CN109690253B - 用于配置具有多圈传感器的传感器系统的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于配置传感器系统，传感器系统包括至少一个例如布置在电路板上并基于GMR效应工作的多圈传感器，和布置在相对至少一个多圈传感器可旋转的构件上并引起磁场的传感器磁体。为了能够使多圈传感器和传感器磁体彼此匹配而不受机械公差的影响，在传感器系统尚未布置在构件周围的制造步骤期间，布置代表传感器磁体的参考磁体，以在相对构件的预定磁场中调节至少一个多圈传感器的预定工作范围，在至少一个多圈传感器和参考磁体之间确定取决于至少一个多圈传感器的功能的几何关系，在所述传感器系统之间确定取决于所述至少一个多转传感器的功能的几何关系，并且该预定工作范围根据所述几何关系来确定并且在组装多圈传感器和构件期间来调整。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于配置传感器系统的方法，该传感器系统包括至少一个基于GMR效应工作的多圈传感器，和布置在相对所述至少一个多圈传感器可旋转的构件上的、引起磁场的传感器磁体。
背景技术
通用的多圈传感器依据GMR(巨磁阻)效应工作，并且能够检测相对多圈传感器可旋转的构件(例如轴)的大量转数。为此，在构件上安装传感器磁体，传感器的磁场作用在多圈传感器上。例如由DE 10 2015 121 097 A1已知具有至少一个多圈传感器的传感器系统，特别用于控制摩擦离合器。
在这种情况下，多圈传感器对由传感器磁体调节的磁场的变化敏感地做出反应，从而由于在支承传感器磁体的构件和多圈传感器之间机械公差可能出现功能故障。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于配置具有多圈传感器的传感器系统的方法，该方法在很大程度上与机械公差无关。
所提出的方法用于配置传感器系统，该传感器系统包括至少一个例如布置在电路板上并基于GMR效应工作的多圈传感器，以及布置在相对所述至少一个多圈传感器可旋转的构件上，例如轴上的、并引起磁场的传感器磁体。传感器系统例如能够用于确定机电离合器致动器的转数。例如，能够确定离合器致动器的螺杆的转数、或其行程、或在该螺杆上可移动的螺母的行程。
为了借助相对于构件的预定磁场调节至少一个多圈传感器的预定工作范围，在尚未将传感器系统布置在构件周围的制造步骤中布置表示传感器磁体的参考磁体。为此，例如可以提供相应的例如自动化的设备，其允许多圈传感器和参考磁体之间的能可变调节的距离。在至少一个多圈传感器和参考磁体之间根据至少一个多圈传感器的功能确定几何关系，并且可选地存储。根据所确定的几何关系，多圈传感器的预定的工作范围在安装状态下来确定，并且在组装传感器元件和至少一个多圈传感器之间的构件和电路板期间来调节。
至少一个多圈传感器和参考磁体之间的几何关系能够借助至少一个多圈传感器在电路板上的位移、电路板的位移、和/或参考磁体的位移来确定。例如，在设备中固定地容纳具有多圈传感器的电路板，并且参考磁体移位。备选地，参考磁体能够被固定地容纳在设备中，并且电路板能够移位或多圈传感器能够在电路板上移位。在这种情况下，几何关系能够通过参考磁体和至少一个多圈传感器之间相对彼此的轴向位移和/或径向位移来确定。在轴向运动和径向运动中，能够包括沿着多圈传感器的轴向位移轴线、相对于参考磁体的角度偏移。
根据本方法的一个有利的实施方案，至少一个多圈传感器和参考磁体之间的位移沿着回路进行，其中，这个或多个相同的或重复的回路在参考磁体的两个极端的磁场状态之间，即对于至少一个多圈传感器的功能过强和过弱的磁场之间，借助至少一个多圈传感器和参考磁体的相对位移来调节。在这种情况下，能够确定两个磁场状态之间的几何关系。
移位能够这样进行，使得在所述磁场状态的至少一者上调节出至少一个多圈传感器的故障，并且由此确定几何关系中的至少一个几何参考位置，并且在传感器系统的组装状态下被传递到传感器磁体的相对至少一个多圈传感器的定位单元上。为此，所确定的参考位置在传感器磁体处移位预定量。这说明，传感器磁体被调整到在两个磁场状态之间的公差范围内。
所提出的方法能够这样执行，使得至少一个多圈传感器的几何关系在与转数相关的基本位置上被确定。备选地，至少一个多圈传感器的几何关系在预定转数处被存储，例如，在多圈传感器的测量范围的任意点处被存储，其中，相应的位置也同样被存储，并且至少一个多圈传感器在相同转数及测量范围的位置情况下与部件连接。
