CN107229020B - 磁性传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及磁性传感器。描述了一种用于检测目标对象的特性的传感器系统。传感器系统可以包括：传感器，诸如磁性传感器，配置成感测磁场分量并且基于所感测的磁场分量而生成对应的磁场分量信号。传感器系统可以包括：处理器，配置为基于第三磁场分量来计算磁场角度。例如，磁场角度可以通过确定多个磁场分量的平方和来计算。目标对象的特性可以基于所计算的磁场角度来确定。

Description

磁性传感器
技术领域
本文中描述的实施例大体涉及传感器，包括具有改进的切换相位准确度的磁性传感器。
背景技术
磁性设备可以包括磁阻传感器，所述磁阻传感器是基于一个或多个磁阻技术——包括例如隧道磁阻（TMR）、巨磁阻（GMR）、各向异性磁阻（AMR）和/或如将由（一个或多个）相关技术领域中的技术人员所理解的一个或多个其它磁阻技术——所述一个或多个磁阻技术可以笼统地称为xMR技术。
磁性传感器还可以包括霍尔效应传感器，所述霍尔效应传感器是基于霍尔效应原理响应于磁场进行操作的固态电子设备。霍尔效应原理是如下现象：在存在磁场的情况下横跨导电主体生成电压差。常规霍尔效应设备可以包括被称为霍尔片的平面结构，所述平面结构配置为生成对应于所施加的磁场的输出信号（例如，电压或电流）。
附图说明
并入本文中并且形成说明书的部分的附图图示了本公开的实施例，并且与描述一起进一步用于解释实施例的原理并且使得相关技术领域中的技术人员能够做出并使用实施例。
图1A图示了根据本公开的示例性实施例的传感器系统。
图1B图示了根据本公开的示例性实施例的传感器系统。
图2图示了针对各种气隙布置的示例磁场信号。
图3A和3B图示了根据本公开的示例性实施例的针对各种气隙布置所生成的示例磁场分量信号。
图4图示了根据本公开的示例性实施例的针对各种气隙布置所生成的示例磁场角度信号。
图5图示了根据本公开的示例性实施例的传感器系统。
图6图示了根据本公开的示例性实施例的传感器系统。
图7图示了根据本公开的示例性实施例的传感器系统。
将参照附图描述本公开的示例性实施例。第一次出现元件所在的图典型地通过对应参考标号中的（一个或多个）最左数位来指示。
具体实施方式
在以下描述中，阐述众多具体细节以便提供对本公开的实施例的透彻理解。然而，本领域技术人员将显而易见的是，包括结构、系统和方法的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。本文中的描述和表示是由本领域中的有经验人员或技术人员用来向本领域中的其他技术人员最有效地传达他们工作实质的常规手段。在其它实例中，尚未详细描述公知的方法、进程、组件和电路以便避免使本公开的实施例不必要地模糊。
磁性设备可以用于磁性传感器中（包括例如凸轮轴传感器中）的旋转方向、旋转位置和/或旋转速度确定。尽管本公开在描述磁性传感器时包括对凸轮轴传感器的讨论，但是本公开不限于凸轮轴传感器。本公开的教导可以应用于如将由相关技术领域中的普通技术人员所理解的其它类型的磁性传感器和/或磁性传感器环境。
图1A图示了根据本公开的示例性实施例的传感器系统100。传感器系统100可以包括与指示器对象105间隔开的磁性传感器封装110。传感器封装110可以包括一个或多个传感器115和一个或多个磁体130。在示例性实施例中，传感器封装110包括夹在两个或更多磁体130之间的一个或多个传感器115。
在示例性实施例中，（一个或多个）传感器115包括处理器电路，所述处理器电路配置成检测或感测一个或多个磁场分量并且响应于所检测和/或感测的（一个或多个）磁场分量而生成一个或多个信号。传感器115可以定位在X-Y平面内并且在Z方向上与指示器对象105间隔开。在示例性实施例中，（一个或多个）传感器115配置成感测在X方向上延伸的磁场分量（BX）、在Y方向上延伸的磁场分量（BY）和/或在Z方向上延伸的磁场分量（BZ）。在示例性实施例中并且如在下文详细地讨论，所感测的磁场分量可以独立于相对传感器封装110的Z方向的旋转位置106。这种关系还可以称为具有扭曲独立安装操作的传感器封装110。
