CN101443641A - 一种压力计的传感装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种波尔登压力计的传感装置，其中所述波尔登压力计包括：波尔登管，所述波尔登管通过压力膨胀；变位齿轮，所述变位齿轮与所述波尔登管的端部连接，将波尔登管的变位量转换为圆形运动，且呈漩涡状或螺旋状；LCD，所述LCD检测根据所述变位齿轮的旋转值，并显示所述检测值，所述波尔登压力计的传感装置，包括：磁铁，所述磁铁具有N极和S极，所述磁铁设置在轴的旋转中心，所述轴可旋转地设置在本体且与所述变位齿轮连接而旋转；传感部，所述传感部设置在与所述磁铁的一面对应的所述本体，分割设置在从所述磁铁的中心到圆周面上的至少3个以上位置，且包括AMR传感器或霍尔传感器；显示控制部，所述显示控制部被输入由所述传感部的传感器输出的位相信号值中的Sin信号值和Cos信号值而校正位相值后，将校正后的信号值输出到LCD。本发明的波尔登压力计的传感装置，通过AMR传感器或霍尔传感器来实现高精确度和低价格的波尔登压力计。

Description

一种压力计的传感装置

技术领域

本发明涉及一种压力计的传感装置，特别涉及一种适于利用AMR(Anisotropic Resistor，各向异性磁阻)传感器或霍尔传感器(HallIC或Hall Sensor)来实现高精确度和低价格的波尔登压力计的波尔登压力计的传感装置。

背景技术

一般的波尔登管(bourdon tube)，是指将以具有弹力的金属板制作的中空的扁平管(Tube)弯曲成圆弧形并封闭末端的结构，将管的一侧末端固定后施加压力时，未固定的另一侧末端移向曲率半径增加的方向，所述管的移动量随着所供给的压力的大小或管的大小和厚度、材质、弯曲的曲率半径所增加，通过所述波尔登管来检测流体压力的装置称为波尔登管压力计(Pressure Gauge，压力计)。

图1至图3是表示现有波尔登管的形成例的剖视图。

根据以圆形弯曲的形状，这种压力计所使用的波尔登管分为如图1所示的漩涡(发条)形、如图2所示的C形、如图3所示的螺旋形。漩涡形是将很薄且扁平的管缠绕成如钟表发条形状而形成相对长且敏感的波尔登管，从而使得自由端的移动距离增大，在无其他增幅器械的条件下可将指针直接附着在自由端来使用。并且，C形或漩涡状的情况下由于自由端的移动距离相对较小，需利用杠杆原理或扇形小齿轮等进行增幅来移动指针。

并且，波尔登管压力计包括：波尔登管，所述波尔登管以螺旋形形成，且被施加的压力所膨胀；变位齿轮，所述变位齿轮使得上述波尔登管的变位量直接转换为旋转运动或转换为旋转运动；针轴齿轮，所述针轴齿轮具有针，所述针通过上述变位齿轮所旋转，所述针的针端指示刻度。

上述波尔登管压力计，可反映通过压力进行扩张及收缩操作的上述波尔登管的变位，从而可视地表示压力。即，通过变位齿轮，固定有针的针轴齿轮随着波尔登管的变位而旋转，使得针旋转变位，由此所述针指示对应的压力刻度，从而可视地表示压力。

但是，由于如上所述的波尔登压力计以模拟方法通过针检测压力刻度，因此如果要目测精密领域的精细刻度，从比例的角度需要增大刻度盘的外径，特别是不能以电子输出来获得值，只能使用高价的数字压力计的问题。并且，习惯于使用现有波尔登管压力计的用户，在使用数字压力计时，具有难以确认对输出值允许压力中的输出值范围的问题，这是由于以往的使用者们习惯于长时间通过感觉来使用波尔登压力计。

为改善这些问题，利用现有的波尔登管的电子式的压力计揭示于美国发明专利公开号第2004/0093952号(电子压力变换器，以下称为现有技术1)、大韩民国发明专利申请第10-2004-0086196号(电子式波尔登管压力计，以下称为现有技术2)。

上述现有技术1的电子压力变换器，是指利用具有N极和S极的条形磁铁，将传感器设置在所述条形磁铁的中间位置，而后通过GMR(Giant Magneto Resistance，巨磁电阻)传感器检测条形磁铁的旋转，所述传感器包括2个固定电阻和4个可变电阻，从而可在1个传感器输出2个输出值V1、输出值V2(Sin、Cos)。

图4是表示在现有的电子压力计配置GMR传感器的例子的框图。

在图4中的固定电阻用于计算基准值，可变电阻的检测方向，上下一对固定电阻是以水平进行检测，其他上下的一对固定电阻设置成旋转45°或90°，从而检测磁铁的磁力。即，左侧的上下一对固定电阻生成Sin信号值V1，右侧的上下一对生成Cos信号值V2。

上述图4中，配置在中央的固定电阻是用于设定输出值V1、输出值V2的基准值(Offset)，各输出值V1、V2，通过配置在中央的固定电阻和配置在左侧的可变电阻获得输出值V1，通过配置在中央的固定电阻和配置在右侧的可变电阻获得输出值V2。即，因为在无磁力的条件下固定电阻值和可变电阻值显示相同的值，从而输出值(Vn)显示值为0。固定电阻对于磁力的方向不变，可变电阻通过磁力显示可变值。为检测360°的范围，在所述GMR传感器配置多个传感器。

并且，为求得V1的基准值(V1 Offset)，从V1的最高值求出V1的最低值之后除以2。

即，进行V1 offset＝(V1 max-V1 min)/2。

并且，为求得V2的基准值(V2 Offset)，从V2的最高值求出V2的最低值之后除以2。

即，进行V2 offset＝(V2 max-V1 min)/2。

并且，V2的比率值(V2 Gain)，是通过将从V1的最高值减去V1的最低值的值，除以从V2的最高值减去V2的最低值的值的方式求出。

即，V2 Gain＝(V1 max-V1 mon)/(V2 max-V1 min)

并且，利用V1、V2的值求出实际旋转的角度。

即，通过Arc tan((V1-V1 offset)/(V2-V2 offset)*V2gain)求出。

以下对上述现有技术1的不足之处进行详细说明。

首先，GMR传感器(Giant Magneto Resistance Sensor)的情况下，在高分解能力(Resolution)和反应速度的(Bandwidth)和磁力在mT(milli-tesla)范围(range)使用时与AMR传感器(Anisotropic Magnetic Resistor Sensor，各向异性磁阻传感器)相似，但由于敏感度(Sensitivility；typical)和磁滞(Hysteresis)高，从而通常用于变位检测。

1、信噪比(Signal to Noise Ratio，SNR)

图4中输出值V1和输出值V2，是通过在中央以可变电阻为基准所获得，从而在将信噪比(SNR)视为1时，从惠斯登电桥(Wheatstonebridge)求出1个输出值的情况下获得的信噪比为2。即，在现有技术1的传感器结构中，在与惠斯登电桥结构比较时，存在仅发挥50％信噪比性能的界限。

2、基准值(Offset)

