CN109959396A - 多圈计数器传感器 - Google Patents

多圈计数器传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN109959396A
CN109959396A CN201811574289.2A CN201811574289A CN109959396A CN 109959396 A CN109959396 A CN 109959396A CN 201811574289 A CN201811574289 A CN 201811574289A CN 109959396 A CN109959396 A CN 109959396A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic
lineation
domain wall
turn
bilge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811574289.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109959396B (zh
Inventor
J·齐默
T·贝弗
C·科格勒
H·W·屈梅尔
S·卢贝
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Publication of CN109959396A publication Critical patent/CN109959396A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109959396B publication Critical patent/CN109959396B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/091—Constructional adaptation of the sensor to specific applications
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06M—COUNTING MECHANISMS; COUNTING OF OBJECTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06M1/00—Design features of general application
    • G06M1/08—Design features of general application for actuating the drive
    • G06M1/10—Design features of general application for actuating the drive by electric or magnetic means
    • G06M1/102—Design features of general application for actuating the drive by electric or magnetic means by magnetic or electromagnetic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D2205/00—Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
    • G01D2205/20—Detecting rotary movement
    • G01D2205/26—Details of encoders or position sensors specially adapted to detect rotation beyond a full turn of 360°, e.g. multi-rotation
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/02—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using mechanical means
    • G01D5/06—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using mechanical means acting through a wall or enclosure, e.g. by bellows, by magnetic coupling
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/16—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying resistance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/06—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using galvano-magnetic devices
    • G01R33/07—Hall effect devices
    • G01R33/072—Constructional adaptation of the sensor to specific applications

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

示例多圈计数器(MTC)传感器包括磁条带，该磁条带包括：畴壁发生器，该畴壁发生器位于磁条带的第一端处，其中该畴壁发生器将在磁条带中生成至少一个畴壁，该至少一个畴壁被配置为基于由磁体产生的磁场而传播，其中该至少一个畴壁的位置指示磁体的磁场的转数，该转数用于指示所述磁场的完全旋转的一个或多个预定义部分；端尖，该端尖位于磁条带的第二端处，其中磁条带的第二端与第一端相对；以及多个重叠的条带圈，该多个重叠的条带圈在磁条带中产生多个交叉部。