第一磁场分量（BX）可以与第二磁场分量（BY）正交（或基本上正交），并且第三磁场分量（BZ）可以与第一（BX）和第二（BY）磁场分量正交（或基本上正交）。
例如，第一磁场分量可以在X方向上延伸，并且第二磁场分量可以在与X方向正交的Y方向上延伸。第三磁场分量可以在与X方向和Y方向二者正交的Z方向上延伸。在其它实施例中，磁场分量可以在其它方向上延伸，如将由相关技术领域中的普通技术人员所理解的。在操作中，第一磁场分量（BX）可以基本上平行于指示器对象105的相对运动方向107延展，而第二磁场分量（BY）和第三磁场分量（BZ）可以基本上垂直于指示器对象105的相对方向107延展。
在示例性实施例中，（一个或多个）传感器115例如是（一个或多个）霍尔效应设备（例如，霍尔片），但是不限于此，其中所述（一个或多个）霍尔效应设备（例如，霍尔片）配置为响应于磁场（B）的存在而生成传感器信号。在操作中，（一个或多个）传感器115可以在存在磁场的情况下生成电压和/或电压差。在一个或多个实施例中，电压和/或电压差可以与所施加的磁场成比例。
在具有两个或更多传感器115的实施例中，传感器115可以例如在X方向上间隔开一段距离，所述距离可以称为“传感器间距”。示例传感器间距可以例如是2mm、范围为1到3mm的距离、或者如将由相关技术领域中的普通技术人员所理解的另一个距离。在该示例中，两个传感器115可以位于X-Y平面内，所述X-Y平面可以称为感测平面或感测区域。更具体地讲，感测区域是传感器115所布置在的感测平面（例如，X-Y平面）的部分。出于该讨论的目的，感测平面可以是指（一个或多个）传感器115的物理位置，和/或可以限定包含一个或多个磁场分量的平面，其中传感器115对所述一个或多个磁场分量敏感并且因而配置成感测所述一个或多个磁场分量。
磁性传感器封装110可以包括：一个或多个引线135，配置成将磁性传感器封装110连接到一个或多个评估设备诸如传感器处理器150（图1B），所述一个或多个评估设备配置成处理经由引线135从（一个或多个）传感器115接收和/或由（一个或多个）传感器115生成的一个或多个信号。信号可以对应于所感测的磁场分量和/或这样的磁场分量中的改变。（一个或多个）评估设备还可以配置成基于（一个或多个）经处理的信号来确定指示器对象105（在下文更详细地讨论）的位置、旋转方向和/或旋转速度。
一个或多个磁体130可以是配置为生成磁场的后偏置磁体，该磁场可以通过布置成邻近磁性传感器封装110且与磁性传感器封装110隔开的指示器对象105来限定和/或影响。
指示器对象105可以是具有凸出齿部和凹入凹陷（例如，间隙）的齿缘轮或齿轮，并且配置成限定和/或影响由磁体130生成的磁场。在操作中，指示器对象105可以沿方向107移动，使得齿部在方向107上经过磁性设备100。要理解到，运动可以例如是线性运动和/或旋转运动。在示例性实施例中，方向107沿（或者基本上沿）X方向延伸。指示器对象105可以沿（或者基本上沿）Z方向与磁性传感器封装110间隔开一段距离，所述距离还称为气隙距离。距离可以在例如0.1到5mm、0.5到2mm的范围内，或者可以是如将由相关技术领域中的普通技术人员所理解的另一个距离。在一个或多个示例性实施例中，气隙距离例如是0.5mm、1.0mm、1.5mm或2.0mm，但是不限于此。
指示器对象105可以被磁化并且被配置为生成除由磁体130生成的磁场之外或者作为由磁体130生成的磁场的替换物的磁场。在这些示例中，指示器对象105可以包括：磁化极（例如，北极和南极），所述磁化极（例如，北极和南极）生成具有一个或多个磁场分量的一个或多个磁场。指示器对象105可以是具有磁化极的极轮或极杆，其中极轮/极杆表示布置成彼此紧邻的周期性永久磁化结构的磁性北极和南极。
出于本公开的目的，将使用配置为齿缘轮或齿轮的指示器对象105来描述磁性传感器系统的操作。因此，指示器对象105将称为齿缘轮或目标轮105。然而，指示器对象105不限于齿缘轮或齿轮配置。本文中描述的各种实施例可以可替换地使用极轮或极杆配置，或者使用如将由相关技术领域中的普通技术人员所理解的其它指示器对象配置。
在示例操作中，齿缘轮105旋转并且沿X方向经过磁性传感器封装110的（一个或多个）传感器115。当齿缘轮105的齿部行进经过（一个或多个）传感器115时，（一个或多个）传感器115可以配置成感测磁场分量中的改变。
