感應(yīng)位置傳感器的制造方法
【專利摘要】一種感應(yīng)位置傳感器，包括：·初級線圈，以及·至少兩個(gè)次級線圈（4、6），每一個(gè)次級線圈由在印刷電路板的兩個(gè)層上產(chǎn)生的若干線匝（8）構(gòu)成。次級線圈具有線匝（8），每一個(gè)線匝具有基本上相同的形狀，所述線匝（8）在被稱作縱向的方向上對齊，每次具有在它們之間的偏移。根據(jù)本發(fā)明：·所述線匝（8）均具有設(shè)置在所述印刷電路板的一個(gè)層上的第一球狀凹面部分（12）以及設(shè)置在所述印刷電路板的另一個(gè)層上的第二球狀凹面部分（14），·由穿過所述印刷電路板的第一通孔（36a）將線匝的所述第一部分連接到相同的線匝的所述第二部分，·由穿過所述印刷電路板的第二通孔（36b）將線匝的所述第一部分連接到相鄰的線匝的所述第二部分。
【專利說明】感應(yīng)位置傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及感應(yīng)位置傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]該類型的傳感器具有使得以下成為可能:確定機(jī)械部件或任何其它元件的位置，而不必與想要知道其位置的部件接觸的優(yōu)點(diǎn)。該優(yōu)點(diǎn)意味著這種傳感器的應(yīng)用在所有類型的產(chǎn)業(yè)中是非常大量的。這種傳感器也用在諸如例如機(jī)動車輛領(lǐng)域的大眾消費(fèi)應(yīng)用中，本發(fā)明已經(jīng)體現(xiàn)在所述機(jī)動車輛領(lǐng)域內(nèi)。然而，它可以用在其它不同且各種的領(lǐng)域中。
[0003]感應(yīng)傳感器的操作原理基于在高頻下且在不使用磁路的情況下進(jìn)行操作的變壓器的初級線圈與次級線圈之間的耦合的變化。在這些線圈之間的耦合根據(jù)一般被稱作“目標(biāo)”的移動(電)導(dǎo)電部件的位置而變化。目標(biāo)中感應(yīng)的電流實(shí)際上修改了在次級線圈中感應(yīng)的電流。通過適應(yīng)線圈的配置并且知道注入在初級線圈中的電流，測量在次級線圈中感應(yīng)的電流使得確定目標(biāo)的位置成為可能。
[0004]為了將這種感應(yīng)傳感器集成在裝置，特別是電子裝置中，已知的是，在印刷電路板上產(chǎn)生上面提到的變壓器。然后，初級線圈和次級線圈由在印刷電路板上形成的軌道構(gòu)成。初級線圈則例如由外部源供電，并且次級線圈承載則由初級線圈中流動的電流創(chuàng)建的磁場感應(yīng)的電流。例如由金屬制成的作為導(dǎo)電部件的目標(biāo)可以具有簡單的形狀。它可以例如是從金屬片裁剪出的部件。為了產(chǎn)生線性傳感器，用于產(chǎn)生目標(biāo)的切割例如是矩形，而對于旋轉(zhuǎn)傳感器，該切割將例如呈角扇形的形狀，其半徑和角度適于部件的移動。
[0005]一般地，設(shè)計(jì)次級線圈的兩個(gè)集合以產(chǎn)生目標(biāo)的位置在傳感器的完整行程上的正弦和余弦函數(shù)。這樣的函數(shù)(cos和Sin)是公知的且可以容易由電子系統(tǒng)處理。通過形成正弦對余弦的比例，并接著通過施加反正切函數(shù)，獲得目標(biāo)的位置的圖像。正弦函數(shù)和余弦函數(shù)的輻角是目標(biāo)的位置的線性(或仿射)函數(shù)，所述目標(biāo)的行程則表示這些三角函數(shù)的空間周期的更大或更小的部分。
[0006]為了可靠地獲得可測量感應(yīng)電流，優(yōu)選的是具有大量的線匝或者大尺寸的線匝。第二個(gè)選項(xiàng)不與緊湊傳感器的生產(chǎn)相容。因?yàn)榇?，一般選擇的是，具有大量的線匝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了限制在印刷電路板上占據(jù)的空間，本發(fā)明提出了在兩個(gè)分開的層上產(chǎn)生線匝以形成次級線圈。為了完成此，適當(dāng)?shù)氖?，產(chǎn)生穿過印刷電路板的通孔，以允許連接因此產(chǎn)生的線匝。
[0008]本發(fā)明的目的是提出一種易于實(shí)現(xiàn)的用于產(chǎn)生感應(yīng)位置傳感器的次級線圈的線匝的布置。
[0009]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出一種對于給定數(shù)量的線匝，使得限制在對應(yīng)的印刷電路板中將產(chǎn)生的通孔的數(shù)量成為可能的布置。
[0010]有利地，線匝將能夠以緊湊方式進(jìn)行布置，以便限制傳感器的整體尺度。[0011]為了促進(jìn)對在次級線圈的層面處進(jìn)行的測量的使用，所提出的布置將優(yōu)選地使得以下成為可能:具有在次級線圈和初級線圈的不同的線匝之間的基本上恒定的距離。
[0012]為此，本發(fā)明提出一種感應(yīng)位置傳感器，包括:在一方面，初級線圈，以及在另一方面，至少兩個(gè)次級線圈，其均由在印刷電路板的兩個(gè)層上產(chǎn)生的若干線匝構(gòu)成。
[0013]根據(jù)本發(fā)明:
?次級線圈具有線匝，每一個(gè)線匝具有基本上相同的形狀；
?所述線匝沿著被稱作縱向的方向?qū)R，每次具有沿著縱向方向的偏移；
?所述線匝中的每一個(gè)線匝具有在印刷電路板的一個(gè)層上設(shè)置的第一球狀凹面部分以及在印刷電路板的另一個(gè)層上設(shè)置的第二球狀凹面部分；
?由穿過印刷電路板的第一通孔將線匝的第一部分連接到相同的線匝的第二部分；
?由穿過印刷電路的第二通孔將線匝的第一部分連接到相鄰的線匝的第二部分；
?線匝的第一部分具有從第一通孔延伸的第一邊緣、從第二通孔延伸的第二邊緣以及連接第一和第二邊緣的底部；
?第一邊緣和第二邊緣在它們變得更遠(yuǎn)離對應(yīng)的第一通孔和第二通孔時(shí)會聚；
?在兩個(gè)相鄰的線匝之間的在縱向方向上的偏移小于將線匝的第一部分的底部與穿過對應(yīng)的第一通孔和第二通孔的軸分開的距離。
[0014]這種傳感器具有至少一個(gè)次級線圈，并且優(yōu)選地，如上面提出的，其次級線圈的全部易于首先被實(shí)現(xiàn)，因?yàn)槠涫沟孟拗圃谟∷㈦娐钒迳蠈a(chǎn)生的通孔的數(shù)量成為可能。此處提到的對齊不必是線性的。它也可以是圓形的弧或可能的橢圓形的弧。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解該對齊對應(yīng)于期望知道其位置的對象的移動方向。最經(jīng)常的是線性移動(因此線性位置傳感器的情況)，但也可以是沿著曲線路徑的移動，最經(jīng)常的是圓形路徑。
[0015]在優(yōu)選的實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的位置傳感器是如此使得相同的次級線圈的線匝以如下的方式連接到彼此:在這些線阻中由交變磁場感應(yīng)的電動勢被加在一起。這進(jìn)一步促進(jìn)了線匝的產(chǎn)生。
[0016]為了促進(jìn)對在次級線圈的端子處進(jìn)行的電壓測量的使用，有利地規(guī)定了:在兩個(gè)線匝之間的縱向偏移是恒定的。
[0017]一個(gè)實(shí)施例規(guī)定了:線匝的每一個(gè)第一部分和線匝的每一個(gè)第二部分具有基本上半六邊形的形狀。線匝因此通過形成線性部分來產(chǎn)生，并且線性部分的數(shù)量受限制，而沒有使線匝的面積太惡化。