Description

多圈计数器传感器
相关申请
本申请根据35U.S.C.§119要求于2017年12月22日提交的美国临时专利申请第62/609,695号的优先权，该申请的内容通过引用全部并入本文。
背景技术
多圈计数器(MTC)传感器可以被用于确定由磁体(例如，被附接至可旋转对象或者被形成为可旋转对象的一部分的磁体)产生的外部旋转磁场的转数目(例如，磁场的完全或部分旋转的数目)。MTC传感器可以是基于磁阻(MR)的传感器(例如，隧道磁阻(TMR)传感器、巨磁阻(GMR)传感器)。在一些实例中，MTC传感器可以包括畴壁发生器，该畴壁发生器在MTC传感器的磁化条带上生成畴壁。MTC传感器的磁条带上的畴壁的位置可以被用于对外部磁场的转动数目进行计数。
发明内容
根据一些实施方式，多圈计数器(MTC)传感器可以包括磁条带，该磁条带包括：畴壁发生器，该畴壁发生器位于磁条带的第一端处，其中畴壁发生器是用于在磁条带中生成至少一个畴壁，该至少一个畴壁被配置为基于由磁体产生的磁场而传播，其中至少一个畴壁的位置指示磁体的磁场的转数，该转数用于指示磁场的完全旋转的一个或多个预定义部分；端尖，该端尖位于磁条带的第二端处，其中磁条带的第二端与第一端相对；以及多个重叠的条带圈，该多个重叠的条带圈在磁条带中产生多个交叉部。
根据一些实施方式，多圈计数器(MTC)传感器可以包括磁条带，该磁条带包括：畴壁发生器，该畴壁发生器位于磁条带的第一端处，其中畴壁发生器是将在磁条带中生成至少一个畴壁，该至少一个畴壁被配置为基于由磁体产生的磁场而传播，其中至少一个畴壁的位置指示磁体的磁场的转数，该转数用于指示磁场的完全旋转的一个或多个预定义部分；端尖，该端尖位于磁条带的第二端处，其中磁条带的第二端与第一端相对；以及多个相位延迟弯部，该多个相位延迟弯部用于基于外部磁场的旋转使得相对于外部磁场的定向而延迟至少一个畴壁的传播。
根据一些实施方式，多圈计数器(MTC)传感器可以包括磁条带，该磁条带包括：畴壁发生器，该畴壁发生器位于磁条带的第一端处；端尖，该端尖位于磁条带的第二端处，其中磁条带的第二端与第一端相对；以及多个条带圈，该多个条带圈在畴壁发生器与端尖之间。并且，多圈计数器(MTC)传感器可以包括集成磁集中(IMC)层，该集成磁集中层被配置在磁条带的至少一部分与产生磁场的磁体之间，其中IMC是用于降低磁场的强度以使MTC传感器能够基于检测由磁场引起的、畴壁在磁条带中的移动来对磁体的旋转的数目进行计数。
附图说明
图1A至图1D是本文描述的示例实施方式的概述的图；
图2是本文描述的系统和/或方法可以在其中被实施的示例环境的图；
图3是被包括在图2的示例环境中的多圈计数器传感器的示例元件的图；
图4是本文描述的多圈计数器传感器的示例实施方式的图；
图5包括可以被实施在本文描述的多圈计数器传感器中的相位延迟弯部的示例实施方式的图；
图6是可以被实施在本文描述的多圈计数器传感器中的条带收窄部的示例实施方式的图；以及
图7A至图7C是本文描述的多圈计数器传感器的示例实施方式的图。
具体实施方式
示例实施方式的以下详细描述参照附图。不同附图中的相同附图标记可以表示相同或类似的元件。
在一些实例中，MTC传感器(诸如，基于MR的角度传感器)可以包括磁条带和在磁条带上生成畴壁的畴壁发生器(DWG)。DWG可以包括被附接至磁条带或者被形成为磁条带的一部分的导电材料。在一些情况下，DWG可以具有比磁条带的尺寸(例如，宽度)更大的尺寸(例如，更大的宽度或直径)。DWG可以在磁条带内生成畴壁以使MTC传感器能够确定可旋转对象的转数。例如，基于畴壁在磁条带内的位置和/或被连接至可旋转对象的磁体的磁场的方向，MTC传感器可以确定转数。如本文所使用的，转数可以指代从起始位置的转数目(例如，在任一方向(顺时针方向或逆时针方向)上)。在一些实施方式中，转数可以指示由MTC传感器感测的磁场的完全旋转的一个或多个预定义部分。在一些实施方式中，转数可以被配置为根据预定义部分的进一步预定义的倍数指示磁场的一次或多次完全旋转。因此，转数可以是逆时针方向的两转、顺时针方向的一转半等。
在一些实例中，MTC传感器的磁条带可以被形成为在磁条带的一端处包括DWG并且在磁条带的与DWG相对的一端处包括端尖。在这种实例中，具体地，磁条带在端尖处的形状各向异性(例如，由于制造公差)可能会阻止MTC传感器准确地对由MTC传感器感测的外部磁场的转数进行感测和/或计数。例如，磁条带的不完全性和/或不均匀性可能会干扰与外部磁场的移动相对应的沿着磁条带的畴壁的预期移动，从而导致外部磁场的转数不准确或无法确定。
本文描述的一些实施方式提供了一种MTC传感器，该MTC传感器具有考虑了磁条带的不完全性和/或不均匀性的集成磁集中(IMC)层。IMC层可以减少在不期望的位置处(诸如，在磁条带的端尖处(由于端尖的形状各向异性))生成畴壁的可能性，从而提高确定转数的准确性。在一些实施方式中，MTC传感器中的IMC层可以被配置为被置于磁体与磁条带的端尖之间、磁条带的一部分(例如，不包括DWG的一部分)之上和/或整个磁条带之上。
此外，在许多情况下，MTC传感器的磁条带可以围绕MTC传感器的磁条带的中心以螺旋形(例如，方形螺旋形)形成(例如，被弯曲、被布置等)。因此，MTC传感器能够进行计数的外部磁场的转数目(即，产生外部磁场的磁体的转数)越多，被包括在螺旋磁条带中的条带圈(例如，磁条带的圈)的数目越多。针对包括螺旋磁条带的MTC传感器，磁条带被形成为使得：当从螺旋磁条带的内部条带圈分接(例如，电压分接)到螺旋磁条带的外部条带圈时，螺旋磁条带的中心与磁条带的每个条带圈之间的距离增大(即，磁条带的包括磁条带围绕螺旋磁条带的中心旋转的每个部分)。考虑到半桥根据在螺旋磁条带的条带圈的位置处的电压分接而被形成，与螺旋磁条带的内部条带圈的距离以及与螺旋磁条带的外部条带圈的距离可能不相等，导致针对磁条带的每个条带圈的读出时间不同。
根据本文描述的一些实施方式，MTC传感器可以包括磁条带，该磁条带具有重叠的条带圈以及磁条带中的对应的交叉部。为了考虑交叉部，在一些实施方式中，MTC传感器可以在磁条带中包括相位延迟弯部和/或在磁条带的交叉部处包括条带收窄部，以确保畴壁如预期的那样在交叉部上传播并且处于适当位置以确定与磁体的磁场(和/或对应的可旋转对象)相关联的转数。
因此，本文描述的一些实施方式可以提供用于提高(相对于先前的技术)测量转数的准确性的技术。例如，如本文所描述的，MTC传感器可以包括IMC层、具有重叠的磁条带圈和/或交叉部的磁条带、重叠的条带圈中的相位延迟弯部、和/或磁条带中在交叉部处的条带收窄部中的至少一个。因此，不正确的转数可以被避免，从而减少确定转数的误差和/或错误表示。
图1A至图1D是本文描述的示例实施方式的概述的图。在图1A至图1D中，根据本文描述的示例实施方式图示了多圈计数器(MTC)传感器或者MTC传感器的部件。
如图1A所示，单圈计数器的示例实施方式100A图示了畴壁和/或DWG的原理。单圈计数器包括具有单个条带圈的磁条带，因此仅可以对磁场相对于单个条带圈的位置进行计数。如图1A所示，磁条带包括DWG和端尖，该端尖具有被施加在磁条带的第一弯部处的电源电压(VDD)、位于磁条带的第二弯部处的端子(V1)、以及位于磁条带的第三弯部处的接地(GND)。如在图1A中通过图1A的左上部分中的附图标记102进一步示出的，磁场(Bext)处于零度方向。图1A的左上部分中的磁场使得磁条带的区段(磁条带中的两个弯部之间缺少磁条带附图标记的长度或部分)被朝着或远离磁条带的弯部磁化。这样，当弯部的相邻区段以相对方向被磁化时，第一畴壁，例如，180度的畴壁(DW1)被形成在弯部处。因此，如通过附图标记102所示出的，畴壁DW1被形成在V1弯部处。相反，在Vdd弯部处以及在接地弯部处，即，在图1A的102中的顶部和底部弯部处，不存在畴壁。如在图1A中通过附图标记104进一步示出的，磁场Bext顺时针方向旋转90度使得畴壁DW1从V1弯部传播到GND弯部，从而将V1弯部与GND弯部之间的条带部分再磁化180度。DW1被形成在GND弯部处是因为与GND弯部相邻的区段现在以相对的方向被磁化。同时，180度的畴壁DW2被生成在畴壁发生器(DWG)与对应连接的条带部分之间的区域中，并且传播到VDD弯部。
