CN104246440A - 磁场传感器、操纵设备和用于确定相对位置的方法 - Google Patents

磁场传感器、操纵设备和用于确定相对位置的方法 Download PDF

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Abstract

一种磁场传感器，其具有用于产生磁场(332、334)的发生装置(106、108)和用于检测磁场(332、334)的检测装置。在此，发生装置(106、108)和检测装置可彼此相对运动地布置。检测装置具有用于依赖于磁场(332、334)产生第一传感器信号的第一传感器(110)和用于依赖于磁场(332、334)产生第二传感器信号的第二传感器(112)。第一传感器(110)和第二传感器(112)彼此相邻地布置在位于至少一个磁体的纵轴线的延长部中的检测区域内。

Description

磁场传感器、操纵设备和用于确定相对位置的方法
技术领域
本发明涉及一种磁场传感器、一种用于车辆的操纵设备以及一种用于确定第一组件与第二组件之间的相对位置的方法，其例如可以结合车辆的换档杆来使用。
背景技术
为了检测两个组件之间的相对位置可以使用磁场传感器。在此，产生磁场的发生单元可以布置在第一组件上并且用于分析磁场的传感器单元可以布置在第二组件上。
EP1 777 501A1说明了一种位置传感器系统，其用于借助冗余的磁敏感(magnetempfindlich)的传感器元件无接触地确定位置。
发明内容
基于该背景，本发明根据独立权利要求提供了一种改进的磁场传感器、一种改进的用于车辆的操纵设备以及一种改进的用于确定第一组件与第二组件之间的相对位置的方法。由从属权利要求和以下的说明得到有利的设计方案。
在可用于位置识别的磁场传感器中，磁场由发生装置产生并由可朝向发生装置运动地布置的检测装置进行检测。如果发生装置和检测装置彼此相对运动，则导致由检测装置检测的磁场发生变化。通过检测装置检测的磁场的大小可以推断出发生装置与检测装置之间的相对位置。磁场传感器可能受到磁干扰场影响。为了可以在随后的信号分析中识别并消除这种干扰场影响，检测装置可以具有至少两个传感器。两个传感器可以如此实施和布置，从而使它们以相同方式和方法受到干扰场影响。如果传感器的传感器信号以合适方式彼此进行组合，那么可以算出或消除包含在传感器信号中的干扰场的分量。这实现了：在考虑到干扰场发生改变的应用情况下也可以使用磁场传感器。
因此，按照有利方式可以利用对外部干扰场不敏感的模拟传感器实现位置检测。例如，附加器件可以在三维传感器中使用。例如，三维传感器可以用于检测车辆的换档杆的位置或取向。
本发明涉及一种磁场传感器，其具有用于产生磁场的带有至少一个磁体的发生装置和用于检测磁场的检测装置，其中，发生装置和检测装置可彼此相对运动地布置，检测装置具有用于产生依赖于磁场的第一传感器信号的第一传感器和用于产生依赖于磁场的第二传感器信号的第二传感器，其特征在于，第一传感器和第二传感器彼此相邻地布置在位于至少一个磁体的纵轴线的延长部中的检测区域内。
因此，磁场传感器具有发生装置和检测装置，它们彼此分隔并且可彼此相对运动地布置。发生装置可以包括一个或多个分别呈永磁体或电磁体形式的磁体或磁性元件。一个或多个磁体可以实施为棒形磁体。也能想到的是，使用空心线圈或圆柱形线圈作为磁性元件。磁体纵轴线可以由磁体或磁体芯的纵向延伸方向限定，在空心线圈或圆柱形线圈情况下由空气芯的纵向延伸方向限定。从磁极或磁体的磁极出来的磁力线可以与纵轴线平行地取向。纵轴线可以在磁场传感器的基本位置或中间位置上与第一传感器和第二传感器的感测平面正交地取向。中间位置可以是发生装置与检测装置之间的多个可能的相对位置。在中间位置上，磁场的磁力线在检测区域内部可以与第一传感器的感测平面和第二传感器的感测平面正交地延伸。传感器可以具有另外的感测平面，它们可以与已述的感测平面正交地取向。因此，传感器可以实施为一维、二维或三维的传感器。传感器可以是用于测量磁通密度的常见传感器。例如，传感器可以是霍尔传感器、XMR传感器(X磁阻)或磁控电阻(Feldplatten)。第一传感器信号和第二传感器信号可以分别是电信号，例如是电压。第一传感器信号可以代表第一传感器检测的磁场分量大小，第二传感器信号可以代表第二传感器检测的磁场分量大小。因此，磁场方向的变化可以导致第一传感器信号和第二传感器信号内出现彼此相应的变化。有第一传感器和第二传感器布置在其中的检测区域的尺寸可以如此选择，从而使对于磁场传感器应用领域能预见的磁干扰场在检测区域内部是均匀或几乎均匀的，从而第一传感器和第二传感器几乎受相同的磁干扰场影响。因此，强度和方向几乎相同的磁干扰场可以在相同时间点分别作用在第一传感器和第二传感器上。在此例如，几乎相同意味着在磁场传感器的测量公差之内是相同的。
