用于探測(cè)在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件處的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器組件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求1的類(lèi)型的用于探測(cè)在尤其在車(chē)輛中的旋轉(zhuǎn)構(gòu) 件處的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器組件。
【背景技術(shù)】
[0002] 在已知的轉(zhuǎn)向角度傳感器中，為了確定轉(zhuǎn)向輪(Lenkrad)的旋轉(zhuǎn)數(shù)，無(wú)接觸地借助 磁場(chǎng)傳感器探測(cè)計(jì)數(shù)輪。這種系統(tǒng)具有這樣的缺點(diǎn)：在點(diǎn)火關(guān)斷的情況下必須提供靜態(tài)電 流，以便在點(diǎn)火關(guān)斷的情況下可識(shí)別轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)動(dòng)。在持久未使用車(chē)輛的情況下，這導(dǎo)致所 不希望地放空車(chē)輛的蓄電池。如果不提供這樣的靜態(tài)電流，則當(dāng)點(diǎn)火關(guān)斷或者中斷蓄電池 的情況下轉(zhuǎn)向輪發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)不再能夠明確地確定轉(zhuǎn)向角度。
[0003] 帶有兩個(gè)角度傳感器的新的轉(zhuǎn)向輪角度測(cè)量系統(tǒng)提供一種改進(jìn)方案，這兩個(gè)角度 傳感器根據(jù)改性的游標(biāo)原理(Noniusprinzip)工作并且不再具有提供靜態(tài)電流的缺點(diǎn)。
[0004] 因此，例如文件DE 195 06 938 A1公開(kāi)了一種用于測(cè)量可轉(zhuǎn)動(dòng)的物體的角度的方 法和裝置。在此，該可轉(zhuǎn)動(dòng)的物體在圓周側(cè)處與至少兩個(gè)另外的可轉(zhuǎn)動(dòng)的物體共同作用。另 外的可轉(zhuǎn)動(dòng)的物體例如實(shí)施成齒輪，其角度位置借助兩個(gè)傳感器來(lái)確定。然后由這兩個(gè)附 加的可轉(zhuǎn)動(dòng)的物體的如此確定的角度位置可確定可轉(zhuǎn)動(dòng)的物體的角度位置。為了可得出明 確的結(jié)論，需要所有三個(gè)可轉(zhuǎn)動(dòng)的物體更確切地說(shuō)齒輪分別具有確定的齒數(shù)或者傳動(dòng)比。 該方法和裝置例如可用于確定機(jī)動(dòng)車(chē)的轉(zhuǎn)向角度。所述測(cè)量原理可應(yīng)用于任何類(lèi)型的角度 傳感器，例如光學(xué)傳感器、磁傳感器、電容式傳感器、電感式傳感器或者電阻式傳感器。這 里，該另外的可轉(zhuǎn)動(dòng)的物體作為測(cè)量值發(fā)送器起作用，而對(duì)應(yīng)的傳感器作為測(cè)量值接收器 起作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 根據(jù)本發(fā)明的具有獨(dú)立權(quán)利要求1的特征的用于探測(cè)在尤其在車(chē)輛中的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件 處的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器組件相比之下具有該優(yōu)點(diǎn):通過(guò)將至少兩個(gè)測(cè)量值發(fā)送器的角度信 息轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的頻率信號(hào)可簡(jiǎn)單且快速地評(píng)估信號(hào)以用于確定當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)角度。此外，為 評(píng)估該頻率信號(hào)，可使用已經(jīng)在車(chē)輛中存在的部件。優(yōu)選地，在評(píng)估期間形成頻率信號(hào)的兩 個(gè)頻率的差并且將其作為游標(biāo)信號(hào)(Noniussignal)使用。該游標(biāo)信號(hào)于是明確地說(shuō)明旋轉(zhuǎn) 構(gòu)件即使經(jīng)過(guò)多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的位置。差的形成例如通過(guò)頻率信號(hào)的混合和/或計(jì)數(shù)來(lái)進(jìn)行。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的用于探測(cè)在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件處的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器組件的實(shí)施方式例如 可作為轉(zhuǎn)向角傳感器用于確定車(chē)輛的轉(zhuǎn)向角度和/或用于工業(yè)控制中。
