CN106687769A - 用于带有基准振荡回路的电感式的角度感测器的角度传感单元 - Google Patents

Abstract

用于测定旋转的元件的位置的电感式的感测器的根据本发明的角度传感单元（1），其中，所述角度传感单元与旋转的元件能够相连并且具有至少一个第一振荡回路（10），该第一振荡回路与所述感测器的至少一个接收器线圈（20、21）配合作用，以便预先设定所述旋转的元件的角度，其特征在于，角度传感单元（1）额外于第一振荡回路（10）还具有至少另一个明确地能够识别的基准振荡回路（11），以便形成在所述角度传感单元（1）上的基准位置。

Description

用于带有基准振荡回路的电感式的角度感测器的角度传感 单元

本发明涉及按照权利要求1的前序部分的用于测定旋转的元件的位置的电感式的感测器的角度传感单元，以及用于测定旋转的元件的位置的感测器。

从EP 1 828 722 Bl中已知带有电感式的第一设备和电感式的第二设备的电感式的位置侦测器，其中，所述电感式的第一设备包括无源的共振回路，并且所述电感式的第二设备限定测量路段并且包括至少两个接收绕组。所述电感式的第二设备如此地配置，使得该电感式的第二设备在使用中在无源的共振回路中感应了交变电流，从而在所述无源的共振回路中被感应的交变电流由于在接收绕组和无源的共振回路之间的相互的感应而在每个接收绕组中感应了交变信号，其中，此信号对于在所述测量路段上的电感式的第一设备的位置是指代的。

从申请DE 10 2013 225 918.2、DE 10 2013 225 874.7、DE 10 2013 225 897.6、DE 10 2013 225 873.9和DE 10 2013 225 921.2中已知电感式的传感装置的另外的构造方案。

本发明的任务在于，阐明用于电感式的感测器的角度传感单元和电感式的感测器，由此能够以简单的方式实现在360°内的绝对的角度测量。

按照本发明的第一方面，借助于带有权利要求1中的特征的角度传感单元解决所述任务。权利要求的内容通过对于说明书的内容的明显的引用来作出。

本发明所针对的基本想法是，借助于额外的基准振荡回路，建立在所述角度传感单元上的明确的基准位置或明确的基准点。所述第一振荡回路如此地与所述感测器的接收线圈配合作用，从而能够虽然精准地却仅相对地测定转角。但是，该振荡回路不足以：明确地相对于一个或多个完全的回转来确定所述转角。从所述相对的角度的相对于明确的基准位置的信息中，能够关于一个完全的回转来明确地确定所述角位置。在此，本发明的优点尤其在于，所述基准振荡回路的作用方式与所述第一振荡回路的作用方式重叠，并且由此在感测器方面不需要额外的元件，以用于侦测所述基准振荡回路。以这种方式，能够比较简单地在角度传感单元上建立基准点。

但是，为了在所述第一振荡回路和所述基准振荡回路之间进行区分，必要的是，所述基准振荡回路在驶越所述感测器或所述一个或多个接收线圈时造成在测量中的改变，该测量与当基准振荡回路不与接收线圈配合作用时的测量不同。因此尤其有利的是，所述基准振荡回路仅具有对所述测量的逐点的作用。尤其有利的是，在感测器处的或在接收线圈处的基准振荡回路造成了逐点的和经表现出的电压幅值。这点能够要么通过基准振荡回路的造型要么通过所述基准振荡回路的组件的单个的参数的设计来实现。

根据本发明的角度传感单元通过以下方式以有利的方式被改型，即所述第一振荡回路和所述基准振荡回路分别具有固有频率，其中，所述基准振荡回路的固有频率不同于所述第一振荡回路的固有频率。所述基准振荡回路能够以这种方式尤其简单地不同于第一振荡回路。