齿缘轮105的齿部限定和/或影响由磁体130生成的磁场分量，和/或齿缘轮105的磁极生成磁场分量。在示例性实施例中，磁场分量包括第一磁场分量（BX）、第二磁场分量（BY）和第三磁场分量（BZ）。在该示例中，传感器封装110是三维（3D）传感器。在其它实施例中，磁场分量例如包括第一磁场分量（BX）和第三磁场分量（BZ），并且传感器封装是二维（2D）传感器。
图1B图示了根据本公开的示例性实施例的传感器系统102。传感器系统102可以包括连接到传感器处理器150的磁性传感器封装110（图1A）。在示例性实施例中，传感器系统102可以包括模数转换器（ADC）115，所述模数转换器（ADC）115配置成转换来自传感器封装110的模拟信号以生成对应的数字信号并且将数字信号提供给传感器处理器150。传感器处理器150可以基于传感器封装110和/或ADC 115的输出而生成一个或多个信号，并且经由输入/输出（I/O）160将所生成的（一个或多个）信号提供给传感器系统102的一个或多个其它组件和/或提供给一个或多个其它设备。
传感器处理器150可以包括处理器电路，所述处理器电路配置成处理从传感器封装110和/或ADC 115接收的一个或多个传感器信号并且基于所接收的（一个或多个）传感器信号而生成一个或多个输出信号。处理器电路可以配置成控制传感器封装110的总体操作，诸如（一个或多个）传感器115的操作和/或传感器处理器150的操作。处理器电路可以配置成确定和/或限定一个或多个偏移值。偏移值可以与（一个或多个）传感器115的校准相关联。传感器处理器150可以例如是信号处理器，但是不限于此。
图2图示了针对各种气隙布置的示例磁场信号210-217的绘图200。绘图200图示了基于指示器对象105的相位所测量的磁场（B）。在该示例中，磁场信号210-217与指示器对象105和传感器封装110之间的各种气隙距离相关联。气隙距离从信号210向217增大。也就是说，信号210对应于最小气隙，而信号217对应于最大气隙。绘图200还图示了传感器封装110的切换点和真上电（TPO）阈值之间的相移（例如，相位误差）。在该示例中，TPO阈值越小，切换点之间的相移就越大。另外，TPO阈值越小，例如对于温度和/或机械变化就越敏感。
图3A和3B分别图示了针对各种气隙布置的示例磁场信号的绘图303和305。在图3A中，绘图303图示了关于目标轮105的旋转角度的X方向磁场分量（BX）的信号310-313。目标轮105的位置通过虚线308示出。信号310-313分别对应于针对具有例如0.5mm、1.0mm、1.5mm和2.0mm的气隙距离的配置的X方向磁场分量（BX），但是不限于此。
参照图3B，绘图305图示了关于目标轮105的旋转角度的Z方向磁场分量（BZ）的信号320-323。目标轮105的位置通过虚线308示出。信号320-322分别对应于针对具有例如0.5mm、1.0mm、1.5mm和2.0mm的气隙距离的配置的Z方向磁场分量（BZ），但是不限于此。
在示例性实施例中，参照图4，图示了关于目标轮105的旋转角度的磁场的角度。绘图400图示了信号410-413，所述信号410-413分别对应于针对具有例如0.5mm、1.0mm、1.5mm和2.0mm的气隙距离的配置的磁场角度，但是不限于此。在该示例中，信号410-413表示例如由经过目标轮105的传感器封装110的磁体130（例如，后偏置磁体）所生成的磁场的角度。目标轮105的位置通过虚线408示出。如图4中所示，与在图3A和3B中图示的磁场分量的幅度相比，磁场角度具有关于气隙距离的更大独立性。也就是说，当与气隙距离对磁场分量幅度的影响相比较时，气隙距离对关于目标轮105的旋转角度的磁场角度的影响较小。在示例性实施例中，磁场角度与气隙距离无关。
