CN215768966U

CN215768966U - 电子电路和磁路的组合

Info

Publication number: CN215768966U
Application number: CN202120507114.0U
Authority: CN
Inventors: F·J·布吕韦尔; D·G·范德尔梅尔韦; D·B·拉德梅耶; L·C·塞隆
Original assignee: Azoteq Pty Ltd
Current assignee: Azoteq Pty Ltd
Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2021-03-10
Publication date: 2022-02-08
Anticipated expiration: 2031-03-10
Also published as: US20210285795A1

Abstract

本发明涉及一种电子电路和磁路的组合。本发明教导了使用多个高磁导率材料磁通引导器来改进由不同磁场传感器生成的信号之间的相移量，从而允许旋转磁体的改进的旋转感测。多个磁通引导器在数量上至少等于不同磁场传感器的数量。在优选实施方式中，集成电路中的霍尔板用作磁场传感器。

Description

电子电路和磁路的组合

技术领域

本申请涉及一种电子电路和磁路的组合，更具体地，涉及一种用于测量磁体和集成电路之间的移动的电子电路和磁路的组合。

背景技术

在大多数产品中，并且特别是在消费品中，成本是要保持受控的非常重要的度量。通常，具有更好性能的技术如果成本高于现有实施方式也不能打入到市场。好的示例是计算机鼠标中的轮的旋转测量。最普遍的实施方式是与例如360度上的26个点进行机电接触或具有大约两倍所述数量(26个)的测量点的光学编码器。机电系统是低成本的，但给出比光学系统更大的量化。光学系统更精确、更昂贵，并且具有一些制造精确度要求。然而，由于低成本，两种系统在大约2020年是非常实际的解决方案。

霍尔传感器和使用霍尔传感器或其它磁场传感器/检测器的磁体的旋转测量在本领域中是众所周知的，并且可以给出非常精确的角度测量结果。然而，诸如利用单个IC上的霍尔板可以获得的高功耗和分辨率之类的因素已经在非常大量的[常炜1]产生了一些障碍。特定的挑战是在来自两个霍尔板的信号之间实现足够大的相位角，这可以改进旋转感测的精确度和简易性。

通过使用多个分立的IC可以获得更大的相位角，但是使用多于一个的IC确实增加了成本，这是有问题的。本说明书中提出的解决方案有效地克服了这样的问题，以允许用于旋转测量的非常低成本的霍尔感测解决方案。

US7188533教导了通过移动容纳分开所述霍尔板的两个分立设备来调节在两个所述霍尔板的信号之间的相位角的可能性。在这种情况下，意图是获得同相关系。这与旋转感测期间的要求相反，在旋转感测期间其通常想要增加相位角。

磁通量引导器(guide)或磁通导体可以用于沿着特定路径引导磁场或将磁场聚焦到磁场传感器，例如霍尔传感器上。现有技术包含与该概念相关的许多教导。例如，参考USRE46428、US6016055、US4110676、US20100176803、US7259551、US7259551、 WO/2018/108470、US8087305、US6373241、US20070186551、EP2071712、US4547714、 DE102007018238A1、DE102005004322 A1、US9018944和US9857435。

在DE102007018238 A1中，存在需要将集成传感器的霍尔板移动分开，以便将每个霍尔板定位成更靠近磁轮的北极或南极。本申请注意到，由于成本施加的尺寸限制，霍尔板在集成半导体设备中通常不能被移动得足够远。提出了在霍尔板下方或顶部上使用单个磁通引导器来增加垂直于霍尔板的磁场分量。它没有解决相位角增加的问题。

EP2259075B1教导了使用至少三个霍尔传感器来测量磁轮的旋转。在处理从所述至少三个霍尔传感器获得的信息之后提取两个信号，即旋转速度和旋转方向信号。可以通过使用单个磁通引导器或磁通导体来调节方向信号相对于速度信号的相位角，其中可以改变磁通引导器的配置、空间定位或定向。该专利教导了与多个霍尔板对准的单个磁通引导器。