磁场传感器可以具有分析装置，构造该分析装置，以便将第一传感器信号和第二传感器信号彼此进行组合，以便确定与磁场叠加的磁干扰量和附加或备选地为磁场的参数和附加或备选地为发生装置与检测装置之间的相对位置。分析装置可以是电路，构造该电路，以便接收、分析传感器信号和提供分析信号，该分析信号代表磁干扰量、磁场参数或相对位置。为了将传感器信号或由传感器信号代表的值进行组合可以构造分析装置，以便加上或减去传感器信号或形成来自传感器信号的平均值。例如，可以构造分析装置，以便确定检测区域内部的磁干扰量的大小和附加或备选地为方向。此外，可以构造分析装置，以便确定检测区域内部磁场的大小和附加或备选地为方向。在确定磁场的大小和附加或备选地为方向时可以考虑磁干扰量的影响，并且可以将其消除或降低。此外，可以构造分析装置，以便在使用参考值以及磁场大小和附加或备选地为方向的情况下，确定发生装置与检测装置之间的相对位置。通过将传感器信号进行组合可以算出磁干扰场对传感器功能的影响，附加或备选地将其降低或消除。
根据优选的实施方式，第一传感器和第二传感器按如下方式布置，即，在磁场传感器运行时，穿过第一传感器的磁场具有与穿过第二传感器的磁场不同的磁场方向。优选第一和第二传感器按如下方式布置，即，在磁场传感器运行时，从磁北极出发的磁场穿过两个传感器中的一个，通向磁南极的磁场穿过两个传感器中的另一个，其中，磁北极和磁南极能配属于至少一个磁体或两个磁体。
优选可以构造发生装置，以便产生第一磁场和第二磁场。在此，第一磁场和第二磁场可以彼此在相反的方向上取向。可以构造第一传感器，以便产生依赖于第一磁场的第一传感器信号。可以构造第二传感器，以便产生依赖于第二磁场的第二传感器信号。第一传感器和第二传感器可以相同的实施。第一和第二传感器可以是彼此对准的、连接的或电接触的。在此，第一传感器的感测方向或感测特性可以相应于第二传感器的感测方向或感测特性。这意味着，任意类型的假想的磁场在作用于第一传感器时如在作用于第二传感器时那样引起相同传感器信号。例如，传感器的底面或接触面可以相同地取向。根据本实施方式，产生两个磁场，其中，第一传感器检测其中一个磁场，第二传感器检测其中另一个磁场。因此，每个磁场都设置有传感器。通过如下方式，即，第一磁场和第二磁场可以彼此在相反的方向上取向，潜在的磁干扰量在其中一个传感器中可以导致检测的磁场增强，并且在其中另一个传感器中可以导致监测的磁场削弱。第一传感器可以与发生装置的磁北极的主要影响区域相对地布置或布置在其中。第二传感器可以与发生装置的磁南极的主要影响区域相对地布置或布置在其中。磁北极和磁南极可以并排地布置。磁北极的主要延伸平面可以与磁南极的主要延伸平面平行。从磁北极出来的磁力线可以与进入磁南极的磁力线平行地延伸。在磁场传感器运行时，磁场的穿过第一传感器的磁力线与磁场的穿过第二传感器的磁力线几乎平行地延伸。在磁场传感器运行中设置的可能的发生装置与检测装置之间的相对位置上，第一磁场的场线可以分别以如第二磁场的场线从第二传感器的感测平面出来的角度那样相同的角度进入第一传感器的感测平面。在此，根据本实施方式，相应的角度在绝对值上相等，但具有不同的符号。感测平面可以理解为要由传感器检测或感测的磁场所穿过的平面。二维传感器可以具有两个感测平面，三维传感器可以具有三个感测平面，这些感测平面分别彼此正交地取向。发生装置的北极与第一传感器之间的间距在设置的可能的发生装置与检测装置之间的相对位置上可以分别等于发生装置的南极与第二传感器之间的间距。第一传感器和第二传感器可以并排地布置在共同平面内，例如设置在支撑件的表面上。通过第一磁场与第二磁场相反地取向，第一传感器信号和第二传感器信号或由第一和第二传感器信号代表的值在缺少磁干扰场的情况下具有不同符号。
