專利名稱:基于電容的位置傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及基于電容的位置傳感器,所述傳感器配置成產(chǎn)生隨一對(duì)可移動(dòng)物體的相對(duì)位置而變化的輸出電容。
背景技術(shù):
利用電容來(lái)測(cè)量?jī)蓚€(gè)物體之間的相對(duì)位置是眾所周知的。一種檢測(cè)位置的方法包括把兩個(gè)導(dǎo)電板固定在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體上。把所述導(dǎo)電板通常這樣固定到物體、使得它們彼此重疊和相互平行并且由間隙隔開(kāi)。所述兩片導(dǎo)電板和夾在中間的電介質(zhì)(如空氣)一起產(chǎn)生電容,所述電容量部分依賴于所述導(dǎo)電板彼此重疊的程度。當(dāng)物體移動(dòng)時(shí),重疊量變化,導(dǎo)致電容量的相應(yīng)變化。根據(jù)電容量的變化來(lái)確定物體之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)量。
以上方法的一個(gè)困難是各種各樣的因素可能影響給定的電容變化。假設(shè)直線x-y-z坐標(biāo)系具有一對(duì)導(dǎo)電板平行于x-y平面,電容量的變化將起因于發(fā)生在所述導(dǎo)電板之間的沿所有三個(gè)坐標(biāo)軸的相對(duì)平移。然而,很多位置測(cè)定系統(tǒng),包括上述的簡(jiǎn)單系統(tǒng),不能夠把發(fā)生在一個(gè)軸向的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電容變化與另一個(gè)軸向的運(yùn)動(dòng)引起的電容變化區(qū)分開(kāi)來(lái)。
上述問(wèn)題特別涉及到某些類型的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMSmicroelectro-mechanical systems),例如非常小的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)裝置。一些這類存儲(chǔ)裝置包括設(shè)計(jì)成在x-y平面內(nèi)相對(duì)于相關(guān)聯(lián)的讀/寫(xiě)裝置運(yùn)動(dòng)的存儲(chǔ)介質(zhì)。為了對(duì)介質(zhì)準(zhǔn)確地存取和寫(xiě)入數(shù)據(jù),必須知道存儲(chǔ)介質(zhì)和讀/寫(xiě)裝置之間準(zhǔn)確的相對(duì)位置。通常用于這類裝置的靜電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)或者其它驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有效地產(chǎn)生x-y運(yùn)動(dòng),然而它們有時(shí)候偶然產(chǎn)生z軸方向的運(yùn)動(dòng)。在這類偶然的z軸運(yùn)動(dòng)情形下,因以上解釋過(guò)的原因,上述傳統(tǒng)的電容位置傳感系統(tǒng)可能產(chǎn)生錯(cuò)誤的位置讀出。與其它情形一起,這可能造成讀出錯(cuò)誤的數(shù)據(jù),或者,意外地蓋寫(xiě)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)。
已有的基于電容的位置傳感器的另一個(gè)問(wèn)題是有限的靈敏度。特別是在微存儲(chǔ)裝置和其它MEMS系統(tǒng)中,要求采用的位置傳感器隨給定的位置變化產(chǎn)生明顯變化的輸出。在一些存儲(chǔ)裝置中,對(duì)位置的測(cè)量必須精確到幾分之一毫微米。許多已有的傳感器完全不足以靈敏到足以提供適合于確定如此精細(xì)的位置分辨率的輸出。
發(fā)明內(nèi)容
因而,本發(fā)明提供一種位置傳感器,它用于與一種可移動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合使用,所述系統(tǒng)具有一對(duì)可以在一定沿軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)行范圍內(nèi)彼此相對(duì)移動(dòng)的物體。所述位置傳感器是基于電容的并且包括這樣固定到所述物體之一上的第一板、使得所述第一板平行于所述軸。所述傳感器還包括這樣固定到所述物體中的另一個(gè)上的一對(duì)第二板、使得所述第二板彼此相鄰并且共面、還使得當(dāng)所述物體沿所述軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)、所述第二板與所述第一板分隔一定距離并且平行。這樣配置所述第一板和第二板、使得它們形成兩個(gè)隔板式電容器,其電容量隨所述各物體沿所述軸向在運(yùn)行范圍內(nèi)彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)而變化。所述位置傳感器配置成利用所述電容量產(chǎn)生可以用來(lái)確定所述物體沿所述軸的相對(duì)位置的輸出。