为求得输出的基准值，需要进行最高值和最低值的检测。GMR传感器由于不能检测磁铁的极性(N极和S极)，从而仅旋转180°+1°即可获得最大值和最低值。即，在进行每次检测时，在检测前旋转180°以上来获得最大值和最低值后，将波尔登压力计的旋转量转换为数字信号而求出压力值。

在这种情况下，通过检测前旋转180°以上来校正由于现有的磁力或外部气体温度所发生的误差，可在将波尔登管压力计的压力旋转值转换为数字信号时减少误差。另外，还有将组装产品后旋转180°以上而将最大值和最小值储存于电子部而使用的方法。

但是存在以下各种问题：如果是电子的情况下使用复杂，且如果为后者的情况下由于是永久磁铁而磁力经时变化而减小，进而不能校正输出值的变化，每次检测时由于外部气体温度的影响而不能校正输出值的变化。即，检测值的误差是经时变化或外部气体温度的影响而发生的，而不是由于使用次数而增加。

并且，在将磁化线圈附着在传感器，而从+磁化部(Coll+)获得最大值、从-磁化部(Coll-)获得最小值来设定基准值时，可获得对磁力经时变化而减小或磁力随着每次检测时外部气体温度变化而变化进行校正的值，进一步，如在压力计内部的电子部具备可生成及维持一定温度的装置时，可进一步校正经时变化的误差，解决由于温度而引起的误差。但是，如果使用这种装置，则需要提高制造成本及用电量，但可在高精确度标准压力计的开发中发挥高性能。然而，在现有技术中，并未揭示有利用这种磁化线圈的技术。

3、输出值(Value)

并且，图5是表示图4的可变电阻的检测方向的框图，图6是表示图5的根据旋转角度变化的输出值的曲线图。

如图5所示，利用一个传感器形成电阻体的情况下，输出值将输出Sin及-Sin信号值，即，发生多余的-Sin信号值。因此，如使用如图5所示的1个传感器来求出旋转角时，由于使用角度有限制而不能检测360°。

并且，图7是表示在图4中以1个传感器形成电阻体的情况下表示检测方向的框图，图8是表示根据图7的旋转角度变化的输出值的曲线图。

因此，如图7所示，在1个传感器形成电阻体的情况下求得Sin和CoSin输出值。但是在1个传感器难以判断正确的位置。

这是由于在图6及图8中输出值a是在旋转角b和b’所显示，更为具体说明是，不能检测输出值a是旋转角b所输出的值还是旋转角b’所输出的值，因此，仅在1个传感器检算出旋转量是有限制的，尤其更不可能检测360°的旋转角。

在实际检测中，1个的检测范围为约120°，有效角度为约90°，如果对上述结构进行扩大解释，将可变电阻的距离分别以分离数mm来制作传感器，从而在波尔登管压力计设置1个传感器的情况下，检测位置以9点方向和3点方向为中心进行检测，因此检测角度具有界限。

4、旋转量检测(Measurement)

如现有技术1所述，以从GMR传感器内部所具备的电阻体输出的值，通过反正切(Arc tangent)求出旋转角是具有限制的。虽然可在如图7所示方式配置的1个GMR传感器求出Sin和Cos信号值，但是在检测360°时利用反正切是无意义的。即，由于求出图7的输出值具有界限，从而利用所述值得反正切值也具有界限。

5、使用多个传感器(Multi-sensor)

为便于说明，可假设为利用3个传感器的结构，这是因为利用GMR传感器的情况下至少利用3个传感器才能检测360°。

并且，图9是表示从现有的3个传感器分别对2个输出值进行2次增幅而使用的例的框图，图10是表示从现有的3个传感器分别对2个输出值进行利用六元多路转换器(6-way multiplexor)的增幅的例的框图，图11是将来自现有3个传感器的各1个输出值以多路转换器进行增幅的例的框图，图12是将来自现有3个传感器的各1个输出值以多路转换器进行增幅的其他例的框图。

即，图9是传感器的配置图，图10～图12是为检测360°的通过传感器的框图，在现有技术1中对除了使用多个传感器的结构之外，未揭示如图10～图12等的具体方法。

5-1)在现有技术1中，可求出用于检测360°的Sin信号值和Cos信号值，每个传感器可以检测120°，且可相互关联而检测360°，但对于这种传感器配置，在现有技术1中未揭示有具体方法或求出旋转角的方法。

5-2)现有技术1的信噪比(SNR)仍然比惠斯登电桥(WheatstoneBridge)低50％，为提高所述信噪比应使用多个增幅器(AMP)(参照图10)。但是，由于在提高信噪比时需使用多个增幅器而，使得费用相对增加，在如图12所示，利用最低成本形成电路(3-waymultiplexer)时，信噪比还是比惠斯登电桥低50％。

5-3)现有技术1对基准值及外部误差发生因素(温度、磁力变化)敏感。特别是，在利用3个传感器时，在现有技术1中未揭示有改善这种误差的方法。

5-4)现有技术1以相对高的成本(construction cost)所形成。电路结构根据用途或条件可选择性地改变，但传感器内部将附加6个固定电阻而使用。

5-5)并且，图9是从3个传感器将各2个输出值增幅2次而使用的方式，存在成本过高的问题，并且在增幅过程中多少发生些噪音(Noise)。但是，信噪比(SNR)与使用1个传感器时相比好约2倍。

5-6)图10是表示从3个传感器将各2个输出值以六元MUX(Multiplex，多路转换器)进行选择性增幅的过程，此时的信噪比(SNR)也存在与使用1个传感器时相同的问题。

5-7)图11是表示从3个传感器各利用1个输出值，并通过多路转换器进行选择性增幅的方式，此时的信噪比(SNR)也存在与使用1个传感器时相同的问题。

为解决上述现有技术1的问题，本发明中将圆盘形的磁铁分割为NS极和SN极而形成，在接近磁铁的位置设置传感器，从而圆盘形磁铁的旋转变位被传感器所检测，并输出所述检测值。

如上所述，现有技术1，由于GMR特性的原因而磁滞(hysterisis)高，从传感器结构来讲信噪比(SNR)低，由检测时的外部因素(磁力、温度)所引起的检测误差大，通过1个传感器不能检测360°旋转角，如使用大量传感器的情况下由于会增加传感器之外的零部件而增加成本等的问题。

并且，以下对现有技术2的大韩民国发明专利申请第10-2004-0086196号(电子式波尔登管压力计)进行详细说明。

即，现有技术2中，传感器的位置并不位于磁铁内部，而位于磁铁外部，特别是磁铁安装的是4极结构的检测方法，而不是原来的2极。作为检测磁铁外部所形成的磁力线的结构，为了检测360°而在磁铁外部设置多个传感器，传感器数量与磁铁极数成比例。

这种现有技术2存在如下问题。

由于在磁铁的外部检测磁力线且对外部磁力敏感，从而在检测时成为误差发生的原因，由于将多个传感器分离配置，因而生产各传感器时由于批量(Lot)生产时的误差及每个产品所固有的误差等原因导致精确度下降，在将各传感器设置在基板时(SMT：表面贴装技术)发生的误差等原因导致精确度下降的问题。