[0007] 本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種用于探測(cè)在尤其在車(chē)輛中的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件處的旋轉(zhuǎn)角 度的傳感器組件。在此，第一測(cè)量值發(fā)送器在圓周側(cè)處以預(yù)定的第一速比與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件耦聯(lián)， 并且第二測(cè)量值發(fā)送器在圓周側(cè)處以預(yù)定的第二速比與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件耦聯(lián)。第一測(cè)量值發(fā)送器 與第一測(cè)量值接收器結(jié)合產(chǎn)生第一角度信息，并且第二測(cè)量值發(fā)送器與第二測(cè)量值接收器 結(jié)合產(chǎn)生第二角度信息，這兩個(gè)角度信息可被評(píng)估以用于確定旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)角 度。根據(jù)本發(fā)明，評(píng)估和控制單元將第一角度信息轉(zhuǎn)換成第一頻率信號(hào)并且將第二角度信 息轉(zhuǎn)換成第二頻率信號(hào)并且由這兩個(gè)頻率信號(hào)產(chǎn)生輸出信號(hào)，該輸出信號(hào)代表旋轉(zhuǎn)構(gòu)件的 當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)角度。
[0008] 術(shù)語(yǔ)"頻率信號(hào)"在下面表示不同的信號(hào)。因此，例如以規(guī)定的頻率振蕩的振蕩器 的更確切地說(shuō)正弦的輸出信號(hào)、或者由此產(chǎn)生的具有相同頻率的矩形信號(hào)、或者顯示該振 蕩頻率的數(shù)字的數(shù)值或者計(jì)數(shù)器讀數(shù)都可被稱(chēng)為頻率信號(hào)。
[0009] 評(píng)估和控制單元在此可理解為電路或者電氣設(shè)備，例如控制設(shè)備，其處理或者評(píng) 估探測(cè)的傳感器信號(hào)。評(píng)估和控制單元可具有至少一個(gè)接口，該接口可以硬件和/或軟件的 方式來(lái)構(gòu)造。在以硬件方式構(gòu)造的情況下，接口例如可為所謂的系統(tǒng)ASIC的一部分，它包括 評(píng)估和控制單元的不同功能。然而同樣可行的是，接口是自己的、集成的切換電路或者至少 部分地由分立的結(jié)構(gòu)元件組成。在以軟件方式構(gòu)造的情況下，接口可為軟件模塊，其例如除 其他軟件模塊之外存在于微控制器上。同樣有利的是帶有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其 存儲(chǔ)于機(jī)器可讀的載體(例如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、硬盤(pán)存儲(chǔ)器或者光學(xué)存儲(chǔ)器)上，并且當(dāng)由評(píng) 估和控制單元實(shí)施該程序時(shí)用于執(zhí)行評(píng)估。
[0010] 通過(guò)在從屬權(quán)利要求中提及的措施和改進(jìn)方案可有利地改進(jìn)在獨(dú)立權(quán)利要求1中 說(shuō)明的用于探測(cè)在尤其在車(chē)輛中的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件處的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器組件。
[0011]特別有利的是，測(cè)量值接收器產(chǎn)生分別作為電感變化的角度信息，該角度信息由 評(píng)估和控制單元轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)。