[0018]為了使次級線圈的線匝都離初級線圈相同的距離更容易，例如規(guī)定了:由第一通孔構(gòu)成的第一集合和由第二通孔構(gòu)成的第二集合在與縱向方向平行的兩條線段上對齊。在該配置中，為了實(shí)際上具有在初級線圈與次級線圈的線匝之間的相同的距離，初級線圈包圍次級線圈，并且有利地具有包括縱向延伸的線性部分的線匝。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的位置傳感器可以包括兩個(gè)標(biāo)稱次級線圈和兩個(gè)冗余次級線圈，并且在這種情況下，有利的是，有可能規(guī)定了冗余次級線圈具有基本上類似于標(biāo)稱次級線圈的形狀的形狀。 [0020]因此，增加通孔的數(shù)量是無用的。這樣的傳感器的成本價(jià)格幾乎不高于僅具有標(biāo)稱線圈的傳感器的成本價(jià)格。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的傳感器可以包括次級線圈的兩個(gè)集合，一個(gè)集合用于執(zhí)行正弦函數(shù)，而另一個(gè)集合用于執(zhí)行余弦函數(shù)。次級線圈的這些集合之一包括例如相對于中軸對稱地設(shè)置且以如下的方式連接的兩個(gè)次級線圈:在第一次級線圈的線匝中感應(yīng)的電動勢與在第二次級線圈的線匝中感應(yīng)的電動勢相反。
[0022]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，有可能規(guī)定了線匝的第一部分的第一邊緣是基本上直的且與縱軸形成在18°與45°之間的角度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]給定于參考所附示意圖，本發(fā)明的細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)在下面的描述中將變得更明顯，在所述示意圖中:
?圖1是根據(jù)本發(fā)明的位置傳感器的兩個(gè)次級線圈的平面圖，
?圖2是圖1中示出的次級線圈的透視圖，
?圖3是根據(jù)本發(fā)明的位置傳感器的三個(gè)次級線圈的平面圖，
?圖4是圖3中示出的次級線圈的透視圖，
?圖5是圖1中示出的線圈和圖3中示出的線圈的組合的透視圖，
?圖6是除了一些細(xì)節(jié)以外類似于圖5中示出的線圈的冗余次級線圈的透視圖，
?圖7是意在與前面 的圖示出的次級線圈合作的初級線圈(或發(fā)射器)的透視圖，
?圖8是集成圖7中示出的初級線圈與圖5和6中示出的次級線圈的位置傳感器的平面圖，
?圖9是圖8中示出的位置傳感器的平面圖，以及 ?圖10根據(jù)本發(fā)明的傳感器的線匝的變型形狀的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]圖8和9示出了根據(jù)本發(fā)明的感應(yīng)位置傳感器。該傳感器包括在圖7中單獨(dú)示出的初級線圈2以及在圖1至6中示出的次級線圈。這些線圈通過形成在印刷電路板上的導(dǎo)電軌道來產(chǎn)生，并且在下面詳細(xì)描述。
[0025]此處示出的位置傳感器相同于帶有發(fā)射初級線圈和接收次級線圈的變壓器的位置傳感器。該變壓器不包括磁芯。以下寫出了使得理解該傳感器的運(yùn)行成為可能的等式。在這些等式中，索引I用于對應(yīng)于初級線圈的變量，而索引2用于對應(yīng)于次級線圈的變量。
[0026]假定的是，將交變電壓Ul施加于初級線圈的兩個(gè)端子。因?yàn)榇?，在對?yīng)于該初級線圈的初級電路的軌道中產(chǎn)生交變電流il。該電流產(chǎn)生磁感應(yīng)并生成磁通量Ψ 1，其隨著時(shí)間可變。
[0027]這些不同的物理變量通過下面的等式來相關(guān):
U1 =T1I1+^
1 11 Ctt
其中，rl是初級線圈的電阻。
Ψ I = L1I1
其中，LI是發(fā)射初級線圈的電感。
[0028]假定正弦曲線電壓，該第二等式的相對于時(shí)間的導(dǎo)數(shù)給出下面的等式:
【權(quán)利要求】