在示例性实施例中，传感器处理器150配置成关于目标轮105的位置确定磁场角度的切换阈值。在示例性实施例中，切换阈值是对应于目标轮105的齿部的上升缘和下降缘的磁场角度。例如，参照图4，切换阈值（即，TPO阈值）是例如40度的磁场角度，但是不限于此。在该示例中，40度的磁场角度对应于目标轮105的齿部的上升缘和下降缘，这由虚线408图示。在操作中，当分析信号410-413的值时，大于切换阈值（例如，40度）的场角度值对应于目标轮105的低谷，而小于切换阈值的场角度对应于目标轮105的齿部部分。另外，阈值处的减少磁场角度标识目标轮105的齿部的上升缘，而阈值处的增加磁场角度标识目标轮105的齿部的下降缘。通过使用磁场角度来确定目标轮105的位置，磁性传感器封装110和传感器处理器150具有改进的切换相位准确度，同时具有扭曲独立安装能力。
图5图示了根据本公开的示例性实施例的传感器系统500。传感器系统500包括传感器处理器150，所述传感器处理器150配置成接收处理从例如传感器封装110（未示出）接收的一个或多个传感器信号。例如，信号处理器150可以接收分别对应于X方向磁场分量（BX）和Z方向磁场分量（BZ）的信号502和504。
在示例性实施例中，传感器处理器150包括反正切计算器510和比较器515。反正切计算器510配置成接收X方向磁场分量（BX）信号502和Z方向磁场分量（BZ）信号504，并且基于信号502和504计算磁场角度。反正切计算器510可以对信号502和504的值执行反正切函数以计算对应于磁场角度的角度值。本公开不限于使用反正切函数来确定磁场角度，并且一个或多个实施例可以使用一个或多个其它反三角函数或其它函数来确定磁场角度。例如，传感器处理器150可以包括计算器，所述计算器配置为执行例如反正弦函数、反余弦函数和/或如将由相关技术领域中的普通技术人员所理解的一个或多个其它函数，以确定磁场角度。
在示例性实施例中，比较器515配置成比较由反正切计算器510计算的角度值与阈值520。阈值520可以对应于切换阈值（例如，如在图4中所示的40度）。切换阈值520可以被预先确定，包括通过例如一个或多个校准过程来预先确定。在示例性实施例中，切换阈值520可以取决于气隙距离，并且传感器处理器150可以配置成基于气隙距离计算切换阈值520。在示例性实施例中，阈值存储在存储器中，并且阈值520表示存储器存储介质，但是不限于此。在一个或多个实施例中，阈值520可以表示从传感器处理器150、从传感器系统500的一个或多个其它组件和/或从一个或多个外部设备供应给比较器515的阈值。
在操作中，比较器515比较切换阈值520与由反正切计算器510计算的磁场角度值，并且基于所述比较来生成输出516。例如，比较器515可以配置为在磁场角度的值大于切换阈值520时生成低信号。在该示例中，低信号对应于目标轮105的低谷。比较器515可以配置成在磁场角度的值小于切换阈值时生成高信号。在该示例中，高信号对应于目标轮105的齿部部分。
在示例性实施例中，传感器处理器150可以配置成使到反正切计算器510的输入（例如，信号502，504）中的一个或多个和/或切换阈值520偏移。例如，传感器处理器150可以包括减法器530，所述减法器530配置成从该值即Z方向磁场分量（BZ）信号504减除偏移525以生成经偏移调节的Z方向磁场分量（BZ）信号505。在该示例中，可以执行Z方向磁场分量（BZ）信号504的偏移减除以迫使供应给反正切计算器510的Z方向磁场分量（BZ）的值为正。
图6图示了根据本公开的示例性实施例的传感器系统600。传感器系统600包括传感器处理器150，所述传感器处理器150配置成接收处理例如从传感器封装110（未示出）接收的一个或多个传感器信号。例如，信号处理器150可以接收分别对应于X方向磁场分量（BX）、Y方向磁场分量（BY）和Z方向磁场分量（BZ）的信号502、503和504。在该示例中，传感器系统600是三维（3D）传感器。
在示例性实施例中，传感器处理器150包括反正切计算器510、比较器515和平方计算器605。平方计算器605配置成接收X方向磁场分量（BX）信号502和Y方向磁场分量（BY）信号503，并且基于信号502和503计算平方和。在示例性实施例中，平方计算器605配置成计算满足以下等式的平方和Q：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
其中X是在X方向上的磁场分量的值，并且Y是在Y方向上的磁场分量的值。