圖1-3示出計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)裝置的不同透視圖,所述裝置包括根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的基于電容的位置傳感器。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的基于電容的位置傳感器的示意的頂視圖。
圖5-7是描述圖4的位置傳感器的各部分的側(cè)視圖,其中所述位置傳感器固定在沿x軸向一定范圍彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的一對(duì)物體上。
圖8描繪與圖4-7所示位置傳感器有關(guān)的電路模型。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)基于電容的位置傳感器的示意的頂視圖。
圖10-12是描繪圖9的位置傳感器的各部分的側(cè)視圖,其中所述位置傳感器固定在沿x軸向一定范圍彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的一對(duì)物體上。
圖13描繪與圖9所示位置傳感器有關(guān)的電路模型。
圖14是根據(jù)本發(fā)明的再一個(gè)位置傳感器的等距描繪。
圖15是描繪圖14的位置傳感器的各部分的側(cè)視圖,其中所述位置傳感器固定在沿x軸一定范圍彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的一對(duì)物體上。
圖16是說(shuō)明隨圖14和15的位置傳感器的x軸向位移而變的電容輸出的波形圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明針對(duì)一種基于電容的位置傳感器。本文中描述的位置傳感器實(shí)施例可以用于各式各樣的裝置,然而已經(jīng)被證明特別適合于用于非常小的計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)裝置以及其它MEMS系統(tǒng)。只是為了具體說(shuō)明的目的,以下主要在高密度MEMS計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)裝置中討論所述的位置傳感器實(shí)施例。
圖1和圖2分別示出存儲(chǔ)裝置100的側(cè)視和頂視橫截面圖,其中可以采用根據(jù)本發(fā)明的位置傳感器。存儲(chǔ)裝置100包括許多場(chǎng)致發(fā)射極(field emitter),如102和104;具有許多例如108的存儲(chǔ)區(qū)的存儲(chǔ)介質(zhì)106;以及微致動(dòng)器110,它相對(duì)于場(chǎng)致發(fā)射極掃描(移動(dòng))存儲(chǔ)介質(zhì)106或者相反。存儲(chǔ)裝置100可以配置成每個(gè)存儲(chǔ)區(qū)負(fù)責(zé)存儲(chǔ)1位或者多位信息。
場(chǎng)致發(fā)射極可以配置成具有非常尖銳的尖端的尖端發(fā)射極。例如,每個(gè)場(chǎng)致發(fā)射極可以具有約1到數(shù)百毫微米的曲率半徑。在運(yùn)行時(shí),在場(chǎng)致發(fā)射極及其對(duì)應(yīng)柵極,例如發(fā)射極102和環(huán)繞發(fā)射極102的圓形柵極103之間,加上預(yù)先選定的電位差。由于發(fā)射極的尖銳的尖端的緣故,電子束電流被從發(fā)射極抽出并高精度地射向存儲(chǔ)區(qū)。可以根據(jù)發(fā)射極和存儲(chǔ)介質(zhì)106之間的距離、發(fā)射極類型、以及所要求的斑點(diǎn)尺寸(位尺寸),來(lái)要求電子光學(xué)系統(tǒng)聚焦電子束。也可以對(duì)存儲(chǔ)介質(zhì)106施加電壓來(lái)或者加速(或減速)場(chǎng)致發(fā)射電子、或者幫助聚焦場(chǎng)致發(fā)射電子。