1.一種感應(yīng)位置傳感器，包括:在一方面，初級線圈(2)以及在另一方面，至少兩個(gè)次級線圈(4、6 ;20、22、24)，每一個(gè)次級線圈由在印刷電路板的兩個(gè)層上產(chǎn)生的若干線匝(8)構(gòu)成， 其特征在于: ?次級線圈(4、6 ;20、22、24)具有線匝(8)，每一個(gè)線匝具有基本上相同的形狀， ?所述線匝(8)沿著被稱作縱向的方向?qū)R，每次具有沿著所述縱向方向的偏移， ?所述線匝(8)中的每一個(gè)線匝具有設(shè)置在所述印刷電路板的一個(gè)層上的第一球狀凹面部分(12)以及設(shè)置在所述印刷電路板的另一個(gè)層上的第二球狀凹面部分(14)， ?由穿過所述印刷電路板的第一通孔(36a)將線匝(8)的所述第一部分(12)連接到相同的線匝(8)的所述第二部分(14)， ?由穿過所述印刷電路板的第二通孔(36b)將線匝(8)的所述第一部分(12)連接到相鄰的線匝(8)的所述第二部分(14)， ?線匝(8)的所述第一部分(12)具有從所述第一通孔(36a)延伸的第一邊緣(28)、從所述第二通孔(36b)延伸的第二邊緣(30)以及連接所述第一和第二邊緣(28、30)的底部(32)， ?所述第一邊緣(28)和所述第二邊緣(30)在它們變得更遠(yuǎn)離對應(yīng)的第一和第二通孔(36a、36b)時(shí)會聚，以及 ?在兩個(gè)相鄰的線匝之間的在所述縱向方向上的偏移(dl)小于將線匝(8)的第一部分(12)的所述底部(32)與穿過所述對應(yīng)的第一和第二通孔(36a、36b)的軸(X)分開的距離(d2)。
2.如權(quán)利要求1所述的位置傳感器，其特征在于:相同的次級線圈的所述線匝(8)以如下的方式連接到彼此:在這些線阻中由交變磁場感應(yīng)的電動勢被加在一起。
3.如權(quán)利要求1或2中的任意一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于:在兩個(gè)線匝(8)之間的所述縱向偏移是恒定的。
4.如權(quán)利要求1至3中的任意一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于:線匝的每一個(gè)第一部分(12)和線匝的每一個(gè)第二部分(14)具有基本上半六邊形的形狀。
5.如權(quán)利要求1至4中的任意一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于:由第一通孔(36a)構(gòu)成的第一集合和由第二通孔(36b)構(gòu)成的第二集合在與所述縱向方向平行的兩條線段上對齊。
6.如權(quán)利要求5所述的位置傳感器，其特征在于:所述初級線圈(2)包圍所述次級線圈(4、6 ;20、22、24)，并且具有包括縱向延伸的線性部分的線匝(26)。
7.如權(quán)利要求1至6中的任意一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于:它包括兩個(gè)標(biāo)稱次級線圈(4、6 ;20、22、24)和兩個(gè)冗余次級線圈，并且特征在于，所述冗余次級線圈具有基本上類似于所述標(biāo)稱次級線圈的形狀的形狀。
8.如權(quán)利要求1至7中的任意一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于:它包括相對于中軸對稱地設(shè)置的兩個(gè)次級線圈(4、6)，并且特征在于:在第一次級線圈(4)的所述線匝中感應(yīng)的所述電動勢與在所述第二次級線圈(6)的所述線匝中感應(yīng)的所述電動勢相反。
9.如權(quán)利要求1至8中的任意一項(xiàng)所述的位置傳感器，其特征在于:線匝的第一部分(12)的所述第一邊緣(28)是基本上直的且與所述縱向方向形成在18°與45°之間的角度。
【文檔編號】G01D5/14GK103983283SQ201410048645
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年2月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月12日
【發(fā)明者】A.豐塔內(nèi), J-L.魯, O.熱拉爾迪埃 申請人:法國大陸汽車公司, 歐陸汽車有限責(zé)任公司