EP2259075B1没有提出一种用于旋转传感器的解决方案，所述解决方案使用例如仅两个霍尔板，并且其中需要调节由每个板生成的不同磁场信号之间的相位角，以允许作为一个应用示例的旋转角度测量。

发明内容

为了阐明本发明的公开内容，提出以下概述。这不应被解释为限制本发明的权利要求，其中潜在地存在比下面描述的实施例更多的实施例，并且这些实施例落入本发明的精神和范围内。

本发明特定地以霍尔板或其它磁场传感器(进一步主要地被称为霍尔板，但不限于霍尔板)的使用为目标，以用于检测和测量耦合到磁体的构件的旋转。

如果霍尔板是单个IC的部分，则霍尔板之间的距离通常非常小。如果诸如具有单个北极化/南极化的盘的磁体是旋转的对象，其中盘在与在至少两个霍尔板之间绘制的线相同的平面中，则可能存在以下问题：

a.在磁盘远离霍尔板一段距离的情况下，所述距离远大于霍尔板之间的距离，在两个霍尔板之间测量的相位角可能变得非常小。

b.磁场强度随距离减小并且可能变得非常小。这具有两种潜在的有害影响。如果传感器不够敏感，则所测量的信号的信噪比(SNR)可能变低，即抖动和精确度不足。或者如果磁场传感器足够敏感，则测量可能受到传感器环境中普遍存在的其它磁场(诸如例如地球的磁场)的影响。

所提出的技术和实施方式解决了这两个问题。

提出了使用具有高磁导率(与空气相比)的材料以产生用于磁场的引导器(磁通引导器)。这允许在磁路内的优选位置处捕获磁场，并且将这些场路由(引导)到位于沿着磁路的另一点处的磁场传感器。除了其它之外，磁路可以被理解为包含引导或传导磁场的元件以及例如磁体的磁场源，和/或存储磁能的元件，如本领域已知的。

由于通过磁通引导器的磁场的集中，场强度可以被放大，并且通过在正确的位置处捕获所述场，可以调节由硅上霍尔板发现的相位角。90度的相位角可以在磁信号中的改变相对较低的磁盘的某些定向处提供良好的辨别力并且减少抖动(改进SNR)。

使用磁场(磁通)引导器来收集磁通并将所述磁通路由到特定的霍尔板可以产生用于实施方式的许多自由度。例如，具有传感器的IC与磁体之间的距离可能变得不太成问题，并且甚至空间定向可能受到较少限制。不仅可以潜在地调节相位角，而且还可改变平面对准而不破坏用于解析磁体定向的正常算法。可以使用磁通引导器概念来调节现实世界空间定位，以在传感器和将被测量以用于旋转的磁体之间产生伪的、尽管更理想的定向。这还可以使用四个霍尔板和四个磁通引导器来应用于多轴旋转，诸如用于可以在任何平面中旋转的球形磁体。还有可能改进多轴旋转测量。

磁通引导器优选地由具有高磁导率的软磁材料制成。软磁材料是指不会变成永久磁化的磁材料。

在另一个实施例中，可以仅使用一个磁通引导器来改进用于单个平面旋转测量的相位角和/或信号强度。例如，其中单个磁通引导器被用于在磁体或另一个磁场源与单个霍尔板之间引导磁通以改进测量的相位角或测量的磁场强度的幅度的实施例可以是可能的。由于磁场的性质，所述单个磁通引导器还可以影响磁场接合其它霍尔板或磁场传感器的方式。然而，对于该特定实施例，所述磁通引导器可以对所述单个霍尔板的测量具有最显著或最主要的影响。