在此，发生装置可以具有用于产生第一磁场的第一磁体和用于产生第二磁场的布置在第一磁体附近的第二磁体。第一磁体可以与第二磁体以相同方式实施。第一磁体可以至少在磁场传感器的中间位置上与第二磁体平行地布置。根据本实施方式，第一磁体可以在所有设置的可能的相对位置上与第二磁体平行地布置。第一磁体的北极与第一传感器之间的间距在设置的可能的发生装置与检测装置之间的相对位置上可以分别等于第二磁体的南极与第二传感器之间的间距。第一磁体的北极可以与第二磁体的南极错开地布置。第一磁体和第二磁体可以分别实施为棒形磁体。磁体的纵轴线可以分别由磁体的北极与南极之间的轴线限定。第一磁体的北极与南极之间的第一轴线可以与第二磁体的北极与南极之间的第二轴线平行地取向。第一轴线可以在所有或若干设置的可能的发生装置与检测装置之间的相对位置上通过第一传感器来指向。第二轴线可以在所有或若干设置的可能的发生装置与检测装置之间的相对位置上通过第二传感器来指向。备选地，第一轴线和第二轴线可以在设置的可能的相对位置上分别彼此平行地布置。备选地，第一轴线和第二轴线可以在离开中间位置时反向地倾斜。根据本实施方式，发生装置可以通过两个磁体实现。
备选地，至少一个磁体可以具有用于产生第一磁场的磁北极和用于产生第二磁场的磁南极。在此，第一磁场和第二磁场可以是磁体在磁北极与磁南极之间延伸的磁场的区域。例如，磁体可以实施为U形磁体，例如马蹄铁形磁体。磁体可以具有两个纵轴线，它们分别相应于磁体的极腿的纵向延伸方向。除了仅设置用于产生第一和第二磁场的磁体以外，该实施方式的结构和作用方式可以相应于具有两个磁体的实施方式的结构和作用方式。
根据本实施方式，第一磁场和第二磁场可以在绝对值上大小相等。这尤其可以适用于检测区域。通过使用两个相同的磁体或具有两个相同实施的腿的磁体可以实现大小相等的磁场。通过第一磁场与第二磁场相反地取向，第一传感器信号和第二传感器信号或者由第一和第二传感器信号代表的值可以在缺少磁干扰场的情况下具有不同符号但是相同的绝对值。基于在绝对值上大小相等的磁场可以简单地根据传感器信号确定磁干扰场。
第一传感器和第二传感器可以并排地布置在感测平面中。例如，感测平面可以由印制电路板的表面构成。印制电路板可以具有用于接触第一和第二传感器的导线。
根据一个实施方式，第一传感器的感测方向可以与第二传感器的感测方向相反。在此，在磁场传感器运行中，磁场的磁力线不仅可以穿过第一传感器也可以穿过第二传感器。第一传感器和第二传感器可以堆叠形地布置。例如，第一传感器可以布置在支撑件例如是印制电路板的第一表面上，并且第二传感器可以设置在支撑件的与第一表面相对的第二表面上。发生装置可以具有唯一的用于产生磁场的磁体。在磁体的北极或备选地在朝向第一传感器的磁体的南极与第二传感器之间的间距可以在设置的可能的发生装置与检测装置之间的相对位置上仅通过第一传感器和第二传感器之间的间距来区别。磁体可以实施为棒形磁体。磁体的北极与南极之间的纵轴线可以在所有或若干设置的可能的发生装置与检测装置之间的相对位置上通过第一传感器和第二传感器来指向。在磁场传感器工运行中，磁场的穿过第一传感器的磁力线至少几乎与磁场的穿过第二传感器的磁力线平行地延伸。
用于车辆的操纵设备具有如下特征：
第一组件；
第二组件，其中，第一组件和第二组件可彼此相对运动地布置；和
磁场传感器，其中，磁场传感器的发生装置布置在第一组件上，磁场传感器的检测装置布置在第二组件上。
车辆可以是机动车，例如乘用车辆或载重车辆。操纵设备可以是用于在手动变速器中选定档位的装置或用于在自动变速器中选定行驶档位(Fahrstufe)的装置。例如，组件可以是变速杆。另一组件可以是用于变速杆的支承部或容纳结构。磁场传感器可以在轴承，例如球节或万向节的区域内布置在第一组件与第二组件之间。通过分析磁场传感器的一个或多个信号可以确定组件之间的相对位置。
一种用于确定可彼此相对运动地布置的第一组件与第二组件之间的相对位置的方法包括如下步骤：
利用布置在第一组件上的具有至少一个用于产生磁场的磁体的发生装置来产生磁场；
利用布置在第二组件上的用于检测磁场的检测装置来检测磁场，该检测装置具有用于产生依赖于磁场的第一传感器信号的第一传感器和用于产生依赖于磁场的第二传感器信号的第二传感器，其中，第一传感器和第二传感器彼此相邻地布置在位于至少一个磁体的纵轴线的延长部中的检测区域内；并且
对第一传感器信号与第二传感器信号进行组合，以便确定第一组件与第二组件之间的相对位置。
附图说明