根据本发明的角度传感单元通过以下方式以有利的方式被改型，即所述第一振荡回路和基准振荡回路布置在承载体上，其中，所述基准振荡回路和所述第一振荡回路彼此交叉或布置在所述承载体上。以这种方式确保的是，所述第一振荡回路的和所述基准振荡回路的识别可靠地起作用。为了测定所述基准振荡回路，不需要所述接收线圈的单独的匹配。此外，以这种方式，所述振荡回路的尤其节约位置的布置方式是可行的。

根据本发明的角度传感单元通过以下方式以有利的方式被改型，即所述角度传感单元具有多个基准振荡回路。以这种方式，能够执行从圆节段的区分，该区分对于该圆节段按照使用情况能够是有利的。

根据本发明的角度传感单元通过以下方式以有利的方式被改型，即所述基准振荡回路中的至少一个具有明确的固有频率。以这种方式，以简单的方式确保的是，所述基准振荡回路能够彼此不同。因为未改变在所述角度传感单元上的基准振荡回路的位置，则足以明确地识别许多基准振荡回路中的一个，以便能够推断出所述另外的基准振荡回路。带有相同的固有频率的基准振荡回路能够例如借助于基准振荡回路的相对于所述明确的基准振荡回路的计数而被明确地识别。

根据本发明的角度传感单元通过以下方式以有利的方式被改型，即基准振荡回路均匀地间隔地沿着所述角度传感单元的运动轨迹进行布置。

根据本发明的角度传感单元通过以下方式以有利的方式被改型，即多个基准振荡回路以45°、90°或180°的间距彼此间隔。

根据本发明的角度传感单元通过以下方式以有利的方式被改型，即基准振荡回路包括导体线路和电容器。

根据本发明的角度传感单元通过以下方程以有利的方式改型，即基准振荡回路的固有频率借助于导体线路的造型和/或借助于电容器的容量来限定。

根据本发明的角度传感单元通过以下方式以有利的方式被改型，即基准振荡回路基本上沿着径向进行延伸构造。通过所述基准振荡回路的沿着周向很窄的构造方案或其槽状的形状，能够经过所述接收线圈尤其明显地识别所述基准点的或基准振荡回路的通过。尤其有利地，如此地构造所述基准振荡回路，使得通过所述基准振荡回路在所述接收线圈中造成的电压峰值尤其显著地得到，并且由此所述基准振荡回路的识别可靠地可行。作为备选方案但是也能够考虑的是，关于沿着所述周部的某种宽度来构造所述基准振荡回路，以便例如尽可能早地识别：是否人员处于所述过零的区域中。因此，分别按照使用情况进行区分：这两个变体方案中的哪个是有利的。

此外，按照本发明的第二方面，借助于带有并列的独立主权利要求的特征的感测器来解决所述任务。作为对角度传感单元的特征的补充方案，一种感测器尤其有利，该感测器使得所述角度传感单元的可行方案可被使用。

根据本发明的感测器通过以下方式以有利的方式被改型，即如此地构造所述评估单元，使得从所述第一振荡回路的和基准振荡回路的位置中能够求取所述角度传感单元的绝对角度。

根据本发明的感测器通过以下方式以有利的方式改型，即借助所述评估单元能够求取角度传感单元的旋转速度。对此，尤其有利地使用多个基准振荡回路。尤其优选的是，将基准振荡回路彼此布置在均匀的间距中。该感测器能够以这种方式用作角度感测器并且同时用作转动速度感测器。

根据本发明的感测器通过以下方式以有利的方式改型，即所述基准振荡回路被限定为角度传感单元的过零。

在下文借助实施例和附图更加详细地说明所述任务。图示：

图1是根据本发明的角度传感单元的示意性图示；并且

图2是根据本发明的感测器的示意性展示。

图1示出了对于用于测定旋转的元件的位置的电感式的感测器的根据本发明的角度传感单元1的主要的部分。角度传感单元具有第一振荡回路10。额外于第一振荡回路10，角度传感单元具有至少另一个明确地能够识别的基准振荡回路11，以便形成在所述角度传感单元上的基准位置。第一振荡回路10以及所述基准振荡回路11包括导体线路和电容器，并且与感应的和电容的元件形成电的振荡回路。由此，第一振荡回路10的和基准振荡回路11的结构在原则上相同。