所提出的方法还用于调整传感器系统，其中除了一个或多个多圈传感器，还另外配有旋转角度传感器，例如360°传感器。在这种情况下，能够借助于旋转角度传感器评估至少一个多圈传感器的几何关系。备选地，能够借助本方法检测旋转角度传感器的功能。
换句话说，所提出的方法使得能够在尽可能绕开传感器系统的机械公差的情况下，相对于传感器磁体定位多圈传感器。在这种情况下，特别地，传感器系统的设计或调整，例如多圈传感器和传感器磁体之间的几何关系，不是由装配组件中的公差链确定的。多圈传感器和传感器磁体之间的距离由多圈传感器的功能范围确定，其可选地在组装之前确定和适配。在这种情况下，相应配备的用于确定距离和用于组装的装置能够是相同的。这说明，多圈传感器本身用作测试标准。由于不能测量和评估绝对磁场，因此能够有利地在测试周期内检测该功能。在该测试周期内，例如可以确定这样的位置，多圈传感器从该位置起由于过强的磁场产生故障。备选地，能够确定极限位置，直到该极限位置都必须确保多圈传感器的功能。根据这些所确定的位置，能够将多圈传感器调整在较窄的公差范围内。
在这种情况下，传感器系统包括单个或多个多圈传感器，并且必要时包括其他传感器。多圈传感器根据具有磁畴的GMR效应工作，磁畴对应于轴向的行程轴线的整个转数的过渡，其中，在电源电压损失的情况下保持接收转数信息。因此，多圈传感器能够被认为是绝对测量传感器。
畴壁的产生是由外部磁场造成的。由于这种测量原理，该磁场必须位于传感器特定的磁场窗口中。如果磁场太弱，则没有畴壁移位。如果磁场太强，则任意产生畴壁。在这两种情况下，都不再保证传感器功能。由此，可以导出以下工作范围：
Bmin<工作范围<Bmax。
传感器磁体的位置能够这样相应地选择，使得多圈传感器总是处于磁场窗口内。因此，传感器磁体和多圈传感器之间的轴向和直径方向或者说径向的位置公差会对工作范围产生影响。
传感器系统能够由不同的模块组成，例如电路板和机械部件，电路板包含各种传感器、但包括至少一个多圈传感器，机械部件例如是应当检测其旋转信息或轴向行程信息的构件。
在组装两个模块时，必须确保传感器磁体具有相对于多圈传感器的、决定传感器功能的精确位置。
具体实施方式
以下描述了一种避开模块之间的机械公差的有利方法。在这种情况下，应当将替换后来组装的传感器磁体的参考磁体布置在预定的、能够可变地调节的位置上，并且多圈传感器的功能借助测试程序来检测。在组装传感器磁体后，借助参考磁体获得的数据被传送到传感器磁体。
在这种情况下，以这样的长度改变参考磁体的位置，直到多圈传感器出现故障。
如果已知参考磁体的导致功能故障的位置，则能够确定位置或工作范围，其中有利地布置传感器磁体以确保多圈传感器的功能。该位置或工作范围能够根据最大或最小磁场的上限或下限处在预定的安全距离上。因此，这样对准传感器磁体，使得多圈传感器位于磁工作点处。
详细地，参考磁体和传感器磁体例如根据以下测试程序来达到相同的磁场强度：
-参考磁体在设备中以朝向多圈传感器的预定轴向尺寸来定位。
-参考磁体在规定的回路内轴向移动，并检测多圈传感器的功能。
-在多圈传感器的给定功能情况下，参考磁体移动另外的轴向距离。传感器由此受更强或更弱的磁场。
-改变轴向距离，直到多圈传感器在最小或最大磁场状态下发生故障或达到预定的极限功能。
-如果发生故障或达到极限功能，则确定并存储多圈传感器和参考磁体之间的轴向距离以及位置。由所确定的距离来确定用于工作范围的最佳距离或公差范围。
-通过本程序，能够基于功能故障或相对于最大或最小磁场状态的两个位置分别确定单个位置。
-根据所确定的位置，传感器系统的模块(即传感器磁体和多圈传感器)组合并组装到一起，并且模块之间的特定位置以与其他机械部件公差无关的方式调整。在此，传感器磁体这样定位，使得无需进一步测试即可确保传感器功能。因此，传感器磁体的位置不仅仅机械地在整个公差链上调节，而是直接通过多圈传感器的功能来调节。由此可以将装配公差最小化。
-可选地，传感器磁体的位置能够通过附加地安装在电路板上的第二传感器检测。例如，在此能够将例如霍尔传感器用作360°角度传感器及旋转角度传感器。在这种情况下，可以根据这些传感器的测量信号评估所确定的磁场或传感器磁体与具有多圈传感器的电路板之间的距离。由此能够
1.评估传感器磁体的距离，以及