外殼120通常適合于把存儲(chǔ)介質(zhì)106保持在局部真空(如至少10-5乇)中。研究者們已經(jīng)采用半導(dǎo)體處理技術(shù)在真空腔中制作出了精細(xì)加工的場(chǎng)致發(fā)射極。參見(jiàn),如“Silicon Field Emission Transistorsand Diodes,”by Jones,published in IEEE Transactions onComponents,Hybrids and Manufacturing Technology,15,page 1051,1992。
每個(gè)場(chǎng)致發(fā)射極可以對(duì)應(yīng)于存儲(chǔ)介質(zhì)106上建立的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)區(qū)。如果每個(gè)場(chǎng)致發(fā)射極負(fù)責(zé)多個(gè)存儲(chǔ)區(qū),則存儲(chǔ)裝置100通常適合于在外殼120(亦即,場(chǎng)致發(fā)射極)和存儲(chǔ)介質(zhì)106之間掃描或者以其它形式實(shí)現(xiàn)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。例如,微致動(dòng)器110通常適合于對(duì)介質(zhì)106的不同位置進(jìn)行掃描、使得每個(gè)場(chǎng)致發(fā)射極定位在不同的存儲(chǔ)區(qū)上。采用這樣的結(jié)構(gòu),微致動(dòng)器110可以用來(lái)掃描存儲(chǔ)介質(zhì)之上的場(chǎng)致發(fā)射極(通常是兩維)陣列。因?yàn)榇鎯?chǔ)介質(zhì)106相對(duì)于外殼120運(yùn)動(dòng),通常稱它為“動(dòng)子(mover)”。相對(duì)應(yīng)的,外殼120以及相對(duì)于外殼固定的各種其它部件(例如場(chǎng)致發(fā)射極)通常稱為“定子(stator)”。
場(chǎng)致發(fā)射極通常適合于通過(guò)它們產(chǎn)生的電子束在存儲(chǔ)區(qū)讀取和寫(xiě)入信息。因此,適用于存儲(chǔ)裝置100的場(chǎng)致發(fā)射極必須產(chǎn)生足夠細(xì)的電子束以便在存儲(chǔ)介質(zhì)106上獲得要求的位密度。而且,場(chǎng)致發(fā)射極必須提供具有足夠的功率密度的電子束以便進(jìn)行所需的讀/寫(xiě)操作??梢杂枚喾N方法制作這種場(chǎng)致發(fā)射極。例如,一種方法公開(kāi)在“Physical Properties of Thin-Film Field Emission CathodesWith Molybdenum Cones,”by Spindt et al,published in the Journalof Applied Physics,Vol.47,No.12,December 1976。另一種方法公開(kāi)在“Fabrication and Characteristics of Si Field EmitterArrays,”by Betsui,published in Tech.Digest 4thInt.VacuumMicroelectronics Conf.,Nagahama,Japan,Page 26,1991。這類發(fā)射極已成功地用在不同的應(yīng)用中,如平板顯示器。
可以以兩維陣列(例如100×100的發(fā)射極)的形式提供場(chǎng)致發(fā)射極,所述陣列在x和y方向發(fā)射極間距都是50微米。每個(gè)發(fā)射極可以存取數(shù)萬(wàn)到數(shù)億的存儲(chǔ)區(qū)。例如,發(fā)射極可以在具有兩維存儲(chǔ)區(qū)陣列的存儲(chǔ)介質(zhì)上掃描(即相對(duì)運(yùn)動(dòng)),其中相鄰存儲(chǔ)區(qū)之間的間隔周期在任何地方都是從幾分之一毫微米到100或100以上毫微米,而微致動(dòng)器的運(yùn)行范圍在x和y方向都是50微米。場(chǎng)致發(fā)射極也可以以同步或者多路復(fù)用方式尋址。并行尋址方案可以給存儲(chǔ)裝置100提供存取時(shí)間和數(shù)據(jù)速率方面明顯的性能改善。