在示例性实施例中，反正切计算器510配置成接收来自平方和计算器605的平方和值（例如，平方和Q）和Z方向磁场分量（BZ）信号504（或者经偏移校正的信号505），并且基于平方和值以及信号504/505来计算磁场角度。反正切计算器510可以对平方和值以及信号504的值执行反正切函数以计算对应于磁场角度的角度值。再次，本公开不限于使用反正切函数来确定磁场角度，并且一个或多个实施例可以使用一个或多个其它函数来确定磁场角度。例如，传感器处理器150可以包括计算器，所述计算器配置成例如执行反正弦函数、反余弦函数和/或如将由相关技术领域中的普通技术人员所理解的一个或多个其它函数，以确定磁场角度。
在传感器系统600中，X和Y方向的磁场分量的平方和的实现为传感器600提供扭曲独立安装操作。在该示例中，所感测的磁场分量可以独立于传感器封装110的旋转位置106。例如，如果传感器封装110在X-Y平面中的第一位置处取向成诸如关于X轴的零度（传感器封装110的正面面对X轴），则Y方向磁场分量将为零并且X方向磁场分量将对应于沿目标轮105的旋转方向的磁场。在传感器封装110旋转90度以沿Y轴取向的第二位置中，X方向磁场分量将为零并且Y方向磁场分量将对应于沿目标轮105的旋转方向的磁场。在该示例中，如果传感器封装110曾定位在45度（旋转到X轴和Y轴之间的中间位置），则X方向磁场分量和Y方向磁场分量将各自对应于沿目标轮105的旋转方向的磁场的一半。
另外，使用基于平方和值与Z方向的磁场分量所计算的磁场角度，磁性传感器封装110和传感器处理器150具有改进的切换相位准确度，同时具有扭曲独立安装。
类似于图5的传感器系统500，比较器515可以配置成比较由反正切计算器510计算的角度值与阈值520。阈值520可以对应于切换阈值（例如，如在图4中所示的40度）。切换阈值520可以被预先确定，包括通过例如一个或多个校准过程来预先确定。在示例性实施例中，切换阈值520可以取决于气隙距离，并且传感器处理器150可以配置成基于气隙距离来计算切换阈值520。例如，传感器处理器150可以配置成基于传感器封装110和目标轮105之间的气隙距离来计算阈值和/或调节先前确定的阈值。
在操作中，比较器515比较切换阈值520和由反正切计算器510计算的磁场角度值，并且基于所述比较来生成输出516。例如，比较器515可以配置为在磁场角度的值大于切换阈值时生成低信号。在该示例中，低信号对应于目标轮105的低谷。比较器515可以配置为在磁场角度的值小于切换阈值时生成高信号。在该示例中，高信号对应于目标轮105的齿部部分。
在示例性实施例中，传感器处理器150可以配置成使提供给平方计算器605和/或反正切计算器510的输入（例如，信号502-504）中的一个或多个和/或切换阈值520偏移。例如，传感器处理器150可以包括减法器530，所述减法器530配置成从该值即Z方向磁场分量（BZ）信号504减除偏移525以生成经偏移调节的Z方向磁场分量（BZ）信号505。在该示例中，可以执行Z方向磁场分量（BZ）信号504的偏移减除以迫使供应给反正切计算器510的Z方向磁场分量（BZ）的值为正。
在示例性实施例中，传感器处理器150配置为计算X方向磁场分量（BX）502、Y方向磁场分量（BY）503和Z方向磁场分量（BZ）504的另一个平方和以生成幅度相关因子。传感器处理器150可以进一步配置成基于幅度相关因子来调节由反正切计算器510计算的磁场角度。在该示例中，尽管没有在图6中图示，但是平方计算器605可以配置成还接收Z方向磁场分量（BZ）504并且基于X方向磁场分量（BX）502、Y方向磁场分量（BY）503和Z方向磁场分量（BZ）504来计算其它平方和。在示例性实施例中，其它平方和也可以提供给反正切计算器510，并且反正切计算器510可以配置成基于X方向磁场分量（BX）502和Y方向磁场分量（BY）503来调节由反正切计算器510计算的磁场角度。
图7图示了根据本公开的示例性实施例的传感器系统700。传感器系统700类似于传感器系统600，并且包括传感器处理器150，所述传感器处理器150配置成接收处理例如从传感器封装110（未示出）接收的一个或多个传感器信号。例如，信号处理器150可以接收分别对应于X方向磁场分量（BX）、Y方向磁场分量（BY）和Z方向磁场分量（BZ）的信号502、503和504。在该示例中，传感器系统700是三维（3D）传感器。