在所述附图中未示出承载体，所述振荡回路10、11布置在所述承载体上。承载体能够例如是电路板，所述振荡回路10、11印制或另外安设在所述承载体上。所述承载体再者能够以不同的方式与旋转的元件、例如轴相连。但是，承载体的和旋转的元件的结构不是本发明的主要方面并且匹配至相应的使用情况的要求。

图2示出了激励线圈30和两个接收线圈20、21。激励线圈30圆形地围绕接收线圈20、21布置并且利用交变电压U~进行供应。接收线圈20、21由导体线路构造，该导体线路形成多个基本上多个方形地成形的彼此布置在十字形中的区段。接收线圈20、21在此分别以优选45°围绕中点2彼此扭转，以便实现在所述接收线圈的输出电压之间的相移。由于所述交变电压U~，产生了围绕激励线圈30的激励场，该激励场又在接收线圈20、21中分别感应了输出电压。感测器的作用方式包括振荡回路10、11，并且所述线圈20、21、30从现有技术中充分已知并且在这里不被进一步阐释。此外，角度传感单元1也能够与所述激励线圈和接收线圈20、21、30的其它的位型进行使用。

所述激励线圈和接收线圈30、20、21布置在另一个第二承载体上，该承载体相对于所述角度传感单元的承载体布置，从而振荡回路10、11和线圈30、20、21全等地或重叠地彼此定位，可与两个重叠的盘进行对比。理想地，所述两个承载体的中点2应该位于转动轴线上。

为了能够在信号技术方面将第一振荡回路10与基准振荡回路11区分，所述基准振荡回路11具有自身的频率，该频率不同于所述第一振荡回路10的频率。基准振荡回路11具有比所述第一振荡回路10的明显更小的宽度。同样，基准振荡回路11的高度比第一振荡回路10的高度小得多。此外，所述基准振荡回路11布置在所述第一振荡回路10的头侧之一处。由于所述基准振荡回路11的固有的自身的频率、带有受限的膨胀或尺寸的较小的尺寸以及在一个位置处的布置方式，所述基准振荡回路11的作用区域被限制到接收线圈上并且能够简单地被识别。基准振荡回路产生了在接收线圈20、21的输出电压中的能够识别的电压改变，当此区域抹盖或驶越所述接收线圈20、21时，即当第一振荡回路的对置的头侧（在那里，不存在基准振荡回路）在所述接收线圈方面获知时。不强制必要的是，所述基准振荡回路11布置在所述第一振荡回路的头侧处。分别按照角度传感单元1的承载体的形状当然以及按照所述接收线圈20、21的形状，所述基准振荡回路11能够布置在另一个位置处，在那里，它能够与接收线圈20、21配合作用。例如足够的是，如此地定位所述基准振荡回路11，从而它大约与所述接收线圈20、21的边缘区域交叠，正如在图2中所示那样。

能够考虑的是，第一振荡回路10和基准振荡回路11彼此交叉地布置。在此，能够使得这样的布置方式不依赖于所述接收线圈的构造。此外，有利的是，槽状地构造所述基准振荡回路，从而它基本上沿着径向延伸。所述角度传感单元的一个另外的在这里未示出的配置方案设置了多个基准振荡回路。优选地，基准振荡回路中的至少一个应该具有明确的固有频率，该固有频率不同于所述另外的基准振荡回路的固有频率。这点能够例如通过所述导体线路的不同的造型或通过电容器的不同的选择来进行。在此，所述基准振荡回路能够均匀地间隔地沿着所述运动轨迹、沿着周线、角度传感单元进行布置。在所述基准振荡回路之间的45°、90°或180°的间距是有利的。