圖3是存儲(chǔ)介質(zhì)106的典型的頂視圖,描述了存儲(chǔ)區(qū)的兩維陣列和場(chǎng)致發(fā)射極的兩維陣列。(未標(biāo)示出的)外部電路用于尋址存儲(chǔ)區(qū)。如圖所示,經(jīng)常要把存儲(chǔ)區(qū)分段成行,例如行104,其中每行包含一定數(shù)量的存儲(chǔ)區(qū),例如存儲(chǔ)區(qū)108。通常,每個(gè)發(fā)射極負(fù)責(zé)一定數(shù)量的行,但不負(fù)責(zé)整個(gè)長(zhǎng)度的這些行。例如,如圖所示,發(fā)射極102負(fù)責(zé)行140到142、以及列144到146之內(nèi)的存儲(chǔ)區(qū)。
以上說(shuō)明典型的存儲(chǔ)裝置,其中可以使用根據(jù)本發(fā)明的位置傳感器。這類存儲(chǔ)裝置的其它方面公開(kāi)在授予Gibson等的美國(guó)專利5557596,所述專利的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)這種引用而被包括在本文中。
為了在要求的存儲(chǔ)區(qū)進(jìn)行精確的讀寫(xiě)操作,通常需要采用與微致動(dòng)器110的運(yùn)行有關(guān)的精密的位置檢測(cè)和控制。因而,存儲(chǔ)裝置100可以配置有根據(jù)本發(fā)明的基于電容的位置傳感器。一個(gè)這類位置傳感器在圖1中總的以160表示。傳感器160輸出一個(gè)或多個(gè)電容量,這些值隨動(dòng)子106和定子120的相對(duì)位置而變化。
下面將參考圖4-16說(shuō)明位置傳感器的不同的實(shí)施例和方面。類似于圖1和2,這些圖中的若干幅圖具有表示所描述的主題在直線x-y-z坐標(biāo)系中的方位的隨附圖例。包含這些圖例只為了說(shuō)明上的清晰,而無(wú)意限制本發(fā)明的范圍。例如,存儲(chǔ)介質(zhì)106主要在如圖1和2所示的x-y平面運(yùn)動(dòng)。因而,當(dāng)即將說(shuō)明的位置傳感器用于存儲(chǔ)裝置100時(shí),它們通常被設(shè)計(jì)成檢測(cè)存儲(chǔ)介質(zhì)在x-y平面上的位置。然而,應(yīng)當(dāng)指出,位置傳感器可以用于檢測(cè)許多不同的所需的方向上的運(yùn)動(dòng),包括如圖1和2中所示的任意定義的x-y平面之外的其它平面。
圖4-8說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的位置傳感器162的不同的方面。如圖4-7中看到的,傳感器162可以包括若干各自具有一塊或者多塊板的板組件,這些板組件包括M1板組件164,它具有M1板166和168;M2板組件170,它具有M2板172和174;以及S1板組件176,它具有S1板178和180。
M1和M2板組件可以緊固到存儲(chǔ)介質(zhì)106(圖1和2)上,并且因?yàn)樵谒隼又写鎯?chǔ)介質(zhì)106和M1及M2板可以相對(duì)于外殼120移動(dòng),所以用字母“M”表示。通常,如圖4所示,所有M1板是電互連的,并且所有M2板電互連。在相鄰的M1和M2板之間設(shè)置絕緣間隙182,使得M1和M2板組件之間彼此絕緣。
S1板組件176及其板件用字母“S”表示,因?yàn)樗鼈兺ǔO鄬?duì)于外殼120靜止不動(dòng)。如圖所示,S1板178和180通常電互連。所述板的電氣互連及特性將在下面詳細(xì)說(shuō)明。
如圖5-7最清楚地看到的,M1板166和168可固定到存儲(chǔ)介質(zhì)106(即動(dòng)子)的下側(cè)。更具體地說(shuō),如圖5-7所示,M1板可以固定到設(shè)置在存儲(chǔ)介質(zhì)邊緣側(cè)的一個(gè)或多個(gè)耦合塊上。在如圖所示的存儲(chǔ)裝置中,有兩組耦合塊。X軸耦合塊106a和106b沿著存儲(chǔ)介質(zhì)106的上側(cè)和下側(cè)在x方向伸展,而y軸耦合塊106c和106d沿著存儲(chǔ)介質(zhì)106的左側(cè)和右側(cè)在y方向伸展。當(dāng)存儲(chǔ)介質(zhì)沿x軸移動(dòng)時(shí)x軸耦合塊106a和106b隨之一起移動(dòng),但存儲(chǔ)介質(zhì)沿y軸移動(dòng)時(shí)不隨之一起移動(dòng)。換句話說(shuō),耦合塊106a和106b相對(duì)于存儲(chǔ)介質(zhì)106固定是為了x軸方向的運(yùn)動(dòng),而獨(dú)立于存儲(chǔ)介質(zhì)106是為了y軸方向的運(yùn)動(dòng)。y軸耦合塊106c和106d以類似但相反的方式工作它們相對(duì)于存儲(chǔ)介質(zhì)106固定是為了y軸運(yùn)動(dòng),而獨(dú)立于存儲(chǔ)介質(zhì)106是為了x軸方向的運(yùn)動(dòng)。