在示例性实施例中，传感器处理器150包括反正切计算器510、第一比较器515、平方计算器605、第二比较器715、第二切换阈值720和复用器（MUX）710。出于简便起见，可能在下文已省略对反正切计算器510、第一比较器515和平方计算器605的讨论中的一些或全部。
在示例性实施例中，平方计算器605、反正切计算器510和第一比较器515配置成基于磁场角度（向MUX 710）协作地提供代表目标轮105的特性（例如，位置、运动、旋转速度等）的输出信号，这与参照图6描述的示例性实施例类似。
如在图7中所图示，传感器系统700可以进一步包括第二比较器715，所述第二比较器715配置为基于Z方向磁场分量（BZ）的值来生成代表目标轮105的特性的输出信号。如在下文详细地解释，MUX 710可以配置成在比较器515和比较器715的输出之间选择作为传感器系统700的输出725。
在示例性实施例中，比较器715配置成接收Z方向磁场分量（BZ）的值以及来自第二切换阈值720的阈值。比较器715配置成比较Z方向磁场分量（BZ）的值与第二切换阈值并且基于所述比较来生成输出。然后将该输出提供给复用器710。在示例性实施例中，比较器715和比较器515是相同类型的比较器和/或在功能上等同，但是不限于这样的配置。在其它实施例中，比较器515和715可以不同。
在该示例中，阈值720可以对应于磁场阈值。阈值720可以被预先确定，包括通过例如一个或多个校准过程来预先确定。在示例性实施例中，切换阈值720可以取决于气隙距离，并且传感器处理器150可以配置成基于气隙距离来计算切换阈值720。
在操作中，比较器715比较切换阈值720和Z方向磁场分量（BZ）的值，并且基于所述比较来生成输出。例如，比较器715可以配置为在Z方向磁场分量（BZ）的值大于切换阈值时生成低信号。在该示例中，低信号对应于目标轮105的低谷。比较器515可以配置为在磁场角度的值小于切换阈值时生成高信号。在该示例中，高信号对应于目标轮105的齿部部分。在示例性实施例中，传感器处理器150可以配置成基于由反正切计算器510所计算的磁场角度来调节阈值720。
在示例性实施例中，复用器（MUX）710配置成接收比较器515和比较器715的输出，并且将输出之一选择性地输出作为输出725。在示例性实施例中，MUX 710可以配置成基于例如传感器系统700的操作模式而在比较器515和715的输出之间进行选择。
在示例性实施例中，通过MUX 710的选择可以是基于目标轮105的旋转速度。例如，当旋转速度小于或等于旋转速度阈值时，MUX 710可以选择比较器515的输出。当旋转速度大于旋转速度阈值时，MUX 710可以选择比较器715的输出。在该示例中，在较低的旋转速度操作中，使用磁场角度来确定目标轮的位置提供了改进的切换相位准确度。在较高的旋转速度操作中，选择使用Z方向磁场分量（BZ）的值提供了增大的抖动补偿，同时确保比较器715的采样分辨率对于较高的旋转速度而言是足够的。
在示例性实施例中，基于传感器系统700的操作模式，在确定目标轮105的特性中没有使用的传感器系统的组件可以例如进入减少的功率模式、休眠模式或者断电。例如，当比较器515的输出由MUX 710选择为输出725时，比较器715可以进入减少的功率模式等。类似地，当比较器715由MUX 710选择为输出725时，以下中的一个或多个可以进入减少的功率模式等：平方计算器605、反正切计算器510和比较器515。
结论
具体实施例的前面描述将如此全面地揭示本公开的一般本性，使得其他人可以通过应用本领域技能内的知识而针对各种应用容易地修改和/或适配这样的具体实施例，而没有过度实验并且没有脱离本公开的一般概念。因此，基于本文中呈现的教导和指导，这样的适配和修改旨在处于所公开的实施例的等同方案的含义和范围内。要理解到，本文中的短语或术语是用于描述而非限制的目的，使得本说明书的术语或短语要由技术人员依照该教导和指导来解释。
在说明书中对“一个实施例”、“实施例”和“示例性实施例”等的参考指示所描述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但是每一个实施例可能未必包括该特定特征、结构或特性。此外，这样的短语未必是指相同的实施例。另外，当结合实施例描述特定特征、结构或特性时，认为：与其它实施例结合影响这样的特征、结构或特性是在本领域技术人员的知识之内，不管是否明确地描述。