特别是，由于使用多个传感器而导致成本的增加，如果集成到1个传感器则需要限制磁铁大小，从而导致传感器的制造成本昂贵。并且，在将各传感器集成到1个芯片的情况下，可通过经济的价格(economical price)制造产品，而降低制造工序中的误差，但此时未对温度校正及磁力变化的误差校正进行说明，对制造高性能产品的再现具有界限。

如上所述，使用现有技术1的电子压力变换器和现有技术2的电子式波尔登管压力计的情况下，在各利用1个传感器时存在如下问题。

即，在实现高性能的传感器装置的情况下，现有技术1将选择特定传感器(GMR)，从而传感器特性上具有高磁滞，传感器的结构中利用固定电阻求出2个输出值而获得低信噪比(NRB)，在1个传感器利用Sin和Cos来检测360°旋转角，在求出基准值时，不能应对磁力变化及外部气体温度变化而发生的误差。

在配置多个所述传感器的情况下，未指定具体配置位置，在利用上述传感器检测360°而使用3个传感器的情况下会增加传感器之外的其他零部件的消耗(AMP或MUX)，进而会导致产品成本的上升。

并且，在现有技术2的情况下，也没有应对外部磁力的保护对策和对在基板上设置多个传感器时发生的位置误差及各传感器所具有的固有误差(Lot误差、不同产品所具有的误差)等的对策及抵消由各传感器发生的温度差所而引起的误差等的对策。特别是，在1个电路集成多个传感器的情况下，会导致传感器大小的增加或使磁铁大小受到限制。在内部设置多个传感器而增加零部件的消耗量。即，由于具有4个极，从而需要使用4个以上传感器，在这种情况下存在以比例地(proportionally)增加AMP或MUX的消耗量的问题。

发明内容

为解决上述诸多问题的不足，本发明的目的在于提供一种利用AMR传感器或霍尔传感器来实现高精确度和低价格的波尔登压力计的波尔登压力计的传感装置。

本发明是以如下方式实现的。本发明一个方面的波尔登压力计的传感装置，包括：波尔登管，所述波尔登管通过压力膨胀；变位齿轮，所述变位齿轮将波尔登管的变位量转换为圆形运动，且呈漩涡状(spiral)或螺旋状(helical)；LCD，所述LCD表示根据所述变位齿轮的旋转值，

所述波尔登压力计的传感装置，包括：

磁铁，所述磁铁是以与所述变位齿轮连接的轴的圆运动中心为基准线而设置，且在左右两侧具有N极和S极；

传感器，所述传感器与所述磁铁的一面的圆周面上相对应，且分割设置在从所述磁铁的中心到圆周面上的至少3个以上位置，并包括AMR传感器；

显示控制部，被输入由所述传感器输出的位相信号值中的Sin信号值和Cos信号值而校正位相值后，将校正后的信号值输出到LCD。

如上所述，本发明的波尔登压力计的传感装置，具有利用AMR传感器或霍尔传感器来实现高精确度和低价格的波尔登压力计的效果。

附图说明

图1～图3是表示现有波尔登管结构例的剖视图；

图4是表示在现有电子式压力计配置GMR传感器的例的框图；

图5是表示图4的可变电阻的检测方向的框图；

图6是表示随着图5的旋转角度变化的输出值的曲线图；

图7是表示在图4中以1个传感器形成电阻体的情况下的可变电阻的检测方向的框图；

图8是表示图7中根据旋转角的输出值的曲线图；

图9是表示从现有的3个传感器分别对2个输出值进行2次增幅而使用的例的框图；

图10是表示从现有的3个传感器分别对2个输出值进行利用六元多路转换器的增幅的例的框图；

图11是表示将来自现有3个传感器的各1个输出值以多路转换器进行增幅的例的框图；

图12是表示将来自现有3个传感器的各1个输出值以增幅器进行增幅的其他例的框图；

图13～图20是表示根据本发明实施例的波尔登压力计的传感装置的主视图和侧视图及各种实施例等的侧视图；

图21是表示图13～图20的形成圆形磁铁和3个传感器的例的剖视图；

图22是表示图13～图20的形成圆形磁铁和4个传感器的例的剖视图；

图23是表示图13～图20的在圆形磁铁的外部形成3个传感器的例的剖视图；

图24是表示图13～图20的形成条形磁铁和传感器的例的剖视图；

图25是表示图21～图24的形成磁铁内芯片的惠斯登电桥1的形成例的剖视图；

图26是表示图21～图24的形成磁铁内芯片的惠斯登电桥2的形成例的剖视图；

图27是表示图25及图26的根据旋转角的输出值的曲线图；

图28是表示图25及图26的根据3个电压的旋转角的输出值的曲线图；

图29是表示为说明本发明的360°检测的例的示意图；

图30是表示用于说明图22中以4个传感器形成的情况下的检测例的示意图；

图31是表示图13～图20的连接有磁化线圈的磁铁和传感器的形成例的框图；

图32及图33是表示用于说明图13～图20的根据传感器和磁铁间距离及中心点的偏离度(deviation)的误差的数据和参考图；

图34表示图13～图20的与轴连接的磁铁的形成例的剖视图；

图35～图43是表示图34的磁铁和传感器和轴的多种结合状态的剖视图；

图44是表示图13～图20的PCB及其周边方块的框图；

附图符号的简单说明

100：波尔登压力计     110：面板

120：LCD              130：指示器

140：轴               150：变位齿轮

160：本体             170：波尔登管

180：电池               190：连接螺钉

200；磁铁               210：圆形磁铁

221～224：可变电阻      300：传感器

311：+磁化线圈(Coll+)   312：-磁化线圈(Coll-)

400：PCB                410：显示控制部

411：多路转换器         412：增幅部

413：CPU

具体实施方式

为解决上述问题，本发明提供一种波尔登压力计的传感装置，所述波尔登压力计包括：波尔登管，所述波尔登管固定在压力计本体的一端，通过被施加的压力所膨胀；变位齿轮，所述变位齿轮的一端与连接到所述波尔登管的端部且固定在压力计本体的轴为中心以可旋转地结合，从而将上述波尔登管的变位量转化为旋转运动，且呈漩涡状或螺旋状；LCD，所述LCD对通过上述变位齿轮的旋转值进行检测并显示，

波尔登压力计的传感装置，包括：

磁铁，所述磁铁具有N极和S极，且以与所述变位齿轮连接的轴的圆周运动的中心为基准线而设置；

传感器，所述传感器与所述磁铁的一面的圆周面上相对应，至少分割设置在从所述磁铁的中心到圆周面上的至少3个以上位置，且包括AMR传感器或霍尔传感器；

显示控制部，被输入由所述传感器输出的位相信号中的Sin信号值和Cos信号值而校正位相值后，将校正后的位相值输出到LCD。

图13～图20是表示根据本发明实施例的波尔登压力计的传感装置的主视图和侧视图及各种实施例等的侧视图；

并且，如图所示，一种波尔登压力计的传感装置，所述波尔登压力计包括：波尔登管170，所述波尔登管170通过压力所膨胀；变位齿轮150，所述变位齿轮150和与所述波尔登管170的端部连接，从而将所述变位量转换为圆形运动，且呈漩涡状或螺旋状；LCD120，所述LCD120检测并显示根据所述变位齿轮150的旋转值，