结合附图对本发明进行了示例性地详细阐述。其中：
图1示出操纵设备的示意性视图；
图2示出用于确定相对位置的方法的流程图；
图3示出磁场传感器的示意性视图；
图4示出另一磁场传感器的示意性图；
图5a至图5c示出处于不同的相对位置的磁场传感器的部件的示意性视图；并且
图6a至图6c以示出处于不同的相对位置的磁场传感器的示意性视图。
具体实施方式
在本发明的优选的实施例的以下说明中，针对在不同附图中示出的和类似作用的元件使用相同或类似的附图标记，其中，不对这些元件进行重复说明。
图1示出根据本发明的实施例的操纵设备的示意性视图。操纵设备具有第一组件102和第二组件104。第一组件102和第二组件可运动地彼此支承，从而第一组件102可以关于第二组件104实施相对运动。
第一组件102与第二组件104之间的相对运动以及第一组件102与第二组件104之间的当前相对位置可以借助磁场传感器检测。磁场传感器具有发生装置和检测装置。根据本实施例，发生装置固定在第一组件102上，并且检测装置固定在第二组件104上。备选地，检测装置可以固定在第一组件102上，并且发生装置可以固定在第二组件104上。以这种方式，发生装置和检测装置在第一与第二组件102、104之间相对运动时实施相应的运动。因此，发生装置与检测装置之间的当前相对位置和相对运动可以转换为第一组件102与第二组件104之间的当前相对位置和相对运动。
根据本实施例，发生装置具有第一磁体106和第二磁体108。根据该实施例，检测装置具有用于检测第一磁体106的磁场的第一传感器110和用于检测第二磁体108的磁场的第二传感器112。在图1中示出磁场传感器处于中间位置，在该中间位置上第一传感器110与第一磁体106的磁极直接相对地布置并且第二传感器112与第二磁体108的磁极直接相对地布置。
根据本实施例，操纵设备可以是用于选定车辆变速器的变速档位的设备。因此，第一组件102可以是变速杆，其可以由车辆驾驶员操纵，以便选定变速档位。第一组件102和第二组件104可以通过球节彼此连接。磁体106、108可以布置在球节的节头上。
构造第一传感器110，以便发出第一传感器信号，其代表由第一磁体的磁场和可能存在的磁干扰场的叠加而组成的检测的磁场。视实施方式而定，第一传感器信号包括检测的磁场强度的值和附加或备选地有检测的磁场方向的值。构造第二传感器112，以便发出第二传感器信号，其代表由第二磁体磁场和可能存在的磁干扰场的叠加而组成的检测的磁场。视实施方式而定，第二传感器信号包括检测的磁场强度的值和附加或备选地有检测的磁场方向的值。
构造分析装置114，以便接收和分析第一传感器110的第一传感器信号和第二传感器112的第二传感器信号。为此，分析装置114可以通过导线与传感器110、112连接。构造分析装置114，以便将第一传感器信号和第二传感器信号进行组合，以便确定和提供发生装置与检测装置之间的相对位置，进而是第一组件102与第二组件104之间的相对位置。在此，构造分析装置114，以便不依赖于可能存在的磁干扰场的大小和方向来确定相对位置。在此，可以构造分析装置114，以便首先确定磁干扰场的分量并且随后在确定相对位置时对其加以考虑。备选地，可以构造分析装置114，以便直接确定相对位置，其中，在确定相对位置时通过对第一传感器信号和第二传感器信号进行合适的组合消除磁干扰场的分量。
根据本发明的实施例，图2示出用于确定相对位置的方法的流程图。例如，借助该方法可以确定操纵设备的在图1中示出的组件之间的相对位置。
在步骤220中利用发生装置产生磁场。可以持续或经过限定的时间间隔，例如在测量循环期间产生磁场。在步骤222中利用检测装置检测磁场。检测装置关于发生装置可运动地布置。检测装置具有两个独立的传感器用于检测磁场，这些传感器分别提供传感器信号，由该传感器信号来代表磁场。在步骤224中，传感器信号彼此进行组合，以便确定发生装置和检测装置的相对位置，进而是例如操纵设备的第一组件与第二组件之间的相对位置。
根据本发明的实施例，图3示出磁场传感器的示意性视图。例如，磁场传感器可以结合在图1中示出的操纵设备来使用。
磁场传感器具有第一磁体106、第二磁体108、第一传感器110和第二传感器112。第一传感器110和第二传感器112并排地布置在支撑件330，例如是电路板或印制电路板的表面上。然而，传感器110、112不必强制布置在支撑件，例如是电路板上。例如，传感器110、112也可以直接布置在其中一个在图1中示出的组件的表面上或在其内部。