本文中描述的示例性实施例提供用于说明性目的，并且不是限制性的。其它示例性实施例是可能的，并且可以对示例性实施例做出修改。因此，说明书不意为限制本公开。相反，本公开的范围仅依照所附的权利要求及其等同方案来限定。
实施例可以实现在硬件（例如，电路）、固件、软件或其任何组合中。实施例还可以实现为存储在机器可读介质上的指令，所述指令可以由一个或多个处理器读取和执行。机器可读介质可以包括用于以由机器（例如，计算设备）可读取的形式存储或传送信息的任何机构。例如，机器可读介质可以包括只读存储器（ROM）；随机存取存储器（RAM）；磁盘存储介质；光学存储介质；闪存设备；电气、光学、声学或其它形式的传播信号（例如，载波、红外信号、数字信号等）以及其它机器可读介质。另外，固件、软件、例程、指令在本文中可以描述为执行某些动作。然而，应当领会到：这样的描述仅仅为了方便，并且这样的动作事实上由计算设备、处理器、控制器或其它设备执行该固件、软件、例程、指令等而产生。另外，任何实现变形可以由通用计算机实施。
出于该讨论的目的，术语“处理器电路”应当理解为（一个或多个）电路、（一个或多个）处理器、逻辑、代码或其组合。例如，电路可以包括模拟电路、数字电路、状态机逻辑、其它结构电子硬件或其组合。处理器可以包括微处理器、数字信号处理器（DSP）或其它硬件处理器。处理器可以“硬编码”有指令以根据本文中描述的实施例执行（一个或多个）对应的功能。可替换地，处理器可以访问内部和/或外部存储器以检索存储在存储器中的指令，所述指令在由处理器执行时执行与处理器相关联的（一个或多个）对应功能和/或与在其中包括处理器的组件的操作有关的一个或多个功能和/或操作。

Claims (24)

1.一种传感器系统，包括：
传感器，配置为感测磁场分量并基于所感测的磁场分量生成对应的磁场分量信号；
角度检测器，配置为基于来自传感器的磁场分量信号的第一子集计算磁场角度；
第一比较器，配置为比较来自角度检测器的磁场角度和第一阈值，以生成第一检测信号；
第二比较器，配置为比较来自传感器的第二磁场分量子集和第二阈值，以生成第二检测信号；和
选择器，配置为基于目标对象的运动特性在第一和第二检测信号之间进行选择，以选择性地输出第一和第二检测信号从而检测目标对象的一个或多个边缘。
2.权利要求1所述的传感器系统，其中：
第一磁场分量子集包括第一、第二磁场和第三磁场分量；并且
第二磁场分量子集仅包括第三磁性分量。
3.权利要求1所述的传感器系统，其中：
第一磁场分量子集包括第一和第二磁场分量；
传感器系统还包括平方和计算器，所述平方和计算器配置为计算第一磁场分量和第二磁场分量的平方和；和
角度检测器配置为基于所述平方和计算磁场角度。
4.权利要求3所述的传感器系统，其中：
第一磁场分量在第一方向上延伸，目标对象配置为沿第一方向移动经过传感器；
第二磁场分量在与第一方向正交的第二方向上延伸，传感器设置在由第一和第二方向限定的平面中。
5.权利要求3所述的传感器系统，其中：
第一磁场分量子集还包括第三磁场分量；并且
角度检测器配置为基于平方和以及第三磁场分量来计算磁场角度。
6.权利要求5所述的传感器系统，其中：
第一磁场分量在第一方向上延伸，目标对象配置为沿第一方向移动经过传感器；
第二磁场分量在与第一方向正交的第二方向上延伸，传感器设置在由第一和第二方向限定的平面中；并且
第三磁场分量在与第一方向和第二方向正交的第三方向上延伸，传感器在第三方向上与目标对象隔开。
7.权利要求1所述的传感器系统，其中：
第一磁场分量子集包括第一、第二和第三磁场分量；
传感器系统还包括平方和计算器，所述平方和计算器配置成计算第一磁场分量和第二磁场分量的平方和；以及
角度检测器配置成：基于所述平方和以及第三磁场分量来计算反三角值；以及基于所述反三角值来计算磁场角度。
8.权利要求7所述的传感器系统，其中角度检测器配置为基于所述平方和以及第三磁场分量来执行反正切计算以计算所述反三角值。
9.权利要求1所述的传感器系统，其中第二阈值是基于磁场角度可调节的。
10.一种传感器系统，包括：