所述输出电压的通过所述基准振荡回路所产生的电压改变或电压差通过评估单元能够被用于：将所述第一振荡回路的相对的角度固定地参照至少一个基准点。从相对于所述基准点的相对的角度的信息中，能够求取所述角度传感单元的绝对角度。能够尤其简单地实现这点，当如此地配置到所述评估单元中，使得基准振荡回路被限定为过零或零点时。此外，可行的是，借助于所述评估单元能够求取所述角度传感单元的旋转速度，办法是：测量在基准点的两个测量之间的时间间距。存在越多的基准振荡回路，则有待测量的速度越准确，并且在所述基准点的测量之间的时间间距越小。

Claims (14)

1.用于电感式的感测器的角度传感单元（1），该感测器用于测定一种旋转的元件的位置，其中，所述角度传感单元与旋转的元件能够相连接并且具有至少一个第一振荡回路（10），该第一振荡回路与所述感测器的至少一个接收器线圈（20、21）配合作用，以便预先设定所述旋转的元件的角度，

其特征在于，所述角度传感单元（1）除了第一振荡回路（10）还具有至少一个另外的明确地能够识别的基准振荡回路（11），以便在所述角度传感单元（1）上形成一种基准位置。

2.按照权利要求1所述的角度传感单元（1），其特征在于，所述第一振荡回路（10）和所述基准振荡回路（11）分别具有固有频率，其中，所述基准振荡回路（11）的固有频率不同于所述第一振荡回路（10）的固有频率。

3.按照权利要求1或2所述的角度传感单元（1），其特征在于，所述第一振荡回路（10）和基准振荡回路（11）布置在承载体上，其中，所述基准振荡回路（11）和所述第一振荡回路（10）彼此交叉地布置在所述承载体上。

4.按照前述权利要求中任一项所述的角度传感单元（1），其特征在于，该角度传感单元（1）具有多个基准振荡回路（10）。

5.按照权利要求4所述的角度传感单元（1），其特征在于，所述基准振荡回路（10）中的至少一个基准振荡回路具有明确的固有频率。

6.按照前述权利要求中任一项所述的角度传感单元（1），其特征在于，

所述基准振荡回路（11）均匀地间隔地沿着所述角度传感单元的运动轨迹进行布置。

7.按照权利要求6所述的角度传感单元（1），其特征在于，多个基准振荡回路（11）以45°、90°或180°的间距彼此间隔。

8.按前述权利要求中任一项所述的角度传感单元（1），其特征在于，基准振荡回路（11）包括导体线路（L）和电容器（C）。

9.按照权利要求8所述的角度传感单元（1），其特征在于，基准振荡回路（11）的固有频率借助于所述导体线路的造型和/或借助于所述电容器的容量来限定。

10.按前述权利要求中任一项所述的角度传感单元（1），其特征在于，所述基准振荡回路（11）基本上沿着径向延伸地构造。

11.用于测定一种旋转的元件的位置的感测器，该感测器具有：

-激励线圈（30），该激励线圈利用交变电压（U~）来供应，以便产生与所述交变电压（U~）对应的激励场，

-至少一个接收线圈（20、21），该接收线圈如此地与激励线圈耦合：使得所述激励场在所述接收线圈（20、21）中分别感应了电压，以及

-按照前述权利要求中任一项所述的角度传感单元（1）。

12.按照权利要求10所述的感测器，其特征在于评估单元，其中，如此地构造所述评估单元：从所述第一振荡回路（10）的和基准振荡回路（11）的位置中能够求取所述角度传感单元（1）的绝对角度。

13.按照权利要求10或11所述的感测器，其特征在于，借助于所述评估单元能够求取所述角度传感单元（1）的旋转速度。

14.按照权利要求9至11中任一项所述的感测器，其特征在于，所述基准振荡回路（11）被限定为所述角度传感单元的过零。