第一磁体106和第二磁体108刚性地或可同步运动地彼此连接并且可以共同相对于传感器110、112运动。
第一磁体106与第一传感器110相对地布置。第一磁体106的磁极，在这里是北极，相对于第一传感器110的感测面取向。构造磁体106，以便产生第一磁场332，其由第一传感器110检测。由第一传感器110检测的磁场依赖于关于第一传感器110的第一磁体106的位置。以这种方式可以根据由第一传感器110检测的磁场推断出第一传感器110与第一磁体106之间的相对位置。因此，第一磁体106和第一传感器110形成第一测量单元。
第二磁体108与第二传感器112相对地布置。第二磁体108的磁极，在这里是南极，相对于第二传感器112的感测面取向。构造第二磁体108，以便产生第二磁场334，其由第二传感器112检测。由第二传感器112检测的磁场依赖于关于第二传感器112的第二磁体108的位置。以这种方式可以根据由第二传感器112检测的磁场推断出第二传感器112与第二磁体108之间的相对位置。因此，第二磁体108和第二传感器112形成第二测量单元。
第一磁体106和第二磁体108关于它们的磁极性相反取向地布置。在图3中示出磁体106、108处于围绕转动轴线倾斜的位置。
传感器110、112布置在检测区域内，该检测区域可能受磁干扰场336影响。检测区域可以如此小地选择，从而使磁干扰场336在检测区域内部几乎是均匀的，也就是说，传感器110、112受同一磁干扰场336影响。磁干扰场336的存在和大小可能未知。
在方向向量[Sx]上分别示出第一磁场332和第二磁场334，并且在方向向量[St]上示出磁干扰场336。
第一磁场332由磁干扰场336来叠加。第二磁场334同样由磁干扰场336来叠加。第一磁场332与第二磁场334相反地取向。磁场332、334在绝对值上大小相等。在检测区域中，通过磁体106、108产生的磁场332、334的磁线几乎彼此平行地取向。磁场332、334分别具有在垂直方向上与支撑件330的表面正交的垂直分量和与支撑件330的表面平行的横向分量。磁场332、334的垂直分量和横向分量分别具有不同符号，也就是说，它们彼此相反。磁干扰场具有与第一磁场332的垂直分量反向的垂直分量和与第一磁场332的横向分量反向的横向分量。因此，通过磁干扰场336削弱了第一磁场332，并且通过磁干扰场336增强了第二磁场334。
磁体106、108可以实施为两个棒形磁体。磁体106、108可以固定在组件上，该组件可以相对于支撑件330运动。磁体106、108可以如此固定在组件上，从而使磁体106、108在组件运动时同步运动。备选地，磁体106、108可以如此固定在组件上，从而使磁体106、108在组件运动时逆向运动，从而例如当组件在一个方向上运动时第一磁体106在同一方向上运动，而第二磁体108在相反的方向上运动。为此，磁体106、108可以通过合适的变速装置与组件相连。
下面结合图3对用于在模拟的霍尔传感器系统中消除干扰信号的实施例进行说明。传感器110、112可以相应地是霍尔传感器。
利用模拟的传感器110、112的位置检测相对外部干扰场是敏感的。例如可以利用3D传感器110和朝向其可运动地布置的磁体106(其可以以永磁或电的方式实施)在X、Y和Z方向上检测磁体106的位置。例如，磁体106固定在正需要检测其位置的组件上，该组件可以是机械机构的部分，如果借助可以是永磁或电的形式的另一磁场336，刚好是通过干扰场336影响到霍尔传感器106，这样就不再能可靠检测磁体106位置。
由于要确保正确地位置检测，往往两倍、三倍、四倍或n倍地设计传感器系统。因此，可以识别到传感器106失灵，并且必要时视系统设计而定也进行校正。在附图中没有示出相应附加的传感器。
结合附图以不同实施例说明的系统相对外部磁场336的外部影响是容易受到干扰的，该外部磁场可以是永磁或电性质。
这种例如在图3中示出的传感器系统由至少两个模拟的传感器110、112组成。系统的设计如此来选择，从而使用两个传感器110、112用于位置识别，然而，它们也检测相关干扰场336的大小和方向。因此，可以借助校正计算消除干扰量336。例如，校正计算可以在控制器中以离散数字(TIL)以及模拟(运算放大器)方式进行。例如，相应校正计算可以在图1中示出的分析装置中执行。