如在图1A中通过附图标记106进一步示出的，磁场顺时针方向进一步旋转90度(例如，到180度)使得畴壁DW2传播到V1弯部，因为在进一步旋转90度之后，与V1弯部相邻的区段以相对方向被磁化。在106的进一步旋转90度时，畴壁DW1进一步传播到结构的端尖107并且被湮灭。如在图1A中通过附图标记108进一步示出的，相对于针对附图标记106描绘的情况以及对应于从针对附图标记102描绘的情况开始的270度的转动，磁场顺时针方向进一步旋转90度使得畴壁DW2传播到GND弯部，因为现在与GND弯部相邻的区段以相对方向被磁化。同时，另一180度的畴壁DW3被生成在畴壁发生器(DWG)与传播到VDD弯部的对应连接的条带部分之间的区域中，从而使VDD与DWG之间的条带部分的磁化再磁化180度。因此，图1A的单圈计数器的感测元件可以利用270度的方向上的磁场来确定与位于GND弯部处的畴壁相对应的转数。
这样，畴壁在磁条带中的位置可以基于由磁体引起的磁场。畴壁DW1、DW2、DW3在磁条带中的位置可以指示图1A的器件所暴露的磁场的转数。即，在图1A的器件中，磁场的完全旋转的四分之一是可以被解析的。显然，这种四分之一中的多个四分之一也可以被指示。
针对情况102，图1A所描绘的感测器件指示0度位置。在区间104中，感测器件指示90度的转动。与102相比，106中所描绘的情况使得感测器件指示180度的转动。最后，与102相比，该器件在区间108中指示270度的转动。因此，图1A的感测器件可以以90度的阶梯确定完全旋转。为了在N为正整数的情况下感测N次完全转动，具有方形螺旋磁条带的感测器件具有N个条带圈，而不是图1A所示的一个条带圈。
因此，畴壁可以使得MTC传感器能够确定磁场(以及包括产生磁场的磁体的可旋转对象)的转数。
如在图1B中通过附图标记110示出的，MTC传感器的示例实施方式100B包括方形螺旋磁条带。如所示，每个螺旋条带圈都包括磁条带的被定向为彼此垂直的四个直区段。因此，在每个区段之间，磁条带中的弯部可以是针对DW的亚稳定的位置。即，如果提供了充足磁能的量，则畴壁DW可以从一个弯部跳到所连接的一个弯部。外部磁场的方向或强度的变化可以提供这种充足的磁能的量，如下面所描述的。在图1B的示例中，在相对弯部处的若干半桥被分别连接至电源电压(VDD)和接地(GND)。在其它弯部处，半桥的中电压端子(V1至V4)被分接(例如，以确定畴壁的位置)。在一些实施方式中，示例实施方式100B的MTC传感器可以包括表现出巨磁阻(GMR)效应的金属堆叠体。GMR堆叠体的基本组成可以是根据外部的平面内磁场与其磁化对齐的传感器层、以及在预定义方向上具有固定磁化的参考层。针对示例实施方式100B的MTC传感器，传感器层可以表现出较大的形状各向异性，以便避免由外部磁场(例如，图1A的Bext)引起再磁化。根据一些实施方式，图1B的MTC传感器可以仅允许通过畴壁的移动来启动再磁化。
如在图1B中通过附图标记112进一步示出的，示例实施方式100B的MTC传感器的实际端尖可能会使得MTC传感器中的畴壁出现问题。例如，当在特定环境(例如，汽车环境)中确定转数时，可能需要足够大的磁工作范围。这样，最小磁场强度可以由通过图1B的螺旋磁条带移动畴壁(例如，180度的DW)所需的磁场来确定。进一步地，最大磁场强度可以低于在螺旋磁条带内部自发地生成畴壁的值，该值可以基于螺旋磁条带的形状各向异性而被确定。降低最大磁场强度的一个原因可能是实际端尖的不完全性。如通过附图标记114所示出的，磁条带的理想端尖以尖点结束。然而，磁条带的理想端尖可能由于制造公差而无法构建。例如，由于制造公差(例如，在光刻过程中)，如所示，实际端尖是圆的，使得磁条带的端尖的最小宽度大约是磁条带的宽度的三分之一。不理想的这种端尖可能会导致在低于由磁条带的形状各向异性限定的最大可能磁场强度的磁场强度下生成畴壁。根据本文描述的一些实施方式，磁条带(尤其是在端尖处)和MTC传感器的形状各向异性可以通过使用IMC层来解决，以减少在磁条带中生成不期望的畴壁的可能性。
此外，具有作为角度θ的函数而变化的半径(r＝f(θ))的图1B的螺旋磁条带可能会导致在从螺旋磁条带外部走向其中心时减小半桥支路的长度(尤其是针对具有大量条带圈(例如，超过10个条带圈)的螺旋)。这样，不同的/减少的半桥支路可能会产生不适宜的减小的信号幅度。另外地或者备选地，在螺旋磁条带上的不同的半桥电阻器值(即，针对经由端子V1、V2、…、V5、V6中所选择的一个端子来连接电源电压VDD和接地GND的半桥区段)可能会导致接线和/或接触电阻对相应半桥的偏移值的影响增大，因为针对所选半桥的减小的磁条带长度，接线和/或接触电阻可能会变得具有优势。接线和/或接触电阻的这种增大的影响可能会产生变化的/增大的绝对偏移值和/或变化的/增大的偏移的温度系数。因此，MTC传感器中的螺旋磁条带可能是不利的。根据本文描述的一些实施方式，MTC传感器的磁条带可以是非螺旋形的。
如图1C所示，提供了用于确定转数的MTC传感器的示例实施方式100C。如图1C所示，IMC层被配置为被置于MTC传感器的磁条带的至少一部分附近。在一些实施方式中，IMC层可以被配置为被置于MTC传感器的磁条带的至少一部分与磁体之间，该磁体(例如，由MTC传感器监测的可旋转对象上的磁体)产生由MTC传感器感测的磁场。示例IMC层可以是由钴、铁或镍合金(例如，Ni(81)Fe(19)(即，坡莫合金))中的至少一种形成的可透磁薄膜。如示例实施方式100C所示，MTC传感器在IMC层位置处的示例横截面示出了IMC层可以被放置在MTC传感器的电介质之上，xMR堆叠体(或者磁条带)可以在电介质内或者被连接至电介质，并且电介质可以被放置在衬底上。如所示，IMC层与xMR堆叠体重叠。衬底可以包括用于与MTC传感器接触并接线的金属层，或者可以包括用于构建有源或无源器件的另外的层，以提供用于MTC传感器的信号调节的单片集成电路。
如通过附图标记116所示出的，IMC层可以被置于磁条带的端尖之上或者与其相邻。因此，IMC层可以防止在磁条带的端尖处生成不期望的畴壁。在一些实施方式中，如通过附图标记118所示出的，IMC层可以被配置为被置于整个磁条带之上(例如，使得IMC层被配置为被置于磁体与整个磁条带之间)。在这种情况下，最小磁场强度的增大可以由屏蔽系数(fsh)实现，如下面所描述的，并且最大磁场强度可以由屏蔽系数增大(这对于稳健操作来说可能是有利地)。如通过图1C的附图标记120所示出的，IMC层可以被配置为被置于磁条带的至少一部分之上，但是在DWG之上被省略(例如，使得IMC层被配置为被置于磁体与除了DWG之外的磁条带之间)。在这种情况下，在DWG处生成畴壁所需的磁场可能不会被影响或增大。如在图1C中通过附图标记122进一步示出的，IMC层可以被配置为被置于磁条带的弯部之上(例如，使得IMC层被配置为被置于磁体与磁条带的弯部之间)。这样，在弯部处生成不期望的畴壁的可能性可以被限制。
图1D是与包括IMC层的MTC传感器的示例实施方式以及包括IMC层的MTC传感器的示例曲线图100D相关联的图，如本文所描述的。更具体地，图1D的示例曲线图100D图示了屏蔽系数fsh的示例结果，fsh被定义为在具有和没有IMC的情况下在MTC相对于IMC的横向位置处的磁场B，即，fsh＝Bwithout IMC/Bwith IMC。