這類耦合塊的使用說(shuō)明在U.S.PatentApplication Serial No.09/867667,filed May 31,2001 of PeterG.Hartwell and Donald J.Fasen for a“Flexure Coupling Blockfor Motion Sensor,”以及在U.S.Patent Application Serial No.09/867666,filed May 31,2001 of Peter G.Hartwell and DonaldJ.Fasen for a“Three-Axis Motion Sensor,”這些專利申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)這種引用而被包括在本文中。因此,在此將不對(duì)所述耦合塊作進(jìn)一步說(shuō)明。
本專業(yè)的技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到,M1和M2板組件的位置傳感器162可以直接固定在存儲(chǔ)介質(zhì)體106上,而不是通過(guò)耦合塊固定在那里。通常S1板緊固到或者安裝在外殼120(即定子)上,使得它們面對(duì)M1和M2板。
如圖5-7最清楚地看到的,通常M1、M2和S1板具有相對(duì)于動(dòng)子106和定子120來(lái)說(shuō)非常薄的平面結(jié)構(gòu)??梢圆捎冒雽?dǎo)體制造技術(shù)或者其它合適的制造方法,把這些板淀積在動(dòng)子和定子上,或者用其他方式固定到那些位置。如上所述,通常M1和M2板組件固定到存儲(chǔ)介質(zhì)106,使得M1和M2板組件彼此相鄰、共面并由絕緣間隙182隔開(kāi)。每塊M1板除了與M2板共面外,通常還與所有其它M1板共面。例如,圖4中,所有4塊M1和M2板共面,這樣它們共同形成一個(gè)具有分隔間隙(如絕緣間隙182)的擴(kuò)展的平面。如圖5-7將看到的,所述擴(kuò)展平面向下面對(duì)S1板和定子120。通常,所有S1板也彼此共面。
動(dòng)子106和定子120通常是彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的,因此它們只可以直線平移(非旋轉(zhuǎn)意義的)運(yùn)動(dòng)。因此,當(dāng)動(dòng)子106相對(duì)于定子120運(yùn)動(dòng)時(shí),S1板178和180保持平行于M1板166和168以及M2板172和174。當(dāng)動(dòng)子和定子之間發(fā)生z軸方向的運(yùn)動(dòng)時(shí),S1板和包含M1與M2板的平面之間的垂直間隙會(huì)變化,但是通常S1板保持對(duì)M1和M2板平行。
圖5-7描繪可能發(fā)生在動(dòng)子106和定子120之間的x軸方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。圖5描繪動(dòng)子106處在其x軸方向運(yùn)動(dòng)范圍的一個(gè)端點(diǎn);圖7描繪動(dòng)子處在相反的另一端點(diǎn);而圖6描繪動(dòng)子處在中間位置。如這些圖中所見(jiàn),在S1板178和M1板166之間以及在S1板178和M2板172之間產(chǎn)生的重疊隨著動(dòng)子在x軸方向運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)的端點(diǎn)之間的運(yùn)動(dòng)而變化?!爸丿B”指的是指定的一對(duì)相對(duì)的板的重疊區(qū)域。例如,圖4描述M1和M2板,它們相對(duì)于動(dòng)子106固定,處于相對(duì)于S1板的中間位置(即在運(yùn)動(dòng)范圍端點(diǎn)之間的某個(gè)位置),類似于圖6所示的中間位置。此時(shí),M1板166與S1板178的重疊量為xpo(x軸方向的重疊量)乘W(M1板的y軸方向?qū)挾?。根據(jù)圖4-7,應(yīng)當(dāng)指出,所述重疊隨板之間發(fā)生的x軸向相對(duì)位移而變化,所述x軸向相對(duì)位移又是動(dòng)子106和定子120之間發(fā)生的x軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。
在S1板和M1與M2板之間的空間充滿電介質(zhì),如空氣,因此本專業(yè)的技術(shù)人員會(huì)看到在不同的板之間形成電容。這些電容隨動(dòng)子106相對(duì)于定子120的運(yùn)動(dòng)而變化。