请注意，术语“磁场传感器”、“霍尔板”和“磁通传感器”都用在本说明书中，并且应被视为替代方案而不是限制性的。

有利地，本发明的实施例可以被用于改进对电子设备和其它设备中的活动部件的检测。例如，磁场传感器可以位于膝上型计算机的盖中，其中两个磁通引导器形成磁路的部分，并且可以位于所述传感器附近并且以关于增加从传感器中的第一霍尔板和第二霍尔板获得的信号之间的相移量的方式成角度，其中位于膝上型计算机的底座中的对应磁体发射用于生成所述信号的磁场。所述磁路可以包括磁体、两个磁通引导器和磁场传感器。当盖从关闭位置旋转到打开位置(并且反之亦然)时，所述磁场传感器(例如霍尔传感器IC)和两个磁通引导器可以在围绕所述膝上型计算机底座中的磁体的路径中移动。根据本发明，由于使用所述磁通引导器而引起的相位角的增加可以改进精确度，处理器或另一个电路可以以该精确度使用从第一霍尔板和第二霍尔板获得的磁场强度值来确定旋转，并且从而确定沿着盖的所述路径的准确或近似位置。自然地，本发明不限于仅使用两个霍尔板，而是可以使用任何数量的霍尔板或其它磁场传感器连同磁通引导器一起来实现来自特定霍尔板的信号之间的一个或多个相位角的增加。

在本发明的相关示例性实施例中，磁场传感器，例如包含两个霍尔板的霍尔IC，可以位于作为示例性电子设备的膝上型计算机的底座中，并且相关联的磁体可以位于膝上型计算机的盖中。例如由具有高镍含量的铁氧体或导线制成的磁通量引导器可以再次位于磁场传感器附近，并且可以成角度以允许实现来自所述两个霍尔板中的第一霍尔板和第二霍尔板或其它传感器的信号之间的相位差的显著增加。类似于前述实施例，当盖打开或关闭时，磁体可以在围绕所述磁场传感器和磁通引导器的路径中移动。本发明教导了通过所述磁通引导器，例如两个磁通引导器，的正确设计和使用，可以实现来自特定霍尔板的信号之间的相位角的增加或改变，从而允许以更大精确度和简易性来确定磁体沿着所述路径的位置，并且由此确定膝上型计算机盖的位置。这可以允许霍尔IC或另一个电路以改进的精确度辨别所述盖在打开和关闭之间的位置。

磁场传感器IC，例如霍尔效应传感器，可以如本领域已知的利用传感器来测量一维、二维或三维中的磁场强度。通常，霍尔板位于IC内的XY、XZ和YZ平面中的一些或全部中。对于具有分别位于XY和XZ平面中的两个板的霍尔效应IC而言，作为示例，本发明教导了例如两个磁通引导器可以被用于增加由所述两个板测量的磁场强度和/或来自所述两个板的信号之间的相位角，其中所述磁通引导器中的第一磁通引导器被定向成使得其与所述磁通引导器中的第二磁通引导器形成九十度角。九十度角仅仅是作为示例而提供的，而不是作为限制。两个磁通引导器可以被放置成使得来自相关联的旋转磁体的磁场由磁通引导器中的一个聚焦到所述XY霍尔板上并且由另一个磁通引导器聚焦到所述XZ板上。应当理解，XY和 XZ霍尔板的使用仅是示例性的，而不是限制性的。最重要的是，本发明教导了可以通过使用例如两个磁通引导器来增加或改进来自例如具有不同定向的两个霍尔板的信号之间的相位角，其中磁通引导器可以是类似或不同定向的。

在本发明的相关示例性实施例中，磁通引导器可以被用于增加或改进来自霍尔板或其它磁场传感器的信号之间的相位角，这些霍尔板或其它磁场传感器被类似地定向，而不限制定向的方式。例如，所述霍尔板可以包括两个霍尔板，这两个霍尔板都是垂直定向的，换句话说，位于XZ或YZ平面中，或者位于XZ或YZ平面之间的任何平面中。或者它们可以包括两个霍尔板，这两个霍尔板都以到水平面的特定角度定向，例如以四十五度定向。