[0012] 在根據(jù)本發(fā)明的傳感器組件的一種有利的設(shè)計(jì)方案中，測(cè)量值發(fā)送器可分別具有 帶有至少一個(gè)導(dǎo)電的金屬面的盤(pán)狀基體，并且測(cè)量值接收器可分別具有至少一個(gè)面式探測(cè) 線圈。在此，至少一個(gè)導(dǎo)電的金屬面可按照覆蓋度影響對(duì)應(yīng)的至少一個(gè)探測(cè)線圈的電感。此 外，至少一個(gè)面式探測(cè)線圈可構(gòu)成帶有預(yù)定的中間頻率的振蕩電路的頻率確定的部分。在 此，經(jīng)過(guò)對(duì)應(yīng)的測(cè)量值發(fā)送器的旋轉(zhuǎn)，在預(yù)定的測(cè)量帶寬內(nèi)，面式探測(cè)線圈的電感變化可改 變對(duì)應(yīng)的振蕩電路的中間頻率。優(yōu)選地，振蕩電路相應(yīng)實(shí)施成LR振蕩器。由此，角度信息然 后首先轉(zhuǎn)換成電感變化并且然后轉(zhuǎn)換成頻率變化。相應(yīng)的振蕩電路的中間頻率在測(cè)量值發(fā) 送器在0和360°之間運(yùn)動(dòng)的情況下以正/負(fù)一半的測(cè)量帶寬變化，其中該測(cè)量帶寬典型地明 顯小于中間頻率。
[0013] 在根據(jù)本發(fā)明的傳感器組件的另一個(gè)有利的設(shè)計(jì)方案中，帶有第一面式探測(cè)線圈 的第一振蕩電路可具有第一中間頻率，帶有第二面式探測(cè)線圈的第二振蕩電路可具有第二 中間頻率，其可與第一中間頻率如此不同，使得振蕩電路的頻率范圍在預(yù)定的測(cè)量帶寬內(nèi) 不可重疊。由此可以有利的方式避免輸出信號(hào)或者差分信號(hào)的符號(hào)變化或者過(guò)零 (Nulldurchgang)〇
[0014] 在根據(jù)本發(fā)明的傳感器組件的另一個(gè)有利的設(shè)計(jì)方案中，評(píng)估電路可接收振蕩電 路的當(dāng)前的中間頻率作為第一頻率信號(hào)和第二頻率信號(hào)并且通過(guò)混合和/或計(jì)算確定這兩 個(gè)頻率信號(hào)的頻率差并且將其作為輸出信號(hào)輸出。在此，評(píng)估電路可模擬地(analog)混合 振蕩電路的頻率信號(hào)、使用低通濾波器過(guò)濾并且對(duì)低通濾波后的信號(hào)計(jì)數(shù)。然后評(píng)估電路 可將計(jì)數(shù)的信號(hào)作為輸出信號(hào)輸出。備選地，評(píng)估電路可經(jīng)由至少一個(gè)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器將 振蕩電路的頻率信號(hào)數(shù)字化并且混合數(shù)字化后的頻率信號(hào)、使用低通濾波器過(guò)濾并且對(duì)低 通濾波后的信號(hào)計(jì)數(shù)。在此，評(píng)估電路也可將計(jì)數(shù)的信號(hào)作為輸出信號(hào)輸出。作為另一備選 方案，評(píng)估電路可通過(guò)閾值開(kāi)關(guān)將振蕩電路的頻率信號(hào)轉(zhuǎn)換成矩形信號(hào)并且相應(yīng)利用計(jì)數(shù) 器對(duì)頻率計(jì)數(shù)。然后評(píng)估電路可數(shù)字地形成兩個(gè)計(jì)數(shù)器的差頻并且將其作為輸出信號(hào)輸 出。在一種特別成本合適的實(shí)施方式中，評(píng)估電路可通過(guò)閾值開(kāi)關(guān)將振蕩電路的頻率信號(hào) 轉(zhuǎn)換成矩形信號(hào)、將第一矩形信號(hào)作為輸入信號(hào)并且將第二矩形信號(hào)作為時(shí)鐘信號(hào)提供給 觸發(fā)器(Flip-Flop)，使得觸發(fā)器可以?xún)蓚€(gè)矩形信號(hào)的差頻振蕩。然后評(píng)估電路可探測(cè)在觸 發(fā)器的輸出端處的差頻并且將其作為輸出信號(hào)輸出。觸發(fā)器的緩慢的輸出振蕩例如可由微 控制器來(lái)探測(cè)，其可以小的時(shí)鐘頻率工作，因?yàn)橛?jì)數(shù)器自身僅以緩慢的差頻變化。
[0015] 在附圖中顯示了本發(fā)明的實(shí)施例并且在下面的說(shuō)明中對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)闡述。附圖中 相同的附圖標(biāo)記表示實(shí)施相同的或者類(lèi)似的功能的部件或者元件。
【附圖說(shuō)明】