圖8描述由圖4-7所示不同的板形成的電容,如電容測(cè)量電路190所包含的那樣。電路190包括第一可變電容192,它由M1板組件(M1板166和168)和S1板組件(S1板178和180)形成。隨著動(dòng)子106在x正方向相對(duì)于定子120從圖5所示位置向圖7所示位置的移動(dòng),如可變電容192的電路符號(hào)中的箭頭所示,可變電容192的電容量增加。電容增加是因?yàn)镸1板和S1板之間重疊區(qū)域的增加。電路190還包括第二可變電容194,它由M2板組件(M2板172和174)和S1板組件(S1板178和180)形成。向下的箭頭表示可變電容194的電容量隨著動(dòng)子106在x正方向在x軸向運(yùn)動(dòng)范圍相對(duì)于定子120從圖5所示位置向圖7所示位置的移動(dòng)而減小。電容減小是M1板和S1板之間的重疊區(qū)域在動(dòng)子于所述運(yùn)動(dòng)范圍內(nèi)移動(dòng)時(shí)減小。
如圖4和8所見(jiàn),電容測(cè)量電路還可以包括信號(hào)源或者向所述板施加時(shí)變信號(hào)的源。施加這些輸入信號(hào)是為了產(chǎn)生基于板間電容的可測(cè)的輸出信號(hào)。在所述實(shí)施例中,正弦載波200加到M1板組件(M1板166和168)。反向載波202加到M2板組件170(M2板172和174)。如果采用正弦輸入信號(hào),通常通過(guò)將第一信號(hào)移相180度來(lái)產(chǎn)生所述反向信號(hào)。施加這些時(shí)變信號(hào)在電路節(jié)點(diǎn)204產(chǎn)生輸出信號(hào),可以測(cè)量所述輸出信號(hào)以便確定可變電容192和194的電容量。如圖8所見(jiàn),測(cè)量輸出信號(hào)的一種方法是采用具有阻值R1的電壓采樣電阻206。
參考圖4-8描述的所述配置的明顯優(yōu)點(diǎn)是,所述輸出信號(hào)僅僅隨動(dòng)子和定子之間發(fā)生的x軸向位移有顯著程度的變化,而對(duì)于y軸方向和z軸方向的相對(duì)位移比較不敏感。這種直線運(yùn)動(dòng)分量的隔離有助于精確的位置檢測(cè)。本專業(yè)的技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到,在一對(duì)平行分隔的x-y板之間形成的電容量是重疊區(qū)域(它隨x軸和y軸方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而變化)以及板間垂直距離(它隨z軸方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而變化)的函數(shù)。即,電容量C=(A*Eo)/G,其中A是重疊面積;Eo是對(duì)應(yīng)于自由空間介電常數(shù)的常數(shù);而G是兩塊板之間的垂直(z軸方向的)間隔。如果沒(méi)有隔離各個(gè)直線運(yùn)動(dòng)分量的能力,則位置檢測(cè)系統(tǒng)就不能提供關(guān)于產(chǎn)生給定的電容量變化的位置變化的性質(zhì)的精確信息。例如,實(shí)際上由z軸方向的位移引起的電容量變化可能錯(cuò)誤地被解釋成是由x軸方向的位移引起的。
可以通過(guò)以下方法來(lái)消除由y軸方向的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的電容量變化這樣配置這些板、使得板之間的重疊區(qū)域不隨預(yù)定的y軸方向運(yùn)動(dòng)范圍而變化。圖4顯示每塊S1板(178和180)在y方向比M1和M2板寬。可以選擇這類過(guò)多量使得動(dòng)子和定子之間發(fā)生指定范圍的y軸運(yùn)動(dòng)時(shí),S1板組件和各M1和M2板組件之間的重疊區(qū)域不變。另外,如上所述及前面曾引用的耦合塊發(fā)明專利中,x軸向耦合塊106a和106b通常設(shè)計(jì)成往往不跟蹤動(dòng)子106的y軸運(yùn)動(dòng)。
由于對(duì)可變電容192和194施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)200和202的緣故而抑制或者部分消除Z軸方向相對(duì)運(yùn)動(dòng)的效應(yīng)。本專業(yè)的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到,對(duì)M1板166、M2板172以及S1板178,如圖8所示的電容測(cè)量電路產(chǎn)生如下傳遞函數(shù)VOVC=(SS+P)(Cxp-CxnCxp+Cxn)]]>其中Vo是取自電壓取樣電阻206兩端的輸出;Vc是非反向輸入信號(hào);Cxp是可變電容器192的電容量;Cxn是可變電容器194的電容量;而P=1/(R1*(Cxn+Cxp))。