本发明不限于用于增加或改进从特定磁场传感器获得的信号之间的相位角的特定数量的磁通引导器。可以使用任何数量的磁通引导器。例如，包含两个霍尔板的IC可以使用三个磁通引导器，其中两个引导器被用于从旋转磁体馈送到磁场并将磁场返回到旋转磁体。第三磁通引导器可以被用于引导所述霍尔板的非磁体侧上的磁场，以确保最大SNR。

在本发明的又一个实施例中，可以在印刷电路板(PCB)的表面上实现磁通引导器。例如，类似于用于在PCB上沉积碳材料的那些技术的技术或任何其它相关技术可以被用于沉积可具有高相对磁导率的磁材料。所述磁材料可以以这样的方式被沉积到PCB上的轨道，其中轨道可以在磁体或另一个磁场源与磁场传感器(例如霍尔传感器)之间引导磁场。所述磁场轨道可以凭借它们自身用作磁通引导器，或者它们可以与其它磁通引导器结合使用。换句话说，在本发明的示例性实施例中，用于在磁体或另一个磁场源与一个或多个磁场传感器之间引导磁场的磁通量引导器可以部分地或完全地包括所述沉积的磁材料。在磁通引导器部分地包括所述沉积材料的情况下，除了沉积的磁材料轨道之外，还可以使用由例如镍导线或铁氧体做成的磁通引导器。例如，在下述应用中这可能是有利的：其中沿着PCB的表面引导磁场，并且然后通过具有高相对磁导率的导线朝向位于所述PCB上方的目标引导磁场离开所述表面。

本发明的实施例可以被用于改进计算机鼠标中的轮旋转的测量。使用磁通引导器来增加在集成电路中的不同磁场传感器的信号之间测量的相位角可以促进成本效益好的计算机鼠标轮监测。

根据本发明，有可能使用包括至少一个水平磁场传感器和至少一个垂直磁场传感器的一对磁场传感器来测量或监测磁体或另一个结构的旋转或移动，其中磁场传感器可以集成到 IC中。由具有高相对磁导率的磁材料做成的一个或多个磁通引导器可以被用于增加或调节从水平磁场传感器和垂直磁场传感器中的每个传感器获得的信号之间的相位角。所述增加或调节可以通过用所述(一个或多个)磁通引导器以特定方式在所述磁体和所述场传感器之间引导磁场来实现。例如，单个圆柱形磁通引导器可以与承载所述IC的PCB以及与紧靠近于IC 的磁通引导器的一个面成特定角度放置。这可能引起所述相位角的足够大的增加。可替代地或另外地，所述(一个或多个)磁通引导器可以被用于改变或改进由所述场传感器测量的或与所述场传感器相关联的其它参数。例如，(一个或多个)磁通引导器可以被用于增加入射在水平和/或垂直场传感器上的磁场的集中度。磁场传感器可以包括霍尔板或霍尔元件传感器，如本领域中已知的。根据本发明，使用包括垂直和水平传感器的磁场传感器的单对可以允许所述IC的尺寸的显著减小，伴随着相关联的成本降低。所述尺寸减小是可能的，因为垂直传感器和水平传感器可以被放置得比例如用于相同的相位角和/或旋转或移动测量精确度的两个水平传感器更靠近在一起。