在图示的示例曲线图100D中，500nm(w＝0.5μm)厚的NiFe可以被假设具有透磁率为1000(μr＝1000)并且到MTC传感器的感测平面(图1D中的实线)的距离为0.5μm。最大可达屏蔽系数是在IMC下方的中心处(即，在20μm的横向位置处)获得的11.8。该最大屏蔽系数对应于1/11.8*Bext的有效磁场，即，外部的平面内磁场仅有8.5％在端尖的位置处可以是有效的。此外，如示例曲线图100D所示，在将薄膜厚度减小到200nm(w＝0.2μm，由虚线指示)之后，在IMC下方的中心处获得的大约7.5的最大可达屏蔽系数对应于外部磁场的仅13％的有效磁场。因此，图1D的示例曲线图100D可以指示分别在10和30μm的横向位置处、距IMC层的边缘中的一个边缘大约5μm可以发现均匀磁场值(即，在没有磁条带的形状各向异性的影响的情况下)。
如通过示例曲线图100D所示出的，IMC局部减小了在MTC结构处有效的磁场强度。要理解的是，磁条带或端尖的形状各向异性给出了用于操作MTC的最大允许磁场。在一些实施方式中，与没有IMC相比，IMC局部减小磁场可以允许在更高的磁场下操作MTC。
在仅利用IMC覆盖MTC的关键部分(即，端尖、弯部或所有弯部)的情况下，可以将最大允许磁场从较低的磁场强度幅值增大，近似于MTC条带的形状各向异性所限定的最大允许磁场。
利用IMC覆盖整个MTC结构可能会导致最大允许磁场的移位甚至超过由MTC结构的磁条带或端尖的形状各向异性所设置的极限。
因此，在一些实施方式中，MTC传感器可以包括用于考虑了磁条带的形状各向异性(例如，磁条带的端尖的不完全性)的IMC层。
如上文所指示的，图1A至图1D仅被提供为示例。其它示例是可能的，并且可以不同于针对图1A至图1D所描述的。
图2是本文描述的装置可以在其中被实施的示例环境200的图。如图2所示，环境200可以包括可以围绕轴线215旋转的磁体210、MTC传感器220和控制器230。
磁体210包括被定位成围绕轴线215(例如，虚线)旋转的一个或多个磁体。在一些实施方式中，磁体210可以被(例如，机械地)连接至可旋转对象(未示出)，使得磁体210的旋转角度对应于可旋转对象的旋转角度(例如，当在可旋转对象的端面与磁体210之间存在无滑动关系时)。
在图2所示的示例环境200中，磁体210包括形成北极(N)的第一半部和形成南极(S)的第二半部，使得磁体210包括一个极对。在一些实施方式中，磁体210可以包括但不限于多于一个极对。在一些实施方式中，磁体210可以包括盘形磁体，该盘形磁体围绕通过磁体210的中心的轴线215同心地被定位，如图2所示。尽管磁体210被示出为图2中的圆形，但是磁体210可以是另一形状，诸如，正方形、矩形、椭圆形等。例如，在对应于磁体210的表面的平面与轴线215之间的角度偏离了大致垂直的关系的实例中，磁体210可以是椭圆形的。该平面可以包括对称地切割穿过磁体210并且包括磁体210的磁体中心的平面。在大多数实际情况下，该平面可以基本垂直于轴线215。作为另一示例，磁体210可以包括环形磁体，环形磁体被定位成围绕轴线215(与可旋转对象一起)旋转。对于可旋转对象的端部处的磁体210的布置来说，环形磁体可能是有利的。
在一些实施方式中，磁体210可以在磁体210的至少两个部分上包括两个交替极。例如，磁体210可以包括直径磁化磁体，该直径磁化磁体具有在磁体210的第一半部上的北极和在磁体210的第二半部上的南极，如图2所示。作为另一示例，磁体210可以包括轴向磁化磁体，该轴向磁化磁体具有在磁体210的第一半部上堆叠的第一北极和第一南极、以及在磁体210的第二半部上堆叠的第二南极和第二北极(未示出)。
另外地或者备选地，磁体210可以包括偶极磁体(例如，偶极条形磁体、圆形偶极磁体、椭圆形偶极磁体等)、永磁体、电磁体、磁带等。磁体210可以由铁磁材料(例如，硬铁氧体)组成，并且可以产生磁场。磁体210可以进一步包括稀土磁体，由于稀土磁体本身具有较高的磁场强度，所以稀土磁体可能是有利的。如上文所描述的，在一些实施方式中，磁体210可以被附接至可旋转对象或者被集成到可旋转对象中，可以(例如，由MTC传感器220、由控制器230)基于磁体210的旋转角度来确定该可旋转对象的旋转角度。
MTC传感器220包括一个或多个装置，一个或多个装置用于感测磁场的分量以用于确定(例如，磁体210的、磁体210被附接至或被形成为其部分的可旋转对象的、等的)转数。例如，MTC传感器220可以包括一个或多个电路(例如，一个或多个集成电路)。在一些实施方式中，MTC传感器220可以被放置在相对于磁体210的位置处，使得MTC传感器220可以检测由磁体210产生的磁场的分量。在一些实施方式中，MTC传感器220可以包括集成电路，该集成电路包括集成控制器230(例如，使得MTC传感器220的输出可以包括描述磁体210和/或可旋转对象的旋转角度的信息)。
在一些实施方式中，MTC传感器220可以包括一组感测元件，这一组感测元件被配置为感测由存在于MTC传感器220处的磁体210产生的磁场的分量。例如，MTC传感器220可以包括与确定旋转角度相关联的第一感测元件(例如，大致被布置在接近磁体210的第一平面上)以及与确定旋转角度相关联的第二感测元件(例如，大致被布置在远离磁体210的第二平面上)。在一些实施方式中，MTC传感器220能够在非饱和模式下进行操作(即，与MTC传感器220的感测元件相关联的输出信号取决于磁场的强度)。下面针对图3描述关于MTC传感器220的附加细节。
控制器230包括一个或多个电路，该一个或多个电路与确定磁体210的旋转角度相关联，以及与提供同磁体210的转数相关联的信息和磁体210被连接至的可旋转对象的旋转角度相关联。例如，控制器230可以包括一个或多个电路(例如，集成电路、控制电路、反馈电路等)。控制器230可以从一个或多个传感器(诸如，一个或多个MTC传感器220)接收输入信号，并且处理该输入信号(例如，通过使用模拟信号处理器、数字信号处理器等)以生成输出信号，并且可以向一个或多个其它设备或系统提供该输出信号。例如，控制器230可以从MTC传感器220接收一个或多个输入信号，并且可以使用该一个或多个输入信号来生成输出信号，该输出信号包括磁体210和/或磁体210被附接至(或者被形成为其部分)的可旋转对象的角度位置。
图2所示的装置的数目和布置被提供为示例。实际上，与图2所示的装置相比，可以存在附加装置、更少装置、不同装置或者不同布置的装置。此外，图2所示的两个或多个装置可以被实施在单个装置内，或者图2所示的单个装置可以被实施为多个分布式装置。另外地或者备选地，环境200的一组装置(例如，一个或多个装置)可以执行被描述为由环境200的另一组装置执行的一个或多个功能。
图3是被包括在图2的示例环境200中的MTC传感器220的示例元件300的图。如所示，MTC传感器220可以包括一组感测元件310、模数转换器(ADC)320、数字信号处理器(DSP)330、存储器元件340和数字接口350。
感测元件310包括用于感测存在于MTC传感器220处的磁场(例如，由磁体210生成的磁场)的分量的元件。例如，感测元件310可以包括基于MR的感测元件，该基于MR的感测元件的元件由磁阻材料(例如，镍铁(NiFe))组成，其中，磁阻材料的电阻可以取决于存在于磁阻材料处的磁场的强度和/或方向。这里，感测元件310可以基于各向异性磁阻(AMR)效应、巨磁阻(GMR)效应、隧道磁阻(TMR)效应等进行操作。作为另一示例，感测元件310可以包括基于霍尔效应进行操作的基于霍尔的感测元件。作为附加示例，感测元件310可以包括基于感应进行操作的基于可变磁阻(VR)的感测元件。在一些实施方式中，感测元件310在非饱和模式下进行操作(即，使得由感测元件310提供的输出信号的幅值取决于感测元件310处的磁场的强度)。下面针对图4描述关于感测元件310的附加细节。
