于，耦合表面(5)是编码盘(4)的一外围表面。
3.如权利要求1所述的光电子旋转角传感器，其特征在于，编码盘(4)的耦合表面(5)构成一透镜，以便获得基本上平行的光源。
4.如权利要求1所述的光电子旋转角传感器，其特征在于，一个用于调整光入射的光阑(8)设置在编码盘(4)和光敏接收器(2A，2B)之间。
5.如权利要求1所述的光电子旋转角传感器，其特征在于，设置了另一接收未受光编码影响的光的光敏接收器(2A，2B)。
6.如权利要求1所述的光电子旋转角传感器，其特征在于，多个光源围绕在编码盘(4)的周边分布。
7.如权利要求1所述的光电子旋转角传感器，其特征在于，一印刷电路板(3)构成用于光源(1)和光敏接收器(2A，2B)的载体。
8.如权利要求7所述的光电子旋转角传感器，其特征在于，印刷电路板(3)具有一开孔，用于在光敏接收器(2A，2B)的位置通过被偏转的光。
9.如权利要求8所述的光电子旋转角传感器，其特征在于，印刷电路板(3)的开孔构成用于被偏转的光的光阑。
全文摘要
本发明涉及一种光电子旋转角传感器，尤其是用于检测车辆转向系统中的转向角，它包括光源(1)、光敏接收器(2A，2B)和能够连接到其转向角需要检测的部件上的编码盘(4)，该编码盘能够至少部分地透过光源(1)的光并设有一种光编码，其特征在于，编码盘(4)构成一光导，它包括一耦合表面(5)，光源(1)的光经由它进入编码盘(4)，以及包括至少一个偏转面(7)，它将光线偏转到光敏接收器(2A，2B)。
文档编号G01D5/347GK1573282SQ20041004733
公开日2005年2月2日 申请日期2004年6月2日 优先权日2003年6月3日
发明者安德莱斯·凯尔, 哈拉尔德·科恩莱恩, 沃尔夫冈·布鲁特兹, 乌尔夫·莫道 申请人:Trw车辆电气与零件有限两合公司