應(yīng)當(dāng)指出,Cxp=Ap*Eo/Gp而Cxn=An*Eo/Gn,其中Ap是M1板166和S1板178之間的重疊面積;Gp是在M1板166和S1板178之間z軸方向的間隔;An是M2板172和S1板178之間的重疊面積;而Gn是在M2板172和S1板178之間z軸方向的間隔。而且,Ap(x)=W*(xpo+x)而An(x)=W*(xno+x),其中x是M1板166和M2板172相對(duì)于S1板178在x軸方向的位移;W是M1板166和M2板172沿y軸所取寬度;xpo是當(dāng)x=0時(shí)M1板166和S1板178之間產(chǎn)生的x軸方向重疊的初始值(假定圖4所示位置是初始位置);而xno是當(dāng)x=0時(shí)M2板172和S1板178之間產(chǎn)生的x軸方向重疊的初始值。假定M1和M2板理想共面,它們與S1板等間隔,這樣Gp=Gn=G。把這些值代入上述傳遞函數(shù)得到下式VOVC=SS+P*(Ap-An)*EO/G(Ap+An)*EO/G=SS+P*2xxpo+xno]]>
從這個(gè)結(jié)果會(huì)看到,從增益項(xiàng)的分子和分母消去了1/G項(xiàng)。此消去之后,留下的增益項(xiàng)完全獨(dú)立于板間的垂直間隔。這就抑制了z方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)輸出結(jié)果形成主要的貢獻(xiàn)因素,使得輸出實(shí)際上獨(dú)立于可移動(dòng)物體之間發(fā)生的z軸運(yùn)動(dòng)。于是在剔除y軸和z軸運(yùn)動(dòng)的貢獻(xiàn)之后,所述系統(tǒng)分離出x軸運(yùn)動(dòng),以建立實(shí)際上只基于x軸分量的輸出。
盡管以上推導(dǎo)只針對(duì)三塊板(即M1板166、M2板172和S1板178)進(jìn)行,但是以上結(jié)果(特別是剔除z軸效應(yīng)),同樣很好地適用于包括更多板的擴(kuò)展系統(tǒng),例如圖4所示的實(shí)施例以及以下將說(shuō)明的其它不同的實(shí)施例。
在如存儲(chǔ)裝置100這類裝置中,常常會(huì)要求提供沿多于一個(gè)軸向的運(yùn)動(dòng)檢測(cè)。例如,為了對(duì)存儲(chǔ)裝置100進(jìn)行精確的讀/寫(xiě)操作,需要檢測(cè)存儲(chǔ)介質(zhì)106相對(duì)于外殼120在x-y平面的位置。然而,如上所討論的,圖4-8的傳感器配置成僅僅在一個(gè)方向(即沿x軸)檢測(cè)位置變化。為了獲得2維的檢測(cè),類似于圖4-8所討論的附加結(jié)構(gòu)可以用于y軸運(yùn)動(dòng),通常的方法是把類似于討論過(guò)的板組件的那些板組件固定到y(tǒng)軸耦合塊106c和106d中的一個(gè)或兩個(gè)(或者直接固定到存儲(chǔ)介質(zhì)106)并且固定到動(dòng)子120的對(duì)應(yīng)位置。在這種2維配置中,x軸傳感器建立x軸方向的檢測(cè)同時(shí)抑制y軸和z軸方向的效應(yīng),而y軸傳感器建立y軸方向的檢測(cè)同時(shí)抑制x軸和y軸方向的效應(yīng)。這提供x-y平面內(nèi)的精確檢測(cè),同時(shí)避免了在許多現(xiàn)有傳感器中由z軸方向的相對(duì)運(yùn)動(dòng)引起的檢測(cè)誤差。本文中描述的其它實(shí)施例可以類似地配置成提供沿多于一個(gè)直線軸的位置檢測(cè)。
除了分隔直線運(yùn)動(dòng)分量之外,本發(fā)明的位置傳感器可配置成提供靈敏、高分辨率的位置檢測(cè)。確實(shí),提高靈敏度是圖4所示實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)椴捎?塊M1板和2塊S1板,對(duì)給定的x平移量M1板和S1板之間發(fā)生的重疊多于同樣平移量下單對(duì)板產(chǎn)生的重疊。因而,對(duì)相同的x平移量產(chǎn)生較大的電容變化。通過(guò)以較高分辨率跟蹤x軸向的位置變化使位置檢測(cè)的靈敏度得以提高。在如上述存儲(chǔ)裝置這類MEMS應(yīng)用中,高分辨率的位置檢測(cè)特別重要。對(duì)這類存儲(chǔ)裝置,要求靈敏、高分辨率的精確位置控制以對(duì)恰當(dāng)存儲(chǔ)位置進(jìn)行精確讀取和寫(xiě)入數(shù)據(jù),并且避免錯(cuò)誤蓋寫(xiě)已有數(shù)據(jù)。