ADC 320包括将来自一个或多个感测元件310的模拟信号转换为数字信号的模数转换器。例如，ADC 320可以将从一个或多个感测元件310接收到的模拟信号转换为要由DSP330处理的数字信号。ADC320可以向DSP 330提供数字信号。在一些实施方式中，MTC传感器220可以包括一个或多个ADC 320。
DSP 330包括数字信号处理设备或者数字信号处理设备的集合。在一些实施方式中，DSP 330可以从ADC 320接收数字信号，并且可以处理该数字信号以形成输出信号(例如，被指定给图2所示的控制器230)，诸如，与确定同可旋转对象一起旋转的磁体210的旋转角度相关联的输出信号。
存储器元件340包括存储供MTC传感器220使用的信息和/或指令的只读存储器(ROM)(例如，EEPROM)、随机存取存储器(RAM)、和/或另一类型的动态或静态存储设备(例如，闪存、磁性存储器、光学存储器等)。在一些实施方式中，存储器元件340可以存储与由DSP 330执行的处理相关联的信息。另外地或者备选地，存储器元件340可以存储用于感测元件310的配置值或参数、和/或用于MTC传感器220的一个或多个其它元件(诸如，ADC 320或者数字接口350)的信息。
数字接口350包括接口，MTC传感器220可以经由该接口从诸如控制器230(见图2)的另一设备接收信息和/或向诸如控制器230(见图2)等另一设备提供信息。例如，数字接口350可以向控制器230提供由DSP 330确定的输出信号，并且可以进一步从控制器230接收信息。
图3所示的元件的数目和布置被提供为示例。实际上，与图3所示的元件相比，MTC传感器220可以包括附加元件、更少元件、不同元件或者不同布置的元件。另外地或者备选地，MTC传感器220的一组元件(例如，一个或多个元件)可以执行被描述为由MTC传感器220的另一组元件执行的一个或多个功能。
图4是可以被包括在图2的MTC传感器220中的感测元件310的示例实施方式400的图。如上文所提到的，由于螺旋的条带圈中的半桥支路的长度的差异，MTC传感器的螺旋形磁条带可能是不适宜的或者不利的。
如图4所示，在一些实施方式中，感测元件310可以包括磁条带，该磁条带包括多个重叠的条带圈，多个重叠的条带圈在磁条带中产生多个对应的交叉部。图4的示例感测元件310可以是三个条带圈的开环磁条带(因此，可以计数多达三转)。如图4所示，感测元件310的条带圈可以是相对类似的大小。即，通过经由V1、V2、…、V5、V6中所选择的一个连接VDD和接地GND的磁条带区段所限定的半桥具有类似大小。在一些实施方式中，由于这种大小上的类似，所以这种半桥的偏移和/或平衡可以被简化。要理解的是，针对感测元件的这种大小上的类似独立于感测元件310的磁条带的条带圈的数目，与包括针对图1B所讨论的螺旋形磁条带的感测元件相比，这可能是另一优点。
如通过图4的感测元件310所示出的，当磁条带包括重叠的条带圈时，交叉部可以被形成，如针对图4中的感测元件310的放大部分所指示的。在一些实施方式中，磁条带中的交叉部的数目可以基于磁条带的完整条带圈的数目。例如，交叉部的数目可以是完整条带圈的数目的倍数和/或等于磁条带的完整条带圈的数目。换言之，交叉部是磁条带的磁条带自身相交的位置。根据本文描述的一些实施方式，如果磁场是在畴壁被支持沿其传播的方向上，则畴壁可以传播穿过交叉部。
如在图4中通过附图标记410a、410b进一步示出的，针对畴壁沿着90度的弯部传播的标准情况，畴壁传播的起始可以开始于沿着60度的、轴线的磁场(Bext)的方向与磁条带之间的角度处。
在410a中，磁条带的部分的磁化由沿着磁条带的相应部分的实线箭头指示。针对由断线箭头指示的75度的外部磁场B_ext的定向，畴壁DW位于磁条带的90度拐角的角落中。
410b的情况与在410a中由外部磁场B_ext描绘的情况不同，该外部磁场B_ext已经进一步顺时针方向旋转到60度的角度。外部磁场进一步旋转到60度使得畴壁DW从410a中所描绘的位置进一步传播。
在畴壁仅可能具有一种行进的可能性(例如，在MTC传感器的螺旋磁条带中)的情况下，这可能不是问题。然而，图4的磁条带中的交叉部可以提供畴壁在交叉部处执行非预期转向的可能性(而不是如设计的那样继续直行通过)。这样，根据磁条带在90度弯部之后的定向，在畴壁开始传播的情况下，磁场的角度是确保畴壁如预期的那样正确传播穿过交叉部的因素。
如图4的410a、410b进一步示出的，针对标准的90度弯部，前述60度的传播起始角可能会导致垂直于畴壁的预期传播方向的显著的磁场分量，从而引起畴壁根据垂直的磁场分量的强度启动在交叉部处在错误方向上的转向的合理可能性，并且禁用感测元件310的功能。因此，在一些实施方式中，相位延迟弯部可以被实施在本文所描述的磁条带的弯部处。
如上文所指示的，图4仅被提供为示例。其它示例是可能的，并且可以不同于针对图4所描述的。
图5包括可以被实施在MTC传感器220和/或MTC传感器220的感测元件310中的相位延迟弯部的示例实施方式500的图。如在图5中通过附图标记510所示出的，为了在旋转磁场(例如，对应于磁体210的旋转(未示出))时使传播畴壁的开始延迟，可以使用相位延迟弯部。
考虑图5的510所示的水平磁条带部分502。针对该水平部分，畴壁的传播方向是沿着条带。510中的相位延迟弯部包括延迟结构，该延迟结构被配置为使畴壁的传播相对于提供外部磁场Bext的磁体的磁场的定向而延迟。
如通过附图标记520a所示出的，在图5中重现了510的左相位延迟弯部的放大部分。针对单独部分由每个相应部分的实线箭头指示磁条带的磁化。如可以从520a看出的，畴壁DW位于相位延迟弯部中，并且停留在那里一直到由520a中的断线箭头指示的45度的外部磁场Bext的方向。
通过附图标记520b示出的情况与在520a中的情况的不同在于外部磁场Bext已经进一步顺时针方向旋转到30度的角度。外部磁场进一步旋转到30度使畴壁DW从520a中所描绘的位置进一步传播。换言之，520a、520b的相位延迟弯部使得畴壁不在外部磁场的45度处开始传播，如图4的410a、410b中所讨论的没有相位延迟弯部的磁条带的90度弯部的情况那样。
例如，如通过图5的附图标记520a和520b所示出的，除了针对图4的410所讨论的标准90度转向之外，接近90度的另外的转向可以形成延迟结构，该延迟结构被配置为通过在30度(而不是图4中针对附图标记410所示出的无相位延迟弯部的情况下的60度)的方向处的磁场(Bext)延迟了畴壁传播的开始。因此，畴壁传播可以未开始，直到与磁场对齐(例如，在30度处)。因此，外部磁场垂直于传播方向的磁场分量可能会减小。这种减小对于图5的510所示的磁条带的部分的交叉部(请利用箭头指示了全部三个交叉部)来说可能是有利的。在每个这种交叉部处，存在畴壁偏离沿着磁条带的给定部分(即，预期传播方向)的直线行进的可能性。垂直于磁条带的给定部分的磁场分量的减小可以减少畴壁在交叉部处在非预期方向上转向的可能性。畴壁传播的起始角可以取决于旋转磁场的绝对强度，因此，畴壁传播的起始角针对不同的B磁场强度可以变化。
如在图5中通过附图标记530进一步示出的，相位延迟弯部可以包括各种形状和/或延迟结构。例如，如所示，相位延迟弯部可以包括圆形(例如，部分环形)、直线、多边形部分和/或圆形和直线、多边形部分的组合。这样，在标准的90度转向之后，各种类型的延迟结构可以(例如，在弯部内)被添加到磁条带中以创建相位延迟弯部。根据一些实施方式，并且如所示，延迟结构可以大于30度并且可以多达大约150度。