附图说明

参考附图和图表中描绘的各种实施例，通过示例的方式进一步描述本发明：

图1示出了包括片上(on-chip)的两个霍尔板(6)并且安装在印刷电路板(PCB)(4)上的IC(5)。

图2示出了具有在具有两个霍尔板的IC上方的中间位置中的孔的直径方面上(diametrically)磁化的磁体，并且磁体的旋转平面对应于两个霍尔板之间的线。

图3示出了具有放置在相应霍尔板上方的两个高磁导率构件(磁通引导器)的示例性实施例装置。

图4A至图4E示出了其中磁体被放置在具有各种形状的磁通引导器的IC上方的示例性实施例，所述磁通引导器在靠近磁体的特定位置处收集磁场并将其引导到相应的霍尔板。

图5示出了其中直径上磁化的杆放置在具有四个放置在IC上的霍尔板的IC上方的示例性实施例。

图6示出了相对于IC上的霍尔板放置的磁通引导器的示例性结构，其可以帮助改进放置在具有四个放置在IC上的霍尔板的IC上方的直径上磁化的杆的磁场强度和角分辨率。

图7A和图7B示出了多于两个磁通引导器的示例性使用，以允许在霍尔板处的更大的磁体、更好的磁场强度以及将磁场平移90度。

图8A和图8B示出了在实施例中磁通引导器的示例性使用，在该实施例中可以在某些条件下解决球(诸如轨道球)的旋转的实施例。

图9A和图9B示出了对于具有和不具有磁通引导器的相同结构的示例性测量结果。

图10A和图10B示出了膝上型计算机底座和盖中的示例性实施例。

图11A和图11B示出了膝上型计算机底座和盖中的可替代示例性实施例。

图12示出了示例性实施例，其中磁通引导器用于将磁通引导到彼此正交的两个霍尔板。

图13以示例性方式示出了在两个霍尔板的非磁体侧上使用第三磁通引导器。

图14示出了其中单个磁通引导器与包含垂直磁场传感器和水平磁场传感器的集成电路一起使用的示例性实施例。

具体实施方式

为了进一步阐明本发明的公开内容，提出了与附图相关的以下描述。这些不应被解释为对本发明的权利要求进行限制，并且仅用于支持公开的清楚性。如相关领域的技术人员可以认识到的，大量其它等同实施例可能仍然落入本发明的精神和范围内。

在图1中，在印刷电路板(PCB)4上示出了典型的现有技术IC 5，并且IC包括两个霍尔板6.1和6.2，其中两个霍尔板之间隔开特定距离。

图2是被认为是现有技术的内容的部分并且要在其上进行改进，图2是安装在具有北极2.2和南极2.1的磁体1下面的图1的部件。如可以清楚看到的，IC 5距磁体越远，由IC上的两个霍尔板6测量的场的差异越小。相位角12是用于此的良好度量。

图3示出示例性实施例，其中两个高磁导率材料构件7.1和7.2分别放置在两个霍尔板6.1和6.2上以形成磁通引导器。在图4A中，磁通引导器构件7.1和7.2之间的期望角由从IC 5到磁体(图4A构件1)的距离、磁体的直径和要在两个霍尔板之间测量的期望相位差确定。

磁通引导器的长度和形状可以根据应用和实施方式来调节。长度和/或形状可对测量具有影响。例如，如果额外长度(图3中的构件8.1和8.2)被添加到部件7.1和7.2，则信号强度和相位角可能受到影响。图4A至图4D图示了磁通收集器区域的不同形状的示例,各个示例可以具有不同的优点和缺点。

在图4E中，示出了示例性圆形收集器表面9.1和9.2。形状也可以是更圆锥形的。

在图5中，示出了示例性磁杆1如何直径上磁化，并且杆1的端部放置在具有多个霍尔传感器(至少两个)6.1、6.2、6.3和6.4的IC上方。如从图5明显可见的，所述杆的一个端面可以面向所述IC的上表面。四个传感器的优点在于，可以使用所有传感器的测量信息潜在地在数学上消除杆旋转中的摆动。作为一个示例，杆旋转测量中的这种摆动可以由不是完全直的杆引起。或者这可能由所述杆的轴与所述四个传感器之间的中心点之间的未对准引起。能够在数学上，即通过数字处理，从杆旋转测量中去除摆动可以极大地减少制造公差和约束。

在图6中，磁通引导器11.1、11.2、11.3和11.4以示例性方式放置在各种传感器板6.1 至6.4的上方。

在图7A中，当磁体远离霍尔板时，磁通引导器11.1至11.4有助于改进磁场信号强度，并且还有助于处理可以放置在轴周围并且围绕轴旋转的较大磁体。

在图7B中，由磁通引导器11.1到11.4将磁体旋转平移九十度，并且这可以允许包含霍尔传感器6.1、6.2、6.3和6.4的IC放置在平行于磁体旋转的平面的PCB 4上。在图7B中所示的配置中，霍尔板可以测量Z轴方向上的磁通，其中PCB 4位于XY平面中。