2.提供360°角度传感器的功能检测和安装两个传感器的电路板的功能检测。
Claims (15)
1.一种用于配置传感器系统的方法，所述传感器系统包括至少一个基于GMR效应工作的多圈传感器，和布置在相对至少一个多圈传感器可旋转的构件上的、引起磁场的传感器磁体，其特征在于，为了在相对于所述构件的预定磁场中调节至少一个多圈传感器的预定工作范围，在所述传感器系统尚未布置在所述构件周围的制造步骤期间，布置表示传感器磁体的参考磁体，在至少一个多圈传感器和所述参考磁体之间确定取决于至少一个多圈传感器的功能的几何关系，并且所述预定工作范围根据所述几何关系来确定并且在组装所述多圈传感器和所述构件期间来调节。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，至少一个多圈传感器和所述参考磁体之间的几何关系借助至少一个多圈传感器在包括其的电路板上的位移、所述电路板的位移、和/或所述参考磁体的位移来确定。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述几何关系通过参考磁体和至少一个多圈传感器之间的相对的轴向位移和/或径向位移来确定。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，至少一个多圈传感器和所述参考磁体之间的位移沿着回路进行，所述回路在所述参考磁体的、对于至少一个多圈传感器的功能过强和/或过弱的磁场之间借助至少一个多圈传感器和参考磁体的相对位移来调节，其中，所述几何关系相对至少一个磁场状态隔开或被确定所述磁场状态之间。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，位移这样进行，使得至少一个多圈传感器的故障被调节在所述磁场状态的至少一者上，并且所述几何关系的至少一个几何参考位置由此确定并且在所述传感器系统的组装状态下被传输到所述传感器磁体相对于至少一个多圈传感器的定位单元上。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述传感器磁体被调整到两个磁场状态之间的公差范围内。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个多圈传感器的几何关系在与转数相关的基本位置上被确定。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，至少一个多圈传感器的几何关系在预定转数处被存储，并且至少一个多圈传感器在相同转数的情况下与所述构件连接。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在具有附加的旋转角度传感器的传感器系统中，借助于所述旋转角度传感器评估至少一个多圈传感器的几何关系。
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在具有附加的旋转角度传感器的传感器系统中，借助于所述旋转角度传感器评估至少一个多圈传感器的几何关系。
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在具有附加的旋转角度传感器的传感器系统中，借助于所述旋转角度传感器评估至少一个多圈传感器的几何关系。
12.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在具有附加的旋转角度传感器的传感器系统中，借助于所述方法检测旋转角度传感器的功能。
13.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在具有附加的旋转角度传感器的传感器系统中，借助于所述方法检测旋转角度传感器的功能。
14.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在具有附加的旋转角度传感器的传感器系统中，借助于所述方法检测旋转角度传感器的功能。
15.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在具有附加的旋转角度传感器的传感器系统中，借助于所述方法检测旋转角度传感器的功能。
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