例如，如通过图5的附图标记530a和530b所示出的，相位延迟弯部的延迟结构可以包括半圆形延迟结构以创建相位延迟弯部，在畴壁传播远离相位延迟弯部之前，该相位延迟弯部可能需要磁场的另外90度转向。如所示，530a的延迟结构与530b的延迟结构之间的差异在于，530a的延迟结构的端部处为圆形边缘，而530b中的延迟结构的端部处为尖锐边缘。作为另一示例，如通过附图标记530c所示出的，相位延迟弯部的延迟结构可以包括部分半圆形的延迟结构以创建相位延迟弯部，在畴壁传播远离相位延迟弯部之前，该相位延迟弯部可能需要磁场另外小于90度的转向(例如，被示出为另外45度转向)。此外，作为另一示例，如通过附图标记530d所示出的，相位延迟弯部的延迟结构可以包括具有S弯部的半圆形延迟结构以创建相位延迟弯部，在畴壁传播远离相位延迟弯部之前，该相位延迟弯部可能需要磁场的另外135度转向。
作为另一示例，如通过图5的附图标记530e和530f所示出的，相位延迟弯部的延迟结构可以包括尖角转向。如所示，在畴壁传播远离相位延迟弯部之前，相位延迟弯部的延迟结构的四个45度的转向(例如，用于构建与510a和510b的半圆形延迟结构类似的180度延迟结构)可能需要磁场另外的90度转向。在一些实施方式中，延迟结构可以包括转向和边缘的组合。例如，如通过附图标记530所示出的，尖锐边缘转向(被示出为四个45度的转向)和S弯部的组合可以被组合到延迟结构内以构建相位延迟弯部，在畴壁传播远离相位延迟弯部之前，该相位延迟结构可能需要磁场另外的135度转向(例如，类似于530d的延迟结构)。
在一些实施方式中，针对在标准的90度弯部之后另外的135度转向，沿着磁条带的后续区段的畴壁传播的开始可以开始于磁场与磁条带对齐的零度的角度(即，可以不再存在垂直于畴壁传播方向的磁场分量)。因此，相位延迟的量可以根据MTC传感器220的磁条带(例如，感测元件310)的设计而被调整。因此，根据本文描述的一些实施方式，可以提供具有非螺旋形磁条带的MTC传感器220以确保稳定且可靠的功能。
如通过图5和通过附图标记540进一步示出的，相位延迟弯部可以被包括在MTC传感器(例如，MTC传感器220)的非螺旋磁条带内。如针对附图标记540所示出的，在磁条带的每个弯部处(除了第一弯部和最后一个弯部之外)，相位延迟弯部被包括在磁条带的重叠的条带圈内。因此，在附图标记540处的MTC传感器的磁条带的相位延迟弯部可以使畴壁传播穿过交叉部，而不会由于磁条带的重叠的条带圈而在交叉部处转向。
根据一些实施方式，MTC传感器220为可旋转对象的顺时针方向和逆时针方向转动两者提供相位延迟弯部功能，使得磁条带的区段的两个弯部都包含具有相位延迟弯部的交叉部。
如上文所指示的，图5仅被提供为示例。其它示例是可能的，并且可以不同于针对图5所描述的。
图6是可以被实施在本文描述的多圈计数器传感器中的通过附图标记610示出的条带收窄部的示例实施方式600的图。
图6的示例磁条带收窄部可以被实施在根据本文描述的一些实施方式的MTC传感器220中。在一些实例中，例如，由于在交叉部上对角行进的交叉部的最大横向延伸可能大于磁条带的宽度，这降低了沿着该路径的形状各向异性。因此，交叉部本身可能使得在相对较低的磁场处生成非预期的畴壁。条带收窄部帮助缓解在交叉部处的这种非预期的畴壁的产生。
在一些实施方式中，外部磁场在交叉部处使用例如关于图1C所讨论的IMC层的局部屏蔽可以允许增大最大磁场强度。另外地或者备选地，当减小磁条带在交叉部处的宽度时，可以在交叉部处提高形状各向异性。如通过图6的示例实施方式600所示出的，当磁条带接近交叉部时，磁条带宽度(w)可以在渐变长度(lgrading)上逐渐被减少到减小宽度(wreduced)。进一步地，磁条带通过减小宽度(wreduced)下的交叉部，然后逐渐增大(例如，在相同的渐变长度(lgrading)或不同的渐变长度上)到原始的磁条带宽度(w)。作为更具体的示例，磁条带在交叉部处的宽度可以在磁条带的原始宽度的50％与90％之间。在一些实施方式中，磁条带的宽度的平滑变化是有利的。渐变长度指示条带宽度减小时延伸的条带长度。根据某些情况，这种渐变长度可以是磁条带的宽度的至少两倍。要注意的是，图6不是按比例绘制的。
这样，根据本文描述的一些实施方式，在MTC传感器220的磁条带的交叉部处包括条带收窄部可以使得非预期畴壁在交叉部处的生成朝着更高的磁场值移动，并且允许磁场范围被扩大。
如上文所指示的，图6仅被提供为示例。其它示例是可能的，并且可以不同于针对图6所描述的。
图7A至图7C分别是本文描述的多圈计数器传感器的示例实施方式700A至700C的图。图7A至图7C包括另一非螺旋开环磁条带，另一非螺旋开环磁条带可以被MTC传感器220用于(例如，作为图3的感测元件310)确定图2中的磁体210的转数。图7A至图7C的磁条带包括相位延迟弯部，如本文所描述的。
如图7A所示，示例实施方式700A的磁条带可以在每个区段中包括不多于一个的交叉部。在示例实施方式700A的磁条带中，以非螺旋方式，磁条带朝着MTC传感器的中心向内转动两圈，然后向外转动两圈，直到到达端尖。连续跟随磁条带从一端到另一端的旋转的感测不会改变。这样，磁条带的每一圈都可以包括在第一交叉部与第二交叉部之间的两个相位延迟弯部，第二交叉部与第一交叉部连贯或相邻。
在图7B中，示例实施方式700B的磁条带与示例实施方式700A类似，但是示例实施方式700B的磁条带在磁条带的每个交叉部处包括条带收窄部，如在圆圈中放大示出的以及针对图6所描述的。在图7C中，示例实施方式700C的磁条带与示例实施方式700A类似，但是示例实施方式700C的磁条带包括IMC层，该IMC层被置于磁条带的端尖之上以及磁条带的每个交叉部之上(例如，使得IMC层被配置为分别被置于示例实施方式700C的磁体与磁条带的端尖和交叉部之间)。
如上文所指示的，图7A至图7C仅被提供为示例。其它示例是可能的，并且可以不同于针对图7A至图7C所描述的。
本文描述的一些实施方式提供了一种MTC传感器，该MTC传感器能够考虑到MTC传感器的磁条带中的形状各向异性和/或不均匀性。MTC传感器可以包括IMC层、具有非螺旋开环结构的磁条带、具有相位延迟弯部的磁条带、和/或在交叉部处具有条带收窄部的磁条带中的一种或多种。MTC传感器内的这种实施方式可以确保畴壁被适当地传播贯穿与磁场的变化相对应的磁条带。此外，这种实施方式可以确保畴壁不会不必要地在磁条带中生成或者从磁条带丢失。这样，MTC传感器可以被配置为确保MTC传感器的可靠功能以准确地确定可旋转对象的转数。
前述公开内容提供了说明和描述，但并非旨在穷举实施方式或将实施方式限制于所公开的精确形式。鉴于以上公开内容，修改和变型是可能的，或者可以从实施方式的实践中获取修改和变型。
如本文所使用的，术语装置和元件旨在被广义地解释为硬件、固件和/或硬件和软件的组合。
即使特征的特定组合被记载在权利要求书中和/或公开在说明书中，但是这些组合并不旨在限制可能的实施方式的公开内容。实际上，这些特征中的许多特征可以以未被具体记载在权利要求书中和/或公开在说明书中的方式被组合。尽管下面列举的每项从属权利要求都可以仅直接从属于一项权利要求，但是可能的实施方式的公开内容包括每项从属权利要求与权利要求集合中的每项其它权利要求组合。
除非明确地这样描述，否则本文使用的元件、动作或指令不应被解释为关键或必要的。而且，如本文所使用的，冠词“一”和“一个”旨在包括一个或多个项目，并且可以与“一个或多个”互换使用。此外，如本文所使用的，术语“组”旨在包括一个或多个项目(例如，相关项目、不相关项目、相关项目的组合和不相关项目等)，并且可以与“一个或多个”互换使用。在仅一个项目是预期的情况下，术语“一个”或类似语言被使用。而且，如本文所使用的，术语“具有”、“含有”等旨在作为开放式术语。进一步地，除非另有明确规定，否则短语“基于”旨在表示“至少部分地基于”。