其中，波尔登压力计的传感装置包括：

磁铁200，所述磁铁200设置在与所述变位齿轮150连接而旋转的轴的旋转中心，且具有N极和S极；

传感部，所述传感部设置在所述本体，分割设置在与所述磁铁200对应的至少3个以上位置，包括AMR(Anisotropic Resistor，各向异性磁阻)传感器或霍尔传感器300；

显示控制部410，被输入由所述传感部的传感器300输出的位相信号中的Sin信号值和Cos信号值而校正位相值后，将校正后的位相值输出到LCD120。

所述波尔登压力计的传感部，如图14所示，在所述轴140的两端安装有所述磁铁200和所述传感器300，所述磁铁200可在0°～360°之间旋转，所述传感器300用于检测所述磁铁200的旋转。

所述波尔登压力计的传感部，如图19所示，由所述轴140的销穿过所述磁铁200并通过所述传感器300而穿过所述PCB400的结构所形成，所述传感器300分割配置在所述PCB400上，从而所述轴140的销穿过各所述传感器300的重心或在集成的所述传感器300的中央形成的孔。

图21是表示图13～图20的形成圆形磁铁和3个传感器的例的剖视图，图22是表示图13～图20的形成圆形磁铁和4个传感器的例的剖视图，图23是表示图13～图20的在圆形磁铁的外部形成3个传感器的例的剖视图，图24是表示图11的形成条形磁铁和传感器的例的剖视图。

此时，如图所示，所述磁铁200由圆形磁铁210所形成。

所述圆形磁铁210由中空的圆形磁铁所形成。

所述磁铁200是由Sm2Co17所形成。

所述圆形磁铁210，在内部具备3个传感器A1、A2、A3，且内部的3个传感器A1、A2、A3的检测范围各为120°。

所述圆形磁铁210，在内部具备4个传感器X1、X2、Y1、Y2，且内部的4个传感器X1、X2、Y1、Y2的检测范围各为120°。

所述圆形磁铁210，在外部具备3个传感器B1、B2、B3，且外部的3个传感器B1、B2、B3的检测范围各为120°。

所述磁铁200由条形磁铁220所形成。

所述磁铁200和所述传感器300，是通过对所述传感器300进行ASIC化(Applicable specific integrated circuit，专用集成电路)，将ASIC化后的传感器与所述磁铁进行模组化230而形成。

图25是表示图21～图24的形成磁铁内芯片的惠斯登电桥1的例的剖视图。图26是表示图21～图24的形成磁铁内芯片的惠斯登电桥2的例的剖视图。图27是表示图25及图26的根据旋转角的输出值的曲线图。图28是表示图25及图26的根据3个电压的旋转角的输出值的曲线图，图29是表示为说明本发明的360°检测的例的示意图。图30是表示用于说明图22中以4个传感器形成的情况下的检测例的示意图。图31是表示图13～图20的连接有磁化线圈的磁铁和传感器的形成例的框图。

如图所示，所述芯片230由具备多个可变电阻231～234的惠斯登电桥所形成。

所述惠斯登电桥形成多个，在所述多个惠斯登电桥中，具有一个对于另一个形成规定角度(例如，45°)的结构，一个惠斯登电桥检测Sin信号值，另一个惠斯登电桥检测Cos信号值。

所述传感器300包括+磁化部(Coll+)和-磁化部(Coll-)，所述+磁化部(Coll+)利用被输入电流检测所述传感器300的最高值，并将所述最高值传输到所述惠斯登电桥，所述-磁化部(Coll-)利用被输入电流检测所述传感器300的最低值，并将所述最低值传输到所述惠斯登电桥。

所述传感器300，以可检测4个极性的磁铁传感器配置，从上、下的传感器输出Sin信号值，从左、右的传感器输出Cos信号值。

所述传感器300，进一步包括温度校正结构(未图示)，所述温度校正结构在所述传感器300的位置发生由于温度的误差时可校正由于温度的误差发生。

图35～图43是表示图34的磁铁和传感器和轴的多种结合状态的剖视图。

如图所示，所述磁铁200和所述传感器300具有可插入形成在轴140的孔141的结构，从而维持与所述变位齿轮150连接的轴140平行的水平状态。

图44是图13～图20的PCB及其周边方块的框图。

如图所示，所述显示控制部410包括：多路转换器(MUX)411，所述多路转换器411通过被输入所述传感器300输出的Sin信号值和Cos信号值而进行多路转换；增幅部AMP 412，所述增幅部412将所述多路转换器所多路转换的信号进行增幅；CPU(Control ProcessorUnit)413，所述CPU 413被输入在所述增幅部412所增幅的信号而校正位相值，将校正后的信号值输出到所述LCD 120。

所述多路转换器411，由三元多路转换器(3-way multiplexer)所形成。

所述CPU 413，通过被输入所述增幅部412增幅的信号，并以预设的基准值进行温度校正、磁力校正、磁滞校正。

所述CPU 413通过控制，使得以Cordic算法(cordic algorithm)输入的Sin信号值和Cos信号值进行处理而显示旋转值。

以下结合附图对通过如上方式形成的本发明的波尔登压力计的传感装置的操作进行详细说明。

首先，本发明通过利用AMR传感器或霍尔传感器实现高精确度和低价格的波尔登压力计。

并且，本发明是利用AMR传感器及霍尔传感器(Hall IC及Hallsensor)开发高性能的传感装置，且同时开发低价格的产品，如果利用AMR传感器的情况下在传感器内部以惠斯通电桥(WheatstoneBridge)形成，圆形磁铁分割为N、S极的2个结构，以磁铁的中心对称配置传感器，并附设磁化线圈。

对本发明的这些特点叙述如下。

a)利用3个惠斯通电桥检测360°；

b)通过磁化线圈的基准值设定，可进行温度校正、磁力校正、磁滞校正；

c)通过多路转换器选择性增幅传感器的输出值，从而降低电子装置的成本；

d)利用霍尔效应(Hall effect)的情况下利用4个传感器检测360°；

e)通过在集成的芯片以ASIC设定基准值，进行温度校正、磁力校正、磁滞校正，并且可进行增幅而简化电路结构；

f)为降低磁铁和传感器的距离和倾斜偏差，对结合部位进行最优化；

g)为进行附加的温度校正，在装置内设置发热装置及温度计；

h)为降低波尔登管的机械性磁滞，内设校正程序；

i)通过所述传感器，利用Sin、Cos信号值，以Cordic算法计算而表示旋转角；

j)所述压力计，可通过适用开关功能、数据传输功能、控制程序等而扩大使用范围。

以下参照图13～图44对本发明进行更为详细的说明。

图13～图20是表示根据本发明实施例的波尔登压力计的传感装置的主视图和侧视图及各种实施例等的侧视图。

在图13～图20中，附图标记100表示波尔登压力计，110是面板，120是LCD(Liquid Crystal Display)，130是指示器(Pointer)，140是轴(Shaft)，150是变位齿轮(Movement Assay)，160是本体(Body)，170是波尔登管(Bourdon Tube)，180是电池(Battery)，190是连接螺钉(Bolt)。并且，200是磁铁(Magnet)，300是传感器(Sensor)，400是PCB(Print Circuit Board，印刷电路板)。