根据实施例，根据以下公式实现了算出干扰场336的干扰量向量：
( S → 1 + S → 2 2 ) = S → t
干扰场336的干扰量向量
由第一传感器110感测的磁场的向量
由第二传感器112感测的磁场的向量
根据以下公式，利用冗余补偿和/或可信度测试(Plausibilisierung)相应实现了算出位置：
| S → 1 - S → t | = = | S → 2 - S → t |
以下对作为依据的功能原理进行说明。
两个相同的霍尔传感器110、112朝向两个相反极化的磁体106、108定位，这两个磁体可以是永磁体或电磁体。磁体106、108按如下方式机械连接，即，它们在位置改变时执行相同的运动或彼此结合(gekoppelt)的运动，例如逆向或变速，如在图3中示出的那样。通过磁场332、334的相反的取向可以通过减去两个利用传感器110、112感测的场算出干扰场336。
通过从第一传感器110的感测磁场[S1]减去干扰场336可以算出位置。利用第二传感器112执行相同计算。随后，通过两个去干扰的感测值对位置进行可信度检测。
所有使用的传感器110、112均用于位置检测以及可信度检测并且同时来使用，以便算出干扰场336。
在图3中示出的实施例中使用棒形磁体106、108，其中，为了各传感器110、112使用各自的磁体106、108，并且场332、334反作用在传感器110、112上。传感器110、112相同地取向，从而使干扰场336相同地作用在传感器110、112上。根据另一实施例，使用彼此正交的传感器110、112。
具有磁体106、108的发生单元的运动是3D运动，其中，例如棒形磁体106相对于传感器110倾斜并且远离传感器110。相应地，棒形磁体108相对于传感器112倾斜并且远离传感器112。
根据实施例，磁体106、108在球节中放置在传感器110、112上方，其中，球节的球借助变速杆，如在图1中示出的那样，围绕它的中点运动。
图4示出磁场传感器的相应于结合图3所述的实施例的实施例，在该实施例中，代替两个独立的磁体而使用马蹄铁形磁体406。也就是说，仅具有一个极对的马蹄铁形磁体406与至少两个传感器110、112相互配合地使用。马蹄铁形磁体406的第一腿与第一传感器110相对地布置，该第一腿构造第一磁极，例如北极。马蹄铁形磁体406的第二腿与第二传感器112相对地布置，该第二腿构成第二磁极，例如南极。
图5a至图5c示出处于不同相对位置的磁场传感器的部件的示意性视图。分别示出有磁体106，其可朝向传感器110运动地布置。在此，例如可以是结合图3示出的第一磁体106和第一传感器110。磁体106可以相对于传感器110实施通过箭头标识的相对运动540。在此，可以是转动运动或倾斜运动，在这些运动下，磁体106的纵轴线相对于传感器110，例如相对于传感器110的表面倾斜。在此，在磁体106的面向传感器110的极与传感器110的中点之间的间距发生变化。
图5a示出磁场传感器处于中间位置。在该中间位置上，棒形磁体106的纵轴线与传感器110的感测面或底面正交地取向。磁体106的纵轴线穿过传感器110中点延伸。在中间位置上磁体106的极的中点与传感器110具有最小间距。在其他位置上，如其在图5b和5c中示出的那样，磁体106的极的中点与传感器110具有更大的间距。几乎均匀的磁场穿过传感器110，该磁场的磁力线大致与感测面正交地取向。
图5b示出磁场传感器处于在第一方向上偏移的位置。在图5b中示出的位置上，棒形磁体106的纵轴线相对于传感器110的感测面或底面倾斜。几乎均匀的磁场穿过传感器110，该磁场的磁力线大致与感测面或底面倾斜地取向。
图5c示出磁场传感器处于在第二方向上偏移的位置，其中，第二方向与在图5b中所述的第一方向正交。在图5c中示出的位置上，棒形磁体106的纵轴线相对于传感器110的感测面或底面倾斜。几乎均匀的磁场穿过传感器110，该磁场的磁力线大致与感测面或底面倾斜地取向。
图6a至图6c示出处于不同相对位置的另一磁场传感器的示意性视图。例如，磁场传感器可以与在图1中示出的操纵设备联合地使用。与结合图3所示的实施例的区别在于，代替在发生装置中的两个磁体而仅使用一个磁体106。相应于在图3中示出的实施例，检测装置具有两个传感器110、112，而它们不一样地布置。