Claims (20)

1.一种多圈计数器(MTC)传感器，包括：
磁条带，所述磁条带包括：
畴壁发生器，所述畴壁发生器位于所述磁条带的第一端处，所述畴壁发生器用于在所述磁条带中生成至少一个畴壁，所述至少一个畴壁被配置为基于由磁体产生的磁场而传播，
其中所述至少一个畴壁的位置指示所述磁体的所述磁场的转数，所述转数用于指示所述磁场的完全旋转的一个或多个预定义部分；
端尖，所述端尖位于所述磁条带的第二端处，
所述磁条带的所述第二端与所述第一端相对；以及
多个重叠的条带圈，所述多个重叠的条带圈在所述磁条带中产生多个交叉部。
2.根据权利要求1所述的MTC传感器，其中所述转数进一步被配置为根据所述预定义部分的进一步预定义的倍数而指示所述磁场的一次或多次完全旋转。
3.根据权利要求1所述的MTC传感器，其中所述磁条带进一步包括：
多个相位延迟弯部，所述多个相位延迟弯部用于基于所述外部磁场的旋转使得相对于所述外部磁场的定向而延迟所述至少一个畴壁的传播。
4.根据权利要求1所述的MTC传感器，其中所述磁条带的所述多个交叉部各自包括所述磁条带的条带收窄部。
5.根据权利要求1所述的MTC传感器，其中所述重叠的条带圈的第一交叉部与第二交叉部之间不存在弯部。
6.根据权利要求1所述的MTC传感器，其中所述磁条带包括在弯部之间的多个区段，
其中，每个区段都包括所述磁条带的在所述磁条带的两个弯部之间的部分，以及
所述磁条带的每个区段都包括所述多个交叉部中的不多于一个的交叉部。
7.根据权利要求1所述的MTC传感器，进一步包括：
集成磁集中(IMC)层，所述集成磁集中层被配置在所述MTC传感器上或者被形成为所述MTC传感器的一部分，以便被置于所述磁条带的至少一部分磁条带与所述磁体之间。
8.一种多圈计数器(MTC)传感器，包括：
磁条带，所述磁条带包括：
畴壁发生器，所述畴壁发生器位于所述磁条带的第一端处，所述畴壁发生器用于在所述磁条带中生成至少一个畴壁，所述至少一个畴壁被配置为基于由磁体产生的磁场而传播，
其中所述至少一个畴壁的位置指示所述磁体的所述磁场的转数；所述转数用于指示所述磁场的完全旋转的一个或多个预定义部分；
端尖，所述端尖位于所述磁条带的第二端处，
所述磁条带的所述第二端与所述第一端相对；以及
多个相位延迟弯部，所述多个相位延迟弯部用于基于所述外部磁场的旋转使得相对于所述外部磁场的定向而延迟所述至少一个畴壁的传播。
9.根据权利要求8所述的MTC传感器，其中所述多个相位延迟弯部中的至少一个相位延迟弯部使得所述至少一个畴壁传播穿过所述磁条带的重叠的条带圈的交叉部，并且防止所述至少一个畴壁在所述交叉部处转向。
10.根据权利要求9所述的MTC传感器，其中所述交叉部包括条带收窄部，
其中所述条带收窄部在所述交叉部处的宽度在所述磁条带的宽度的50％与90％之间，以及
其中，所述条带收窄部的渐变长度是所述磁条带的所述宽度的至少两倍。
11.根据权利要求8所述的MTC传感器，其中当所述畴壁位于所述多个相位延迟弯部中的第一相位延迟弯部处时，所述第一相位延迟弯部被配置为基于所述第一相位延迟弯部内的所述磁条带中的延迟结构而产生所述畴壁到所述多个相位延迟弯部中的第二相位延迟弯部的传播的延迟，
所述延迟结构被配置为与所述磁场的方向相对应，以使得所述畴壁从所述第一相位延迟弯部传播到所述第二相位延迟弯部。
12.根据权利要求8所述的MTC传感器，其中在所述外部磁场的部分旋转之后，所述多个相位延迟弯部中的至少一个相位延迟弯部防止所述至少一个畴壁传播到所述多个相位延迟弯部中的另一相位延迟弯部，
其中，所述部分旋转小于阈值旋转，以使得所述至少一个畴壁传播到所述多个相位延迟弯部中的另一相位延迟弯部。
13.根据权利要求8所述的MTC传感器，其中所述磁条带进一步包括：
多个重叠的条带圈，所述多个重叠的条带圈在所述磁条带中产生多个交叉部。
14.根据权利要求8所述的MTC传感器，进一步包括：
集成磁集中(IMC)层，所述集成磁集中层被配置在所述MTC传感器上或者被形成为所述MTC传感器的一部分，以便被置于所述磁条带的至少一部分与所述磁体之间。
15.一种多圈计数器(MTC)传感器，包括：
磁条带，所述磁条带包括：
畴壁发生器，所述畴壁发生器位于所述磁条带的第一端处；
端尖，所述端尖位于所述磁条带的第二端处，
所述磁条带的所述第二端与所述第一端相对，以及
多个条带圈，所述多个条带圈在所述畴壁发生器与所述端尖之间；以及
集成磁集中(IMC)层，所述集成磁集中层被配置在所述磁条带的至少一部分与产生磁场的磁体之间，
其中，所述IMC用于降低所述磁场的强度，以使所述MTC传感器能够基于检测由所述磁场引起的、畴壁在所述磁条带中的移动来对所述磁体的旋转的数目进行计数。
16.根据权利要求15所述的MTC传感器，其中所述IMC层被配置为被置于所述磁体与所述端尖之间。
17.根据权利要求15所述的MTC传感器，其中所述IMC层被配置为被置于所述磁体与所述磁条带之间，并且所述IMC层被配置为在所述磁体与所述畴壁发生器之间被省略。
18.根据权利要求15所述的MTC传感器，其中所述多个条带圈包括多个重叠的条带圈，
其中，所述IMC层被配置为被置于所述磁体与所述多个条带圈的各个交叉部之间。
19.根据权利要求15所述的MTC传感器，其中所述多个条带圈包括至少一个相位延迟弯部。
20.根据权利要求15所述的MTC传感器，其中所述IMC层包括由钴、铁或镍合金中的至少一种形成的可透磁薄膜。
CN201811574289.2A 2017-12-22 2018-12-21 多圈计数器传感器 Active CN109959396B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762609695P 2017-12-22 2017-12-22
US62/609,695 2017-12-22
US15/866,206 US10724844B2 (en) 2017-12-22 2018-01-09 Multi-turn counter sensor
US15/866,206 2018-01-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109959396A true CN109959396A (zh) 2019-07-02
CN109959396B CN109959396B (zh) 2021-09-17