传感器，配置为感测第一、第二和第三磁场分量并且基于所感测的第一、第二和第三磁场分量而生成对应的第一、第二和第三磁场分量信号；
角度计算器，配置为基于来自传感器的第一和第二磁场分量信号计算磁场角度；
传感器处理器，配置为基于目标对象的运动特性来确定传感器系统正在操作第一操作模式和第二操作模式中的哪一个，并且生成与所确定的操作模式相对应的模式信号；和
复用器，配置为基于以下来选择性地生成输出信号：
当模式信号指示传感器系统正在第一操作模式下操作时的所计算的磁场角度；和
当模式信号指示传感器系统正在第二操作模式下操作时的仅第三磁场分量，其中输出信号对应于目标对象的检测到的一个或多个边缘。
11.权利要求10所述的传感器系统，还包括：
第一比较器，配置为将磁场角度与第一阈值进行比较以生成第一检测信号；和
第二比较器，配置为将第三磁场分量与第二阈值进行比较以生成第二检测信号，其中所述复用器配置为基于以下来生成输出信号：
第一操作模式下的第一检测信号，和
第二操作模式下的第二检测信号。
12.权利要求10所述的传感器系统，其中，检测所述一个或多个边缘包括确定以下中的至少一个：
目标对象相对于传感器的位置；
目标对象相对于传感器的移动方向；以及
目标对象的齿部或间隙部分的接近性。
13.权利要求10所述的传感器系统，进一步包括平方和计算器，所述平方和计算器配置为计算第一磁场分量信号和第二磁分量信号的平方和，其中角度检测器配置为基于所述平方和计算磁场角度。
14.权利要求13所述的传感器系统，其中：
第一磁场分量在第一方向上延伸，目标对象配置为沿第一方向移动经过传感器；
第二磁场分量在与第一方向正交的第二方向上延伸，传感器设置在由第一和第二方向限定的平面中。
15.权利要求13所述的传感器系统，其中角度检测器配置为基于所述平方和以及第三磁场分量来计算磁场角度。
16.权利要求15所述的传感器系统，其中：
第一磁场分量在第一方向上延伸，目标对象配置为沿第一方向移动经过传感器；
第二磁场分量在与第一方向正交的第二方向上延伸，传感器设置在由第一和第二方向限定的平面中；并且
第三磁场分量在与第一方向和第二方向正交的第三方向上延伸，传感器在第三方向上与目标对象隔开。
17.权利要求10所述的传感器系统，其中，
传感器系统还包括平方和计算器，所述平方和计算器配置为计算第一磁场分量和第二磁分量的平方和；以及
角度检测器配置为：基于所述平方和以及第三磁场分量来计算反三角值；以及基于所述反三角值来计算磁场角度。
18.权利要求17所述的传感器系统，其中角度检测器配置为基于所述平方和以及第三磁场分量来执行反正切计算以计算所述反三角值。
19.权利要求10所述的传感器系统，其中：
第一磁场分量在第一方向上延伸，目标对象配置为沿第一方向移动经过传感器；
第二磁场分量在与第一方向正交的第二方向上延伸，传感器设置在由第一和第二方向限定的平面中；并且
第三磁场分量在与第一方向和第二方向正交的第三方向上延伸，传感器在第三方向上与目标对象隔开。
20.权利要求11所述的传感器系统，其中第二阈值是基于磁场角度可调节的。
21.一种传感器系统，包括：
传感器，配置为感测第一，第二和第三磁场分量并基于所感测的第一，第二和第三磁场分量生成对应的第一、第二和第三磁场分量信号；以及
计算器电路，配置为计算第一磁场分量信号和第二磁分量信号的平方和；
角度检测电路，配置为基于所述平方和以及第三磁场分量，使用反三角函数来计算磁场角度；和
复用器，配置为：基于目标对象的运动特性在所计算的磁场角度和第三磁场分量之间进行选择；并且基于所述选择生成输出信号，所述输出信号对应于目标对象的检测到的一个或多个边缘。
22.权利要求21所述的传感器系统，其中：
计算器电路配置为计算第一磁场分量信号，第二磁分量信号和第三磁场分量信号的第二平方和；和
角度检测电路配置为基于所述第二平方和来调节所计算的磁场角度。
23.根据权利要求21所述的传感器系统，其中所述运动特性是所述目标对象的旋转速度。
24.根据权利要求10所述的传感器系统，其中对在所述第一操作模式下所述目标对象的所述一个或多个边缘的确定具有比对在所述第二操作模式下所述目标对象的所述一个或多个边缘的确定更高的准确度。
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