因此，在图6a至图6c中示出磁场传感器具有磁体106、第一传感器110和第二传感器112。第一传感器110和第二传感器112彼此堆叠地布置在支撑件330(例如印制电路板或电路板)的相对的表面上。然而，传感器110、112不必强制布置在支撑件，例如电路板上。第一传感器110和第二传感器112关于它们的感测方向相反取向地布置。由此，这可以实现的是，使用两个相同传感器110、112，而这两个传感器关于磁体一个以底面，例如接触面向下地布置，一个以底面向上地布置，也就是说，例如镜像颠倒地布置。因此，传感器110、112的接触面可能彼此面对。磁体106可以相对朝向传感器110、112运动。
磁体106与由第一传感器110和第二传感器112形成的传感器组相对地布置。第一磁体106的极，例如北极相对于第一传感器110和第二传感器112的感测面或底面取向。构造磁体106，以便产生磁场332，该磁场由第一传感器110和第二传感器112检测。由第一传感器110和第二传感器112检测的磁场依赖于关于第一传感器110和第二传感器112的磁体106的位置。以这种方式可以分别根据由第一传感器110和第二传感器112检测的磁场推断出第一传感器110与磁体106之间的相对位置，并且相应地是第二传感器112与磁体106之间的相对位置。因此，磁体106和第一传感器110形成第一测量单元，磁体106和第二传感器112形成第二测量单元。
传感器110、112布置在检测区域内，该检测区域可能受磁干扰场影响。检测区域可以如此小地选择，从而使磁干扰场在检测区域内部几乎是均匀的，也就是说，传感器110、112受同一磁干扰场影响。
图6a示出磁场传感器处于中间位置。在该中间位置上，磁体106的纵轴线与传感器110、112的感测面或底面正交地取向。几乎均匀的磁场穿过传感器110、112，该磁场的磁力线大致与感测面正交地取向。
图6b示出磁场传感器处于在第一方向上偏移的位置。在图6b中示出的位置上，磁体106的纵轴线相对于传感器110、112的感测面或底面倾斜。几乎均匀的磁场穿过传感器110、112，该磁场的磁力线大致与感测面或底面倾斜地取向。
图6c示出磁场传感器处于在第二方向上偏移的位置，其中，第二方向与在图6b中所述的第一方向正交。在图6c中示出的位置上，磁体106的纵轴线相对于传感器110、112的感测面或底面倾斜。几乎均匀的磁场穿过传感器110、112，该磁场的磁力线大致与感测面或底面倾斜地取向。
根据本实施例，图6a至图6c示出具有棒形磁体106的磁场传感器。这是上述设施的变型方案。根据在图6a至图6c中示出的设施，传感器110定位在印制电路板330上面并且传感器112定位在它下面。因此，球支承(kugelgelagert)在上传感器110以上的棒形磁体106作用到与下传感器112相反的上传感器110上。该实施例利用棒形磁体106就足够用于两个或四个传感器110、112。四个传感器110、112导致可用性的提高。在此，传感器110、112可以分别双重地实施。
仅示例性地选择了所述且在附图中示出的实施例。不同实施例可以彼此完全地或关于个别的特征进行组合。实施例也可以通过另一实施例的特征进行补充。此外，根据本发明的方法步骤可以重复以及与所述的顺序不同地实施。
如果实施例包括第一特征与第二特征之间的“和/或”联系，那么可以如此解读，即，根据实施方式，实施例既具有第一特征又具有第二特征，并且根据另一实施方式，其要么仅具有第一特征要么仅具有第二特征。
附图标记列表
102  第一组件
104  第二组件
106  第一磁体
108  第二磁体
110  第一传感器
112  第二传感器
114  分析装置
220  产生的步骤
222  检测的步骤
224  组合的步骤
330  支撑件
332  第一磁场
334  第二磁场
336  磁干扰场
406  磁体
540  相对运动

Claims (11)

1.一种磁场传感器，其具有用于产生磁场(332、334)的带有至少一个磁体(106、108；406)的发生装置(106、108)和用于检测所述磁场(332、334)的检测装置，其中，所述发生装置(106、108)和所述检测装置可彼此相对运动地布置，所述检测装置具有用于产生依赖于所述磁场(332、334)的第一传感器信号的第一传感器(110)和用于产生依赖于所述磁场(332、334)的第二传感器信号的第二传感器(112)，其特征在于，所述第一传感器(110)和所述第二传感器(112)彼此相邻地布置在位于所述至少一个磁体的纵轴线的延长部中的检测区域内。
2.根据权利要求1所述的磁场传感器，其特征在于，所述磁场传感器具有分析装置(114)，构造所述分析装置，以便将第一传感器信号和第二传感器信号彼此进行组合，以便确定与所述磁场(332、334)叠加的磁干扰量(336)和/或所述磁场(332、334)的参数和/或所述发生装置(106、108)与所述检测装置之间的相对位置。
3.根据权利要求1或2所述的磁场传感器，其特征在于，所述第一传感器(110)和所述第二传感器(112)按如下方式布置，即，在所述磁场传感器运行时，穿过所述第一传感器(110)的所述磁场(332)具有与穿过所述第二传感器(112)的所述磁场(334)不同的磁场方向。
4.根据上述权利要求中任一项所述的磁场传感器，其特征在于，构造所述发生装置，以便产生第一磁场(332)和第二磁场(334)，其中，所述第一磁场(332)和所述第二磁场(334)彼此在相反的方向上取向，构造所述第一传感器(110)，以便产生依赖于所述第一磁场(332)的第一传感器信号，构造所述第二传感器(112)，以便产生依赖于所述第二磁场(334)的第二传感器信号，其中，所述第一传感器(110)的感测方向相应于所述第二传感器(112)的感测方向。
5.根据权利要求4所述的磁场传感器，其特征在于，所述发生装置具有用于产生所述第一磁场(332)的第一磁体(106)和用于产生所述第二磁场(334)的布置在所述第一磁体(106)旁的所述第二磁体(108)。
6.根据权利要求4所述的磁场传感器，其特征在于，所述至少一个磁体(406)具有用于产生所述第一磁场(332)的磁北极和用于产生所述第二磁场(334)的磁南极，其中，所述第一磁场(332)和所述第二磁场(334)是所述磁体(106)的在磁北极与磁南极之间延伸的磁场的区域。
7.根据权利要求3至6中任一项所述的磁场传感器，其特征在于，所述第一磁场(332)和所述第二磁场(334)在数值上大小相等。
8.根据权利要求3至7中任一项所述的磁场传感器，其特征在于，所述第一传感器(106)和所述第二传感器(108)并排地布置在感测平面中。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的磁场传感器，其特征在于，所述第一传感器(106)的感测方向与所述第二传感器(108)的感测方向相反，并且在所述磁场传感器运行中，所述磁场的磁力线不仅穿过所述第一传感器(110)也穿过所述第二传感器(112)。
10.一种用于车辆的操纵设备，其具有如下特征：
第一组件(102)；
第二组件(104)，其中，所述第一组件(102)和所述第二组件(104)可彼此相对运动地布置；和
根据上述权利要求中任一项所述的磁场传感器，其中，所述发生装置(106、108)布置在所述第一组件(102)上，所述检测装置(110、112)布置在所述第二组件(104)上。
11.一种用于确定第一组件(102)与第二组件(104)之间的相对位置的方法，这些组件可彼此相对运动地布置，其中，所述方法包括如下步骤：
利用布置在所述第一组件(102)上的具有至少一个用于产生磁场的磁体(106、108；406)的发生装置来产生(220)磁场(332、334)；
利用布置在所述第二组件(104)上的用于检测所述磁场(332、334)的检测装置来检测(222)所述磁场(332、334)，所述检测装置具有用于产生依赖于所述磁场(332、334)的第一传感器信号的第一传感器(110)和用于产生依赖于所述磁场(332、334)的第二传感器信号的第二传感器(112)，其中，所述第一传感器(110)和所述第二传感器(112)彼此相邻地布置在位于所述至少一个磁体的纵轴线的延长部中的检测区域内；并且
对第一传感器信号与第二传感器信号进行组合(224)，以便确定所述第一组件(102)与所述第二组件(104)之间的相对位置。
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