[0016] 圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的用于探測(cè)在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件處的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器組件的實(shí)施 例的示意性的圖示。
[0017] 圖2顯示了圖1中的根據(jù)本發(fā)明的傳感器組件的示意性的方框電路圖。
[0018]圖3顯示了圖1和2中的根據(jù)本發(fā)明的傳感器組件產(chǎn)生的角度信息的特征線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 如從圖1至圖3可見(jiàn)的那樣，根據(jù)本發(fā)明的用于探測(cè)在經(jīng)過(guò)多轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3 處的旋轉(zhuǎn)角度α的傳感器組件1的所示出的實(shí)施例包括:第一測(cè)量值發(fā)送器10,其在圓周側(cè) 處以預(yù)定的第一速比與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3耦聯(lián);和第二測(cè)量值發(fā)送器20,其在圓周側(cè)處以預(yù)定的第 二速比與旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3耦聯(lián)。在此，第一測(cè)量值發(fā)送器10與第一測(cè)量值接收器30結(jié)合產(chǎn)生第一 角度信息α?，并且第二測(cè)量值發(fā)送器20與第二測(cè)量值接收器40結(jié)合產(chǎn)生第二角度信息α2。 然后可評(píng)估這兩個(gè)角度信息α1、α2以用于確定旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3的當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)角度α。根據(jù)本發(fā)明， 評(píng)估和控制單元50將第一角度信息α?轉(zhuǎn)換成第一頻率信號(hào)Π ，并且將第二角度信息α2轉(zhuǎn)換 成第二頻率信號(hào)f2并且由這兩個(gè)頻率信號(hào)fl、f2產(chǎn)生輸出信號(hào)fN，該輸出信號(hào)代表旋轉(zhuǎn)構(gòu) 件3的當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)角度α。
[0020] 在所示出的實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的用于探測(cè)在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3處的旋轉(zhuǎn)角度的傳感 器組件1作為轉(zhuǎn)向角度傳感器使用來(lái)確定車(chē)輛的轉(zhuǎn)向角度。不言而喻，備選的實(shí)施例的根據(jù) 本發(fā)明的用于探測(cè)在旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3處的旋轉(zhuǎn)角度的傳感器組件1也可用于工業(yè)控制中。
[0021] 如從圖1中還可見(jiàn)的那樣，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3實(shí)施成帶有基體5和主齒環(huán)7(其具有第一齒 數(shù))的齒輪。備選地，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3例如可為軸，其與帶有主齒環(huán)的齒輪耦聯(lián)。兩個(gè)測(cè)量值發(fā)送 器10、20同樣實(shí)施成齒輪，其中第一測(cè)量值發(fā)送器10具有帶有第一齒環(huán)14的基體12,并且第 二測(cè)量值發(fā)送器20具有帶有第二齒環(huán)24的基體22。齒環(huán)7、14、24的齒數(shù)不同。因此，主齒環(huán)7 具有例如42個(gè)齒，第一齒環(huán)14具有例如26個(gè)齒，并且第二齒環(huán)24具有例如28個(gè)齒。如從圖1 和圖2中還可見(jiàn)的那樣，旋轉(zhuǎn)構(gòu)件3的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)α轉(zhuǎn)換到兩個(gè)測(cè)量值發(fā)送器10、20上。測(cè)量值 接收器30、40將兩個(gè)測(cè)量值發(fā)送器10、20