并且，图14是表示在轴140的两端安装有磁铁200和传感器300的例，用于说明在前端检测360°，可在后端检测360°的结构。从而各传感器300可单独使用，如使用检测范围为180°的传感器300的情况下，可在两端运行而检测360°。

并且，图15是传感器300位于PCB 400的反方向的例子，具有可根据磁铁200的大小及强度选择性使用，优先适用在波尔登管170填充油的情况。

并且，图16是表示通常状态及稳定状态的结构。

并且，图17是表示在磁铁200安装有模拟指示器130，在模拟玻璃窗安装有传感器300的结构，可同时显示模拟及数字。

并且，图18～图20是表示可同时显示模拟及数字的方式，轴140的销穿过磁铁200，通过传感器300而穿过PCB400的结构，传感器300分割配置在PCB上，轴140的销穿过各传感器300的重心，或穿过设置在集成的传感器300的中央的孔的结构。

并且，图21～图40是表示磁铁和传感器的形成例的剖视图。

N、S极磁铁，在使用圆形磁铁210或中空圆形磁铁的情况下，磁铁内部的磁力线性比N、S极的两级条形磁铁更稳定。特别是中空磁铁的情况下，可以是受外部的磁力影响更小的结构。

图21是表示在1个芯片230集成有A1、A2、A3此3个传感器300的结构，图13是表示在1个芯片230集成有X1、X2、Y1、Y2此4个传感器300的结构。

并且，图21中1个传感器300检测120°，A1传感器和A2传感器检测0°以上到120°，A2传感器和A3传感器检测120°以上到240°，A3传感器和A1传感器检测240°以上到360°，

并且，在图22中X1、X2、Y1、Y2传感器分为4个区域，且各检测90°。

并且，在图21及图22中，传感器300均位于磁铁200内部，以中心点对称配置，且必须由N极和S极形成。

在图22中，在磁铁200的外部设置有传感器300，此时磁铁200的极性，需要2个以上磁铁200的情况下才能检测360°。如上所述，将极分割成2极以上的情况下，磁铁内部的磁力根据极数的增加而成比例地降低线性。即，表现出低于条形磁铁的线性。但因为未利用内部磁铁，从而无需考虑内部磁力线，因利用外部磁力而对压力计外部的影响敏感，从而需要建立应对外部磁力的保护对策。

图23是表示利用条形磁铁220的检测方式，与圆形磁铁210相比的情况下磁铁内部的线性更低，旋转运动时发生旋转力偏差，尤其在矩形的情况下由于重力的作用而增加上升及下降时由磁铁引起的磁滞。

与条形磁铁220相比，圆形磁铁210具有如下优点：1)内部磁力更加稳定；2)可降低由于磁铁的磁滞。就磁铁的大小来讲，检测能力与磁铁的大小成比例，但会对旋转体的轴施加负荷而成为发生误差的原因。实际测试结果，作为圆形磁铁210使用NdFeB类型的直径6.00mm和厚度2.5mm的情况下，利用霍尔(Hall)效果的传感器可发挥优秀的性能。

此时，作为磁铁的种类，考虑到磁力和大小、形状及价格，优选为Sm2Co17，N48与Sm2Co17相比的情况下具有更强的磁力，在磁铁和传感器的距离近的情况下，可使用Sprox 11/22p、HF22/15、Neofer55/100p等的磁力相对小的磁铁，使所述永久磁铁可稳定地确保磁力，也属于重要的选择要件。

并且，Sm2Co17磁铁是由烧结的钐(Samarium，Sm)和钴(Cobalt，Co)所形成的磁铁，特别是温度稳定性和腐蚀防止性很优秀的磁铁。这种钐钴磁铁(SmCo magnet)包括SmlCo5磁铁和Sm2Co17磁铁，Sm2Co17磁铁具有很高的iHc值，且与SmlCo5磁铁相比更加稳定。

并且，作为磁铁可使用NdFeB磁铁，所述NdFeB磁铁是通过将细微地粉碎的NdFeB合金(NdFeB Alloy)在电磁场条件下进行压缩后，通过烧结、热处理、加工、充磁等一系列工序而形成。并且，NdFeB磁铁具有各向异性(anisotropic property)，在压缩工序时确定其方向性。并且，NdFeB磁铁在空气中容易发生氧化，从而一般先进行表面处理后使用，所使用的表面处理方法有金涂层、锌涂层、镍涂层、环氧涂层等方法，根据情况也使用多重涂层(Nickel+Copper+Nickel等)方法。

并且，图25是表示图21～图24的磁铁内芯片的惠斯登电桥1的形成例的剖视图，图26是表示图21～图24的磁铁内的芯片的惠斯登电桥2的形成例的剖视图。

并且，在AMR传感器，如图21所示，形成在1个芯片集成3个传感器，1个传感器分别检测120°的结构的情况下，内设用于设定基准值的磁化线圈。集成的各传感器300，如图25及图26所示，包括作为形成惠斯登电桥的可变电阻体的4个可变电阻231～234。

霍尔传感器(Hall sensor)是在1个芯片230集成4个传感器，利用霍尔传感器的极性检测特性，在各2个传感器利用Sinθ和Cosθ求出旋转角。特别是内设专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)来增幅输出值，可集成用于提高温度校正、磁滞校正、精确度校正等性能的装置。

以下对此进行更为详细的说明。

首先，在AMR传感器存在4个可变电阻体，从最输出值V1+和最低输出值V1-获得输出值，信噪比(SNR)与现有技术1相比高2倍。

利用如下数学式1求出图16的输出值。

【数学式1】

$V_{a,\mathrm{Cos}}\left(\mathrm{\α}\right)=\frac{V_0}{2}E\frac{\mathrm{\ΔR}}{R}\mathrm{ECos}\left(2\mathrm{E\α}\right)$

并且，如图26所示，将惠斯登电桥旋转45°，利用如下数学式2求出输出值。

【数学式2】

$V_{a,\mathrm{Sin}}\left(\mathrm{\α}\right)=\frac{V_0}{2}E\frac{\mathrm{\ΔR}}{R}\mathrm{ESin}\left(2\mathrm{E\α}\right)$

并且，图27是表示根据图25及图26的旋转角的输出值的曲线图。所述图27表示根据数学式1及数学式2的输出值。

并且，为利用数学式1及数学式2检测180°的旋转角，利用Sin值和Cos信号值对数学式进行定义，所述定义为如下数学式3所示。

【数学式3】

$\frac{V_{a,\mathrm{Sin}}}{V_{a,\mathrm{Cos}}}=\frac{\frac{V_0}{2}E\frac{\mathrm{\ΔR}}{R}\mathrm{ESin}\left(2\mathrm{E\α}\right)}{\frac{V_0}{2}E\frac{\mathrm{\ΔR}}{R}\mathrm{ECos}\left(2\mathrm{E\α}\right)}=\frac{\mathrm{Sin}\left(2\mathrm{E\α}\right)}{\mathrm{Cos}\left(2\mathrm{E\α}\right)}=\mathrm{Tan}\left(2\mathrm{E\α}\right)$