Family

ID=66949529

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811574289.2A Active CN109959396B (zh) 2017-12-22 2018-12-21 多圈计数器传感器

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10724844B2 (zh)
CN (1) CN109959396B (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112016005622A5 (de) * 2015-12-11 2018-11-08 Horst Siedle Gmbh & Co. Kg Magnetischer Umdrehungszähler und Verfahren zur Bestimmung von mit diesem Umdrehungszähler ermittelbaren Umdrehungszahlen
DE112016005624A5 (de) * 2015-12-11 2018-11-08 Horst Siedle Gmbh & Co. Kg Magnetischer Umdrehungszähler zur Selbsterkennung von Fehlerzuständen bei der Bestimmung von mit diesem Umdrehungszähler ermittelbaren Umdrehungszahlen
US10830613B2 (en) * 2018-03-26 2020-11-10 Analog Devices Global Unlimited Company Turn count decoding for multi-turn sensors
US20190383645A1 (en) * 2018-06-13 2019-12-19 Analog Devices Global Unlimited Company Initialization state determination of a magnetic multi-turn sensor
US11307055B2 (en) 2019-09-18 2022-04-19 Analog Devices International Unlimited Company Sensor with magnetic shield
DE102019218351A1 (de) 2019-11-27 2021-05-27 Dr. Johannes Heidenhain Gesellschaft Mit Beschränkter Haftung Sensorelement zur Speicherung von Umdrehungs- oder Positionsinformationen
US20220307865A1 (en) * 2021-03-24 2022-09-29 Analog Devices International Unlimited Company Magnetic sensor system
DE102021123324A1 (de) 2021-09-09 2023-03-09 Zf Automotive Germany Gmbh Gurtbandaufroller sowie Verfahren zur Messung des Gurtbandauszugs
US11740070B1 (en) * 2022-01-31 2023-08-29 Allegro Microsystems, Llc Adaptive angle sensor

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050231201A1 (en) * 2004-04-16 2005-10-20 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc MR imaging method and MRI coil
CN1695044A (zh) * 2002-08-30 2005-11-09 霍斯特·西德勒两合公司 用于转数计数器的传感元件
US20090295381A1 (en) * 2008-05-27 2009-12-03 Infineon Technologies Ag Magnetic sensor integrated circuit device and method
DE102008063226A1 (de) * 2008-12-23 2010-07-01 Institut Für Photonische Technologien E.V. Magnetischer Umdrehungszähler
CN102889898A (zh) * 2011-07-17 2013-01-23 博恩斯公司 高分辨率非接触多圈感应系统及其方法
US20160265941A1 (en) * 2013-11-04 2016-09-15 Leibniz-Institut Für Photonische Technologien E.V. Magnetic sensor for absolute counting of revolutions or linear distances
US20170261345A1 (en) * 2016-03-08 2017-09-14 Analog Devices Global Multiturn sensor arrangement and readout

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004020149A1 (de) 2004-04-24 2005-11-24 Horst Siedle Gmbh & Co. Kg. Sensorelement für einen Umdrehungszähler
US7598736B2 (en) * 2007-08-27 2009-10-06 Infineon Technologies Ag Integrated circuit including magneto-resistive structures
WO2009027046A1 (de) 2007-08-27 2009-03-05 Institut Für Photonische Technologien E.V. Magnetischer umdrehungszähler
DE102010022611B4 (de) 2010-06-01 2015-02-19 Leibniz-Institut für Photonische Technologien e. V. Magnetischer Umdrehungszähler
DE102015210586A1 (de) * 2015-06-10 2016-12-15 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zum Betrieb eines Umdrehungssensors und entsprechender Umdrehungssensor
DE112016005622A5 (de) * 2015-12-11 2018-11-08 Horst Siedle Gmbh & Co. Kg Magnetischer Umdrehungszähler und Verfahren zur Bestimmung von mit diesem Umdrehungszähler ermittelbaren Umdrehungszahlen
US10859406B2 (en) * 2017-01-31 2020-12-08 Analog Devices Global Magnetic sensor position measurement with phase compensation

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1695044A (zh) * 2002-08-30 2005-11-09 霍斯特·西德勒两合公司 用于转数计数器的传感元件
US20050231201A1 (en) * 2004-04-16 2005-10-20 Ge Medical Systems Global Technology Company, Llc MR imaging method and MRI coil
US20090295381A1 (en) * 2008-05-27 2009-12-03 Infineon Technologies Ag Magnetic sensor integrated circuit device and method
DE102008063226A1 (de) * 2008-12-23 2010-07-01 Institut Für Photonische Technologien E.V. Magnetischer Umdrehungszähler
CN102889898A (zh) * 2011-07-17 2013-01-23 博恩斯公司 高分辨率非接触多圈感应系统及其方法
US20160265941A1 (en) * 2013-11-04 2016-09-15 Leibniz-Institut Für Photonische Technologien E.V. Magnetic sensor for absolute counting of revolutions or linear distances
US20170261345A1 (en) * 2016-03-08 2017-09-14 Analog Devices Global Multiturn sensor arrangement and readout

Also Published As

Publication number Publication date
US20190195613A1 (en) 2019-06-27
CN109959396B (zh) 2021-09-17
US10724844B2 (en) 2020-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109959396A (zh) 多圈计数器传感器
US7112957B2 (en) GMR sensor with flux concentrators
JP5144803B2 (ja) 回転検出装置
JP4411319B2 (ja) 角度又は位置決定用の磁気抵抗式センサー
US9200884B2 (en) Magnetic sensor system including three detection circuits
US9891293B2 (en) Magnetic sensor device preventing concentration of magnetic fluxes to a magnetic sensing element
JP5532166B1 (ja) 磁気センサおよび磁気センサシステム
JP5215370B2 (ja) 磁気式位置検出装置
US10401195B2 (en) Magnet and displacement detection unit
JP4582298B2 (ja) 磁気式位置検出装置
CN107101653A (zh) 位移检测装置和角速度检测装置
WO2011001984A1 (ja) 回転角度検出装置
JP2014209089A (ja) 磁気センサおよび磁気センサシステム
JP2000035343A (ja) 巨大磁気抵抗効果素子を備えたエンコーダ
JP2008101954A (ja) 磁気センサ素子
JP2010286238A (ja) 磁気検出装置
CN107037231A (zh) 移动检测装置
JP2008101953A (ja) 位置センサ
WO2017199787A1 (ja) 磁気センサ
JP7341454B2 (ja) 磁気センサ
WO2022259462A1 (ja) 磁気検出装置
JP2016109472A (ja) 磁気センサ
JP2018105621A (ja) 磁気センサ装置
JP5417325B2 (ja) 磁気センサ及び磁気エンコーダ
JP2011127909A (ja) 回転検出システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant