CN219015219U - 一种基于磁性敏感元件的大量程直线位移传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于磁性敏感元件的大量程直线位移传感器，包括电路板，以及与所述电路板电连接的磁性敏感元件、磁性开关和计算处理器；所述位移传感器与待测磁性件保持有效的磁感应距离；所述磁性敏感元件和所述磁性开关沿待测磁性件的位移方向布置于所述电路板上，所述磁性开关靠近所述磁性敏感元件；所述磁性敏感元件和所述磁性开关与所述计算处理器电连接，所述计算处理器接收所述磁性敏感元件和所述磁性开关输出的待测磁性件的位置信息，校准所述位置信息经后输出至客户端。本实用新型的直线位移传感器测量量程大、测量结果准确。

Description

一种基于磁性敏感元件的大量程直线位移传感器

技术领域

本实用新型属于汽车智能传感器技术领域，具体涉及一种基于磁性敏感元件的大量程直线位移传感器。

背景技术

磁性敏感元件一般包括霍尔片或霍尔集成电路、GMR集成电路、AMR集成电路、TMR集成电路等利用霍尔效应、巨磁阻效应、磁阻效应、隧道磁阻效应作为检测原理、感知外部磁场强度或方向变化的敏感器件。磁性敏感元件在汽车电子传感器中有着广泛的应用，通过在传感器内部集成磁性敏感元件，利用霍尔效应等，外部感应磁性件在移动过程中产生电磁感应，进而输出脉冲信号。霍尔集成电路具有许多优点，包括结构牢固、体积小、重量轻、寿命长、安装方便、功耗小、耐灰尘、油污、水汽及盐雾的污染或腐蚀等，广泛应用于汽车电子传感器中。

现有用于汽车内部的直线位移传感器多使用单个磁性敏感元件，配合合理的磁路设计，一般可以实现50mm以内量程的检测，通过计算处理器或外部设备校准、编程后输出待测磁性件位置信息。现有直线位移传感器存在的主要问题为：(1)测量量程较短，一般量程在50mm以内，如果需要大量程的检测则需要在对应位置布置多个传感器，但位移行程两端信号漂移较大，检测数据输出不稳定。(2)传感器内部不具备计算处理器，需通过外部设备对传感器进行校准编程，过程复杂且成本较高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种测量量程大、测量结果准确的直线位移传感器。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种基于磁性敏感元件的大量程直线位移传感器，包括电路板，以及与所述电路板电连接的磁性敏感元件、磁性开关和计算处理器；

所述位移传感器与待测磁性件保持有效的磁感应距离；

所述磁性敏感元件和所述磁性开关沿待测磁性件的位移方向布置于所述电路板上，所述磁性开关靠近所述磁性敏感元件；

所述磁性敏感元件和所述磁性开关与所述计算处理器电连接，所述计算处理器接收所述磁性敏感元件和所述磁性开关输出的待测磁性件的位置信息，校准所述位置信息经后输出至客户端。

可选地，所述磁性开关的数量不大于所述磁性敏感元件的数量。

可选地，所述磁性敏感元件至少设有两个。

可选地，所述磁性开关与所述磁性敏感元件成对设置。

可选地，相邻两个所述磁性敏感元件之间的距离，小于所述磁性敏感元件可以检测的位移量程。

可选地，还包括与所述电路板电连接的接口电路，所述计算处理器通过所述接口电路输出所述位置信息。

可选地，所述磁性敏感元件和所述磁性开关沿直线布置。

可选地，待测磁性件平行于所述电路板所在平面运动，待测磁性件的磁场方向垂直于所述磁性敏感件和所述磁性开关。

可选地，所述待测磁性件固定于待测物体上。

本实用新型的技术效果：

(1)本实用新型将多个磁性敏感元件集成于一个位移传感器内，理论上最大量程不受限制，扩大了待测磁性件的测量量程，减少了汽车内部传感器的使用数量，降低了成本。

(2)本实用新型在磁性敏感元件的基础上辅助以磁性开关，提高了检测数据的准确性。

(3)本实用新型在位移传感器内部集成了计算处理器(MCU\MPU\DSP等)，可检测磁性敏感元件输出的信息，进行校准编程，并通过接口电路输出待测磁性件当前位置信息。相比传统位移传感器利用外部设备进行校准编程，简化了信息处理过程。

附图说明

图1为本实用新型的工作原理示意图。

图2为本实用新型的布置位置示意图。

图中，1、2、N-磁性敏感元件，10、20、M-磁性开关，3-电路板，4-待测磁性件，5-计算处理器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”“下”“左”“右”“垂直”“水平”“内”“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”“第二”“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1-图2所示，本实用新型提供了一种基于磁性敏感元件的大量程直线位移传感器，包含磁性敏感元件、磁性开关、电路板3、计算处理器5(MCU\MPU\DSP等)和接口电路。磁性敏感件、磁性开关和计算处理器5焊接在电路板3上，与电路板3电连接。接口电路与电路板3电连接。待测磁性件4位于直线位移传感器的外部，与待测物体固定，平行于电路板3所在平面，其磁场方向垂直于磁性敏感元件和磁性开关，并与位移传感器保持有效的磁感应距离。待测磁性件4与电路板3保持一定的气隙，保证磁性敏感元件和磁性开关与待测磁性件4之间具有良好的磁通路。磁性敏感元件和磁性开关沿待测磁性件的位移方向布置于电路板上。在待测磁性件沿直线运动的实施例中，磁性敏感元件和磁性开关沿直线布置。磁性敏感元件与计算处理器电连接，当待测磁性件4沿电路板3的轴向A往复移动时，相应的磁性敏感元件中的磁通量发生变化，磁性敏感元件与计算处理器电连接，根据磁通量的变化判断待测磁性件4的位置信息进而产生相应信号，计算处理器接受磁性敏感元件输出的位置信息，校准后，通过接口电路输出至客户端。

然而，磁性敏感元件的输出值是一个范围，在有些输出范围附近，不同位置的磁性敏感元件的输出值可能相同，例如两路信号输出曲线的情况下，一路为递增，一路为递减，两路信号在中值重合，此时，两个不同位置的磁性敏感元件的输出值相同，计算处理器同时接收到两个相同的输出值，无法判断待测磁性件具体是在哪个磁性敏感元件附近。或者，当有外部的信号进行干扰时，也会出现不同位置的磁性敏感元件输出值却相同的情况。

因此，本实用新型进一步设置了磁性开关，用于辅助检测待测磁性件4的当前位置。磁性开关靠近磁性敏感元件设置，并与计算处理器电连接。磁性开关的内部有两个簧片，待测磁性件4接近的时候，在磁场的作用下，两个簧片被磁化而相互吸引连接在一起，电路接通，当磁铁远离后磁场消失，簧片因为弹力作用而分开，电路断开，从而判断磁铁的有无。磁性开关有磁接通、无磁断开，测量结果更加准确。当待测磁性件4移动时，磁性开关接通并将信号传送至计算处理器，先由磁性开关帮助确认待测磁性件的大致位置，计算处理器以该磁性开关最靠近的磁性敏感元件的输出值为有效值，来确定待测磁性件4的位置。

磁性敏感元件设有若干个，包括磁性敏感元件1、2……N，N≥2，相邻两个磁性敏感元件之间的距离L，L小于磁性敏感元件可以检测的位移量程，使用N个磁性敏感元件可实现的总位移S＝N*L。磁性开关设有若干个，包括磁性开关10、20……M，M≥2。磁性敏感元件1和磁性开关10的数量越多，可探测到的待测磁性件的总位移S就越大，理论上S的大小不受限制。磁性开关用于辅助其连接的磁性敏感元件的检测结果，以图1为例，磁性开关10靠近磁性敏感元件1，辅助磁性敏感元件1测量待测磁性件的位置信息；磁性开关20靠近磁性敏感元件2，辅助磁性敏感元件2测量待测磁性件的位置信息……磁性开关M靠近磁性敏感元件N，辅助磁性敏感元件N测量待测磁性件的位置信息。在一些实施例中，磁性开关的数量与磁性敏感元件相同，磁性开关与磁性敏感元件成对设置，M＝N；在另一些实施例中，磁性开关的数量少于磁性敏感元件的数量，M＜N。

本实用新型的工作原理为：待测磁性件4在工作过程中沿直线移动，直线位移传感器内部集成的磁性敏感元件1和磁性开关10感受到磁场强弱的变化，记录下待测磁性件4的位置信息并输出给计算处理器5，待测磁性件4移动至磁性敏感元件1的测量上限后，磁性敏感元件2和磁性开关20感应到待测磁性件4的磁场强弱变化，记录下待测磁性件4的位置信息并输出给计算处理器5，直至磁性敏感元件N和磁性开关M感应到待测磁性件4的位置信息并输出，计算处理器5接收到N个磁性敏感元件和M个磁性开关的位置信息后，计算并处理位置信息，进行校准或编程，通过接口电路输出信息至客户端。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种基于磁性敏感元件的大量程直线位移传感器，其特征在于，包括电路板，以及与所述电路板电连接的磁性敏感元件、磁性开关和计算处理器；

所述位移传感器与待测磁性件保持有效的磁感应距离；

所述磁性敏感元件和所述磁性开关沿待测磁性件的位移方向布置于所述电路板上，所述磁性开关靠近所述磁性敏感元件；

所述磁性敏感元件和所述磁性开关与所述计算处理器电连接，所述计算处理器接收所述磁性敏感元件和所述磁性开关输出的待测磁性件的位置信息，校准所述位置信息经后输出至客户端。

2.如权利要求1所述的基于磁性敏感元件的大量程直线位移传感器，其特征在于，所述磁性开关的数量不大于所述磁性敏感元件的数量。

3.如权利要求2所述的基于磁性敏感元件的大量程直线位移传感器，其特征在于，所述磁性敏感元件至少设有两个。

4.如权利要求2所述的基于磁性敏感元件的大量程直线位移传感器，其特征在于，所述磁性开关与所述磁性敏感元件成对设置。

5.如权利要求1所述的基于磁性敏感元件的大量程直线位移传感器，其特征在于，相邻两个所述磁性敏感元件之间的距离，小于所述磁性敏感元件可以检测的位移量程。

6.如权利要求1所述的基于磁性敏感元件的大量程直线位移传感器，其特征在于，还包括与所述电路板电连接的接口电路，所述计算处理器通过所述接口电路输出所述位置信息。

7.如权利要求1所述的基于磁性敏感元件的大量程直线位移传感器，其特征在于，所述磁性敏感元件和所述磁性开关沿直线布置。

8.如权利要求1所述的基于磁性敏感元件的大量程直线位移传感器，其特征在于，待测磁性件平行于所述电路板所在平面运动，待测磁性件的磁场方向垂直于所述磁性敏感件和所述磁性开关。

9.如权利要求1所述的基于磁性敏感元件的大量程直线位移传感器，其特征在于，所述待测磁性件固定于待测物体上。

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