并且，对数学式3再次进行定义，所述定义为如下数学式4所示。

【数学式4】

$\mathrm{\α}=\frac{1}{2}\mathrm{arc\; Tan}\left(Y\right)$

其中，Y定义为 $Y=\frac{V_{a,\mathrm{Sin}}}{V_{a,\mathrm{Cos}}}.$

为检测360，利用3个惠斯登电桥从3个值求出3个不同的放大率(amplification ratios)，为求出基于cordic算法的旋转角，定义为如下数学式5所示。

【数学式5】

${\mathrm{\α}}_{n,m}=\frac{1}{2}\mathrm{arc\; Tan}(-\frac{1+Y_{\mathrm{nm}}}{\sqrt{3}})$

并且，以如下数学式6对Y_nm进行定义。

【数学式6】

$Y_{\mathrm{nm}}=\frac{V_{a,2}}{V_{a,1}};\frac{V_{a,3}}{V_{a,2}}\mathrm{or}\frac{V_{a,1}}{V_{a,3}}$

从而，以如下数学式7定义平均旋转量α。

【数学式7】

$\mathrm{\α}=\frac{({\mathrm{\α}}_{21}+{\mathrm{\α}}_{32}+{\mathrm{\α}}_{13})}{3}$

α与实际角度α_o发生误差，该误差的发生是由于基准值Ψ_o和旋转误差Δα。

【数学式8】

α＝α_o+ψ_o+Δα

图28是表示根据图25及图26的3个电压的旋转角的输出值的曲线图，图20是用于表示根据本发明的360°测量的例的示意图。

在上述数学式中，利用惠斯登电桥检测360°角度。参照图20，利用磁化线圈对磁力、温度变化及输出值的误差进行校正的更加精密的360°检测法定义如下。首先定义各符号。

U_B，n：向传感器输入电流

Ua_n(I_coil+)：从I_coil+的输出值

Ua_n(I_coil-)：从I_coil-的输出值(bridge n＝1，2，3)

并且，惠斯登电桥(bridge)n＝1，2，3求出平均值，定义为如下化学式9。

【数学式9】

${\mathrm{Ua}}_n=\frac{{\mathrm{Ua}}_n(I_{\mathrm{coil}}+)+{\mathrm{Ua}}_n(I_{\mathrm{coil}}-)}{2}$

其中，Ua_n(n＝1，2，3)是正确的基准值(Offset)。

并且，利用cordic算法从2对输出值(n，m＝1，2，3；n≠m)求出实际旋转量W_n，m，定义为如下数学式10。

【数学式10】

$W_{n,m}=\frac{1}{2}\arctan (-\frac{1+2Y_{n,m}}{\sqrt{3}})$

其中，放大率Y_n，m为 $=\frac{{\mathrm{Ua}}_2}{{\mathrm{Ua}}_1};\frac{{\mathrm{Ua}}_3}{{\mathrm{Ua}}_2};\mathrm{or}\frac{{\mathrm{Ua}}_1}{{\mathrm{Ua}}_3}.$

从所有电桥n求出输出值差ΔU_n，如以下数学式11所示。

【数学式11】

ΔUα_n＝Ua_n(I_coil+)-Ua_n(I_coil-)

并且，通过平均值求出3个W_n，m值。利用所述W_n，m的公式适用于为精确求出旋转量而使用的指数曲线的低磁滞范围。

利用3个输出值U_a，n(n＝1，2，3)以单项式或多项式简单求出近似值W。利用这种变量的组合(W、ΔU)可求出唯一1个可旋转360°以上的值。

图30是表示在图22中以4个传感器形成的情况下的检测例的示意图。

在如图30所示的集成有4个传感器的霍尔传感器的情况下，通过由于磁力而从不同的Y1-Y2值获得Sin值，从不同X1-X2值获得Cos信号值，利用Cordic算法以如下数学式12从传感器输出求得旋转角α。

【数学式12】

$\mathrm{\α}=\mathrm{arc\; Tan}\frac{(Y1-Y2)}{(X1-X2)}{q}_{\mathrm{\ρ}}$

其中，ρ表示旋转角的误差常数。

并且，Cordic(Coordinate Rotation Digital Computer)算法，是指为计算包括双曲线函数或Sin、CoSin、大小和位相(arctangent)的三角函数的反复Cordic算法，正切(tangent)值并非通过乘法所获得，而是通过二进制shift算法所获得，如上运算方法是为获得正确的旋转值而使用。这种Cordic算法记载于参考文献(J.E.Volder的″The CORDIC Trigonometric Computing Technique″为题目的IRI Transaction on Electronic Computers，EC-8，1959，pages 330-334)中。

图31是表示图13～图20的连接有磁化线圈的传感器的形成例的框图。

并且，从惠斯登电桥的4个电阻体结构分别求出各1个最高值和最低值。通过所述结构可求出最佳输出V1。即，能够使得信噪比(SNR)最佳化。

并且，为稳定地检测360°，必考虑外部变数(经时变化的永久磁铁的磁力减弱、根据外部气体温度变化的输出值的变化、磁滞)设定基准值(Offset)。因此，在每次检测时利用磁化线圈对这些外部变数进行校正，从而最优化输出值。

并且，为检测360°而将至少3个传感器配置在120°位置并将其集成在1个芯片。并且，在所述3个传感器上设置磁化线圈。磁化线圈属于附加于所述传感器的。

在集成3个传感器的情况下，始终输出3个输出值。所述3个输出值为Sin值和Cos信号值，而在特定角度始终有3个输出值，利用这些输出值间的比率进行检测。

并且，在4个传感器的情况下获得4个输出值，如果仅用2个传感器进行检测，则根据区间(44区间)选择性使用各检测值，因所述传感器可检测(Hall effect，霍尔效应)极性，从而可检测180°以上的旋转角。所述传感器由于输出值太小而需要ASIC化，在进行ASIC化时进行输出值的校正及增幅计算。

并且，为检测360°而需要至少3个传感器。利用所述传感器的输出值以Cordic算法(Cordic algorism)求出正确的旋转量。即，在输出Sin值和Cos信号值的情况下可使用Cordic算法。

并且，通过精密的旋转角检测来进行传感器的温度校正。即，传感器的输出值根据大气状态的温度变化而变化，为适应所述温度变化，需要对输出值进行校正。从而，为进行校正而使用磁化线圈。此时，在图16及图22中，各4个电阻体引起温度变化而发生误差。上述的误差，在125℃时的温度差条件下会导致发生0.5°的旋转角误差。为解决这个问题，需要在产品内部设置抗温装置，可代表性举例的有发热装置。即，在将温度误差控制在10℃之内时，会发生0.05°旋转角检测误差，从而可获得高性能产品。所述功能的问题是耗电量高，为解决这个问题，优选使用外部电力，所述压力计适用于标准压力计。

并且，在波尔登管也存在根据外部气体温度的变位误差。所述误差根据波尔登管的材料不同而异，在产品内部安装有温度传感器，对波尔登管的温度变化进行误差校正。为此，求出根据温度变化的波尔登管的基准值并储存。与电阻体的温度校正相比，所述误差校正具有更好的校正效果。