图8A中所示的示例性实施例可以被用于测量在任何方向上旋转的球形磁体1。当北南轴平行于IC时，通常不能解析位置。北南轴被定义为穿过北极和南极的中心的轴，类似于本领域中按照惯例使用的轴。因此，如果S极在开始时处于底部，如图8A中所描绘的，则只要S极不旋转90度到顶部，可以精确地测量旋转并且唯一地解析定向。在由图8A所示的实施例中，圆形磁通收集器板9.1至9.4可以被用于收集来自所述磁体的磁通量。

在图8B中，使用了盘磁体，其可以放置在球体内部以允许解析更多的旋转。

如在图9A和9B的相位角的差异中可以看出，结果是优异的。图9A示出了来自图2中示出的装置的测量结果，而9B示出了来自图4A的测量结果。示出了来自两个霍尔板的真实世界测量结果，其中磁体旋转360度。在图9A中，使用距不具有磁通引导器的IC(磁体中心)15mm远的直径为10mm的环形磁体，在大约8度处测量两个板之间的相位差。在图 9B中，根据图4A，在使用相同装置但具有磁通引导器的实施例中测量的信号示出了大约60 度的相位角差。

图9B信号中的平坦部分是步进电机步进的结果。

图9B的这种更好的相位角转化成很大地改进的SNR，从而导致例如抖动和线性误差的改进。在使用Azoteq ProxFusion^TM IC的该实际装置中，这通过仅添加磁通引导器而给出了从±15度精确度到±1度精确度的改进。

磁通引导器可以用诸如铁杆之类的铁磁金属或诸如铁氧体之类的铁磁材料/化合物制成，所有这些都具有与周围空气相比的高磁导率。本发明不仅限于用于磁通引导器的构造的这些材料，而且可以使用具有足够高的相对磁导率的任何合适的磁材料。此外，本发明的教导还可以利用在配置、数量和结构中不同于在附图中以示例性方式描绘的或在本文中描述的那些磁通引导器的磁通引导器来实践。

图10A和10B描绘了本发明在膝上型计算机中的示例性实施例。应当认识到，膝上型计算机仅用作电子设备的示例，并且不限制本发明。如在10.1处所示，膝上型计算机底座10.3 和盖10.2可以利用转轴10.4相对于彼此移动，所述转轴10.4可以促进盖10.2围绕轴10.5进行旋转。盘磁体10.7，例如具有一个北极和一个南极的直径上极化磁体，可以如所示出的那样位于所述底座10.3中。磁场传感器10.6，例如霍尔效应传感器，可以位于盖10.2中，并且可以具有用于测量磁体10.7的磁场强度和方向的两个霍尔板。根据本发明，第一磁通引导器 10.9和第二磁通引导器10.10也可以如所示出的那样放置在盖10.2中，以便增加或改进来自传感器10.6的相应霍尔板的信号之间的相位角。虽然磁通引导器10.9和10.10以彼此成一定角来绘制，并且具有某个形状和定性长度，但是这仅仅是示例性的，并且本发明不应当在这点上受到限制。例如，两个磁通引导器可以彼此平行地定向，或者以一百八十度的角定向。相对来说，它们可以显著较短或较长，或者一个可以是短的而一个可以是长的。它们还可以以增加或改进所述相位角所需的任何形式或格式和/或定向来制成。

图10B中分别在10.11和10.13处示出了在打开和关闭位置中的膝上型电脑盖的沿线 10.8的横截面视图。如所描绘的，两个磁通引导器10.9和10.10可以跟随围绕位于膝上型计算机底座10.3中的静态磁体10.7的路径10.12。