通过所述发热装置及温度计的安装而相互作用，来降低波尔登压力计及传感器的误差。

并且，所使用的磁力根据传感器的种类而异。为减少输出值的误差而提供最适宜的磁力。惠斯登电桥优选1.0mT，也可以使用24mT以上，利用霍尔效应(Hall effect)的传感器的情况下平均使用75mT。并且，由于稳定的磁铁的磁力也经时减弱，从而需要实时确定经时变化的基准值。并且，磁力在短距离具有明显的效果，优选为旋转时的扭曲较少。

图32及图33是表示图13～图20的传感器和磁铁的距离及对中心点的偏离度的误差的数据及参照图。

并且，在图32中，X轴和Y轴的移动是指从中心点的移动，Z轴的距离是指磁铁和传感器之间的距离，倾斜是指扭曲。一般情况下，波尔登压力计的旋转体的直径为1mm～3mm。在将直径约10mm的磁铁对准中心垂直附着时会发生误差。

为减少所述误差而提供如下图34的结构。

图34是表示图13～图20的与轴连接的磁铁的形成例的剖视图，图35～图43是表示图34的磁铁和传感器和轴的各种结合状态的剖视图。

图35是表示轴140的示意图，图36是表示通过本发明的为将圆形磁铁210与轴孔141结合而使用的磁铁孔201和传感器300和轴140的结合例的示意图。并且，在图37～图40中，为使圆形磁铁210与轴140结合，揭示有将用于定位磁铁支持部142及磁铁的中心点的轴中心孔143，用于固定磁铁外观且保护磁力的磁铁保护部144、用于结合磁铁的结合部145、用于将磁铁与结合部145或轴孔141结合的螺钉191、将磁铁200和指示器131的结合而与轴重新结合的多种例子。

为执行上述操作而进行如下步骤。

a)在圆形磁铁的中央设置穿孔，根据需要在穿孔设置台阶(step)。此时，穿孔与磁铁表面形成垂直穿过或对角线穿过。

b)在旋转体的磁铁结合部设置一台阶(step)以上的轴而与磁铁结合。或者，在结合部的平面上形成2个以上的台阶或形成1个以上结合销而结合，为对此进行补充而设置支持部的方式结合。

c)从而，在直径小的旋转体附着磁铁时可容易维持一定距离(各台阶决定组装深度)。并且，穿过的磁铁的孔和旋转轴的结合使得Z轴的扭曲(倾斜)趋于最小化。并且，在使用粘合剂组装的情况下稳定性高。

d)可在磁铁的外径形成台阶而与旋转体结合。与此同时在中央形成孔与磁铁结合。并且，可另行设置磁铁结合部，从而通过与如上相同的方法结合磁铁后，与旋转部结合。

e)在利用中空的圆形磁铁的情况下也一样。中空的圆形磁铁可阻止外部磁力的影响而防止发生误差。

磁铁的大小及磁力的强度具有传感器的敏感度和量(level)的关系，如果磁铁变得很大，将导致在旋转轴发生负荷，使得磁滞增加。因此，根据需要可在摩擦部位进行润滑而降低摩擦系数，为进行润滑而浸渍于油中使用或进行特氟隆(teflon)涂层等操作。

f)并且，也可以用磁铁制作轴。使得磁铁部和轴成为一体。

图44是表示图13～图20的PCB及其周边方块的框图。

其中，PCB400的波尔登管170的磁滞校正是以如下方式进行的。

首先，波尔登管170由于结构原因存在磁滞，变位量根据外部气体温度的变化而有差异。此时，根据温度变化的波尔登管170的变位量变化表述如上，结构原因导致的磁滞分成上升时最大分解能，将这些值与标准压力计相比较而进行误差校正。特别是为了耐久性，根据需要进行误差校正。即，在3万次之后指定磁滞的情况下，在决定初期校正值时，误差量如果为+3则不适用-3而适用-4，从而初期值输出-1的值，之后3使用3万次之后进行检测而校正为显示+1的值。

并且，将标准压力计和波尔登数字压力计设置在相同线路，并施加压力且通过电脑比较各输出值。可根据所述比较结果来确认波尔登管的机械磁滞，为校正程序的开发提供基础资料。并且，用于确认耐久性，例如以100次为单位获得输出值而进行比较，可以确认根据使用量的误差，从而可进行多重校正程序。即，进行自动设定，从而在计算使用次数而在使用一定时间后使得自动进行2次校正程序。

并且，PCB 400在接受传感器300的输出值而进行增幅的情况下，对3个传感器300使用3个增幅器或使用1个多路转换器411而可进行选择性增幅。在对此进行ASIC化的情况下可将上述所有集成在芯片内。

并且，在进行磁铁200和传感器300的配置时，需要注意中心点的设定。即，3个传感器集成在1个芯片，或4个传感器集成在1个芯片的情况下，3个传感器是以原点为中心以120°对称分割，4个传感器是以原点为中心以90°对称分割。在如上分割的情况下，磁铁的原点位于上述传感器的对称分割的重心处。即，三角形或四角形的重心与磁铁的重心一致。重心的偏离表示误差的发生。

如上所述，本发明利用AMR传感器或霍尔传感器来实现高精确度和低价格的波尔登压力计。

产业上可利用性

如上所述，本发明的波尔登压力计的传感装置，通过利用AMR传感器或霍尔传感器来实现高精确度和低价格的波尔登压力计。

以下对本发明的效果进行更为详细的说明。

第一、从AMR/Hall传感器的特性上考虑，开发出高精确度(Accuracy)的传感器，集成3个以上传感器，并从所集成的各传感器求出Sin信号值、Cos信号值，通过Cordic算法求出360°或360°以上的旋转角。

第二、为了利用AMR的惠斯登电桥求出更高信噪比而开发出传感装置，如图22所示，输出值V1以从最大电阻值减去最小电阻值来体现，与现有技术1相比获得信噪比(SNR)高2倍以上的效果。

第三、利用磁化线圈实时求出基准值，对从温度、磁力变化等的使用环境的变化而发生的输出值的误差进行校正。特别是，具有在每次检测时对温度及磁力进行基准值的再设定、可实时求出最大值和最小值的优点。如上所述的利用磁化线圈的基准值设定，对根据温度变化的温度偏差进行以实时最新值的基准值设定，也对经时及外部影响所引起的磁力变化进行以实时最新值的基准值设定，从而实现高性能的旋转角检测传感装置。

第四、在机械部的磁铁安装部设置1个上的台阶，具有稳定化磁铁和传感器的距离，使传感器和磁铁的倾斜趋于最小化，进而减少误差而开发出优秀传感装置的效果。在图32表示根据传感器和磁铁间距离及中心点的变位度(deviation)的误差的数据，在图32中z轴的倾斜很重要。即，由于传感器的磁铁不平衡而发生的磁力变化，导致在检测中发生各种误差，从而需要在驱动部设置磁铁而使驱动稳定。