图11A和图11B示出了与图10A和图10B的示例性实施例相关的示例性实施例，但是其中磁体和磁场传感器的位置是互换的。作为示例性电子设备，具有磁极11.12和11.13的条形磁体11.14可以位于膝上型计算机的盖11.6中。本发明不需要限于使用条形磁体，或限于所描绘的磁体。盖11.6可以使用转轴11.9朝向底座11.7旋转或从底座11.7旋转。磁传感器(例如双板霍尔传感器)11.8可以位于如所描绘的那样的底座11.7中。根据本发明，两个磁通引导器11.10和11.11可以用于以关于增加或改进来自传感器11.8中的相应霍尔板的信号之间的相位角的方式来引导来自磁体11.14的磁通，和/或以另一种方式改进由所述板对磁场强度和方向的测量。

图11B分别在11.15和11.17处的横截面视图中示出了打开和关闭的盖。如所描绘的那样，盖11.6可以沿着路径11.16朝向底座11.7移动和从底座11.7移动。鉴于前述内容，图 11B是完全不言自明的，并且将不再进一步详述。

根据本发明，磁通引导器也可以与在IC内彼此正交的磁传感器一起使用。如本领域中已知的，图12中在12.1处的横截面视图中示出了示例性实施例，其中磁传感器IC 12.4(例如霍尔效应IC)位于衬底12.7上，其中经由支柱或触点12.10提供电连接。第一霍尔板12.8 和第二霍尔板12.9可以分别位于IC 12.4内，并且可以彼此正交，如图所示。例如，板12.8 可以位于XZ平面内，并且板12.9可以位于XY平面内。磁通引导器12.5和12.6可以用于在磁体12.2和所述板之间引导磁场，其中磁体12.2在由12.3描绘的任一方向上旋转。本发明教导了用于所述磁通引导器12.5和12.6的正确位置、定向、几何形状和材料选择可以用于改进磁体12.2的磁场的测量。例如，磁通引导器12.5和12.6可以用于增加或改变来自霍尔板 12.8和12.9的信号之间的相位角，由此促进旋转测量的更大的简易性和/或精确度。

在图13中13.1处示出本发明的又一个示例性实施例。IC 13.7位于在方向13.3上旋转的磁体13.2下方的衬底13.10上。IC可以是磁场传感器，例如霍尔效应IC，并且可以包括第一霍尔板13.8和第二霍尔板13.9。两个磁通引导器13.4和13.5可以位于IC 13.7上方并且紧靠近于IC 13.7，并且可以在磁体13.2与霍尔板13.8和13.9之间引导磁场。该图以示例性方式描绘了磁场线13.6，为了清楚起见，磁场线13.6由框13.12界定，从而在一定程度上图示了所述引导。根据本发明，磁通引导器可以用于增加或改变分别从霍尔板13.8和13.9获得的两个信号之间的相位角。磁通引导器可以用于改变入射在所述霍尔板上的集中度或水平或磁场，从而导致从所述霍尔板获得的信号的幅度增加。此外，本发明教导了可以在传感器IC 13.7 的非磁体侧上使用另一个磁通引导器13.11，如图所示。这可以进一步减小磁路中的磁场路径的磁阻，从而导致所测量的场强度的增加。它还可以增加或改变入射到传感器上的特定板上的磁场的集中度，并且还可以用于影响来自相应霍尔板或传感器的信号之间的相位角的改变。

还有可能使用单个磁通引导器与包含至少一个垂直磁场传感器和至少一个水平磁场传感器的IC一起来改进旋转测量精确度和成本效用。在图14中14.1处以示例性方式描绘了这样的实施例。磁体14.2(例如盘磁体或直径上磁化的环磁体)可以位于IC 14.5上方，其中 IC 14.5由PCB 14.9支撑并位于PCB 14.9上。磁体14.2可以在由箭头14.3所示的任一方向上旋转。IC 14.5可以包含垂直磁场传感器14.6(例如垂直霍尔传感器或霍尔板)以及水平磁场传感器14.7(例如水平霍尔传感器或霍尔板)。磁通量引导器或磁通导体14.4可以位于磁体 14.2和IC 14.5之间，其中磁通量引导器的一个端部或表面紧靠近于IC，如所描绘的那样。磁通引导器14.4可以与PCB 14.9成角度14.8而定向。根据本发明，来自垂直磁场传感器和水平磁场传感器的信号之间的相位角可以通过使用磁通引导器14.4来进行增加或改进，这可以促进磁体14.2或附接到所述磁体的结构或设备的改进的旋转测量。例如，通过针对某一参数集合将磁通引导器14.4设置为成特定角度14.8，有可能显著增加所述相位角并改进旋转测量，除了其它参数之外，所述参数集合可以包括磁通引导器材料属性和尺寸、磁场强度、磁体与IC之间的距离、磁通引导器位置和传感器参数。可替代地或另外地，由垂直磁场传感器和水平磁场传感器测量的或与垂直磁场传感器和水平磁场传感器相关联的其它参数可以通过使用磁通引导器14.4来进行改变、调节或改进。

给定水平传感器之间所需的典型最小距离，如图14中描绘的示例性实施例可以通过允许将比两个水平磁场传感器的情况更小的IC用于旋转测量来实现成本降低。

在本文中，除非另有明确指示或通过上下文另有指示，否则“或”用于表达包括性的而非排他性的。因此，在本文中，除非另有明确指示或通过上下文另有指示，否则“A或B”可以意指“A、B或两者”。此外，除非另有明确指示或通过上下文另有指示，否则“和”用于表达共同的和个别的两者。因此，除非另有明确指示或通过上下文另有指示，否则“A和 B”可以意指“A和B，共同地或个别地”。

Claims

1.一种电子电路和磁路的组合，用于测量磁体和集成电路之间的移动，其中所述组合包括具有至少两个片上磁场传感器的所述集成电路、所述磁体和在所述磁体和所述磁场传感器中的至少一个之间引导磁通量的至少一个磁通引导器，其中所述磁体被放置成远离所述集成电路一定距离，并且其中所述至少一个磁通引导器的使用增加了由所述片上传感器中的每个生成的磁场强度信号之间存在的相位角。

2.根据权利要求1所述的组合，其中所述磁通引导器在数量上至少等于片上磁场传感器的数量，并且其中每个磁通引导器与所述片上磁场传感器中的一个传感器对准。

3.根据权利要求1所述的组合，其中测量的所述移动是由于所述磁体的旋转移动引起的。

4.根据权利要求1所述的组合，其中测量的所述移动是所述集成电路围绕所述磁体的空间移动的结果。

5.根据权利要求1所述的组合，其中所述至少一个磁通引导器增加由所述磁场传感器测量的所述磁场强度。

6.根据权利要求1所述的组合，其中所述磁体位于膝上型计算机的底座中，并且所述集成电路位于所述膝上型计算机的盖中，并且其中所述测量的移动包括所述集成电路围绕所述磁体的旋转，其中所述旋转用于辨别打开和关闭之间的盖位置。

7.根据权利要求1所述的组合，其中所述磁体位于膝上型计算机的盖中，并且所述集成电路位于所述膝上型计算机的底座中，并且其中所述测量的移动包括所述磁体围绕所述集成电路的旋转，其中所述旋转用于辨别打开和关闭之间的盖位置。

8.根据权利要求1所述的组合，其中所述至少一个磁通引导器使得所述磁体与集成电路之间的磁场从第一平面转变到第二平面，其中所述第一平面正交于所述第二平面。

9.根据权利要求1所述的组合，其中附加磁通引导器位于所述集成电路的非磁体侧上。

10.根据权利要求1所述的组合，其中所述磁体和集成电路用于电子产品中，以监测所述产品的一个或多个部件的移动。

11.根据权利要求1所述的组合，其中所述至少一个磁通引导器部分地或全部地包括具有高相对磁导率的磁材料，所述磁材料沉积到印刷电路板上，以形成用于在其原点和所述磁场传感器之间引导磁通量的磁材料的轨道。