第五、将为校正波尔登管的机械误差(磁滞)的程序输入计算装置(CPU)，从而具有开发精确度高的传感器的效果。为此，传感器的分辨能力(resolution capacity)很重要，如要检测0.05°，则需要与标识有顺时针方向7200刻度(step)、逆时针方向7200刻度的标准压力计进行比较而进行校正后以程序储存。此时，在按顺时针方向及逆时针方向旋转的情况下，不仅具有机械部(波尔登管)的磁滞，在传感器也发生磁滞，从而需要在集成后进行ASIC化时对传感器的磁滞进行校正或Cordic算法时进行校正。

第六、从惠斯登电桥获得最高输出值和最低输出值，通过多路转换器进行增幅，可将增幅部的数量减少2个而设置PCB，具有实现低价的效果。如使用4个集成的传感器的情况下使用4元多路转换器，如果在1个芯片集成传感器后进行ASIC化，会使得费用更加低廉，在芯片内部集成MUX、AMP、Filter、CPU等而具有优秀的输出值，使基板设计简单，从而减少费用。

第七、在装置内部具备温度校正装置，从而具有校正温差的效果。惠斯登电桥的可变电阻体和温度系数的振幅大致相同。但是，可变电阻体和电流值之间的Sin信号值，通过Cordic算法(arc tagent，反正切)计算旋转角时，温度效果会相抵消。从基准值获得的温度系数值为更重要的温度效果因素，通过在惠斯登电桥形成的4个可变电阻体运行中所发生的可变电阻体的细微温差所发生。这几乎不能抵消，根据实测结果，在125℃的温度偏差(Δ125℃)的旋转值的误差约为0.5°。为对此进行校正，而设置温度校正装置，从而保证温度效果。

由于在不偏离本发明的实质或本质特征的条件下可以以几种其它的形式实施本发明，也应当理解，除非另有说明，上述的例子不受前面说明的任何细节的限制，而是应当在附加的权利要求定义的实质和范围内广义地解释，因此，所有落入权利要求书的集合和界线内的变化和修改或其等同物都应被包括在权利要求的范围中。

Claims (21)

1、一种波尔登压力计的传感装置，其中所述波尔登压力计包括：波尔登管，所述波尔登管设置在一本体上并通过压力膨胀；变位齿轮，所述变位齿轮与所述波尔登管的的一端连接，将波尔登管的变位量转换为圆形运动，且呈漩涡状或螺旋状；轴，该轴设置在所述本体上且与所述变位齿轮连接并旋转；LCD，所述LCD检测所述轴的旋转值并显示检测值；所述波尔登压力计的传感装置，其特征在于：所述波尔登压力计的传感装置包括：

磁铁，所述磁铁具有N极和S极，所述磁铁设置在轴两端中的一端上，所述轴与所述变位齿轮连接并旋转；

传感部，所述传感部设置在所述本体的对应于所述磁铁的部分，且设置在圆的方向上的至少3个位置上，并且包括AMR传感器或霍尔传感器，用以检测所述磁铁的旋转值；以及

显示控制部，所述显示控制部接受由所述传感部的传感器输出的位相信号值中的Sin信号值和Cos信号值，校正位相值，并将校正后的信号值输出到LCD。

2、根据权利要求1所述的波尔登压力计的传感装置，其特征在于：所述轴旋转360度。

3、根据权利要求1所述的波尔登压力计的传感装置，其特征在于：所述轴的销穿过所述磁铁，并且经由所述传感器穿过PCB，所述PCB形成显示控制单元，所述传感器设置在所述PCB上的多个部分上，从而所述轴的销穿过所述传感器的重心或穿过在集成的所述传感器的中央形成的孔。

4、根据权利要求1所述的波尔登压力计的传感装置，其特征在于：所述磁铁由圆形磁铁所形成。

5、根据权利要求4所述的波尔登压力计的传感装置，其特征在于：所述圆形磁铁是中空的圆形磁铁。

6、根据权利要求4所述的波尔登压力计的传感装置，其特征在于：所述磁铁是由Sm₂Co₁₇所形成。

7、根据权利要求5所述的波尔登压力计的传感装置，其特征在于：所述圆形磁铁，在其内部设置3个传感器，且所述3个传感器中的每一个的检测范围各为120°。

8、根据权利要求5所述的波尔登压力计的传感装置，其特征在于：所述圆形磁铁，在其内部设置4个传感器，且所述4个传感器中的每一个的检测范围各为90°。

9、根据权利要求5所述的波尔登压力计的传感装置，其特征在于：所述圆形磁铁，在其外部设置3个传感器，且外部的所述3个传感器中的每一个的检测范围各为120°。

10、根据权利要求1所述的波尔登压力计的传感装置，其特征在于：所述磁铁由条形磁铁所形成。

11、根据权利要求1所述的波尔登压力计的传感装置，其特征在于：在所述磁铁和所述传感器中，所述传感器在ASIC中形成，并且所述ASIC传感器与所述磁铁进行模组化而形成。

12、根据权利要求11所述的波尔登压力计的传感装置，其特征在于：所述芯片由具备多个可变电阻的惠斯登电桥所形成。

13、根据权利要求12所述的波尔登压力计的传感装置，其特征在于：所述惠斯登电桥被设置多个，所述惠斯登电桥中的一个电桥相对于另一个倾斜规定角度，一个惠斯登电桥检测Sin信号值，另一个惠斯登电桥检测Cos信号值。

14、根据权利要求12所述的波尔登压力计的传感装置，其特征在于：所述传感器包括+磁化线圈和-磁化线圈，所述+磁化线圈接收电流和检测所述传感器的最高值并将所述最高值传输到所述惠斯登电桥，所述-磁化线圈接收电流和检测所述传感器的最低值，并将所述最低值传输到所述惠斯登电桥。

15、根据权利要求1所述的波尔登压力计的传感装置，其特征在于：所述传感器围绕所述磁铁的旋转中心分别设置在上侧、下侧、左侧和右侧，从上、下的传感器输出Sin信号值，从左、右的传感器输出Cos信号值。

16、根据权利要求1所述的波尔登压力计的传感装置，其特征在于：所述传感器进一步包括温度校正结构，当由于所述传感器的位置发生温度误差时可通过所述温度校正结构校正温度误差。

17、根据权利要求1所述的波尔登压力计的传感装置，其特征在于：所述磁铁和所述传感器被插入形成在所述轴上的孔中，从而维持与所述变位齿轮连接的轴平行。

18、根据权利要求1～17项中任一项所述的波尔登压力计的传感装置，其特征在于：所述显示控制部包括：

多路转换器，所述多路转换器接收来自所述传感器的Sin信号值和Cos信号值，并多路转换所述信号值；

增幅部，所述增幅部增幅由所述多路转换器多路转换的信号；和

CPU，所述CPU接收由所述增幅部所增幅的信号，校正位相值并将校正后的信号值输出到LCD。

19、根据权利要求18所述的波尔登压力计的传感装置，其特征在于：所述多路转换器由三元多路转换器所形成。

20、根据权利要求18所述的波尔登压力计的传感装置，其特征在于：所述CPU接收由所述增幅部所增幅的信号并基于设定的基准值进行温度校正、磁力校正、磁滞校正。

21、根据权利要求18所述的波尔登压力计的传感装置，其特征在于：所述CPU基于Cordic算法处理Sin信号值和Cos信号值并且控制所述旋转值的显示。

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