圖9-13描述根據(jù)本發(fā)明的位置傳感系統(tǒng)210的另一實(shí)施例的不同方面。位置傳感系統(tǒng)210包括2塊M1板214和216,以及M2板220,它們可以固定到動(dòng)子上,類似于上述M1和M2板。系統(tǒng)210還包括S1板222和S2板226,它們可以固定到定子120。類似于圖5-7,圖10-12說(shuō)明M1和M2板相對(duì)于S1和S2板在x軸方向的物體運(yùn)動(dòng)范圍的相對(duì)運(yùn)動(dòng),其中所述板件固定到所述物體(如動(dòng)子106和定子120)上。類似上述圖示,圖10描述沿x軸動(dòng)子相對(duì)于定子處于最左端的位置;圖11描述中間的狀態(tài);而圖12描述最右端位置。
本專業(yè)的技術(shù)人員會(huì)意識(shí)到,上述配置形成4個(gè)可變電容器,如圖13電路圖所示(1)M1板214和S1板222之間形成的電容器240,它的電容值隨x軸正向位移而增加;(2)M2板220和S1板222之間形成的電容器242,它的電容值隨x軸正向位移而減小;(3)M1板216和S2板226之間形成的電容器244,它的電容值隨x軸正向位移而減??;以及(4)M2板216和S2板226之間形成的電容器246,它的電容值隨x軸正向位移而增加。
和以前一樣,為產(chǎn)生可測(cè)量的輸出,可以把正弦載波250及其倒相信號(hào)252分別加到M1和M2板(圖9和13)。這種使用與反向變化電容相連接的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的方法產(chǎn)生這樣的系統(tǒng)該系統(tǒng)在S1和S2端(254和256)提供基本上(或者完全)獨(dú)立于動(dòng)子106和定子120之間發(fā)生的z軸運(yùn)動(dòng)的輸出信號(hào)。這可以通過(guò)應(yīng)用類似于參考圖4-8所述的推導(dǎo)的傳遞函數(shù)分析方法來(lái)確認(rèn)。因?yàn)檫@樣的事實(shí)當(dāng)M1-S2電容(即M1板216和S2板226之間產(chǎn)生的電容)減小時(shí),M1-S1電容(即M1板214和S1板222之間產(chǎn)生的電容)增加,反之亦然,所以在做進(jìn)一步處理之前通常先減去S1和S2端的輸出。
圖14-16描述根據(jù)本發(fā)明的位置傳感系統(tǒng)260的另一實(shí)施例的不同方面。系統(tǒng)260包括多塊M1板262,它們?cè)陔姎馍线B接在一起以形成M1板組件(未標(biāo)示出不同M1板之間的電互連,但通常類似于前面所述的實(shí)施例)。系統(tǒng)260也可以包括多塊M2板264,它們也在電氣上連接在一起以形成M2板組件。M1和M2板組件可以固定到可動(dòng)裝置(如動(dòng)子106)并且通常這樣配置、使得M1和M2板都共面并且以如圖14和15所示的交替、交錯(cuò)的方式排列。
系統(tǒng)260還可以包括電連接在一起的S1板266的S1板組件,以及電連接在一起的S2板268的S2板組件。如同M1和M2板組件,S1和S2板組件通常都共面并且這樣排列、使得S1和S2彼此相隔。S1和S2板組件固定到另一個(gè)裝置(如定子120),所述裝置相對(duì)于M1和M2板組件固定于其上的裝置是可動(dòng)的。
如同先前的實(shí)施例一樣,所示排列產(chǎn)生可變電容器,其電容量隨板組件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而變化。具體地說(shuō),所述配置產(chǎn)生的可變電容器類似于圖13所示(1)M1板262和S1板266之間的電容器;(2)M2板264和S1板266之間的電容器;(3)M1板262和S2板268之間的電容器;以及(4)M2板264和S2板268之間的電容器。
通常,與先前說(shuō)明的實(shí)施例一樣,正弦信號(hào)281及其反相信號(hào)282分別加到M1和M2板組件。施加正弦信號(hào)產(chǎn)生基于可變電容的輸出信號(hào),它們可以分別在連接到S1和S2板組件的輸出端檢測(cè)到。因而,圖13精確地模擬圖14和15所示的系統(tǒng)。
盡管圖9和14的系統(tǒng)可以用相同的電路圖描述(如圖13),但它們對(duì)不同的運(yùn)動(dòng)范圍產(chǎn)生不同的輸出結(jié)果。例如,如圖10-12所見(jiàn),給定的M1板(如M1板214)相對(duì)于定子120只走過(guò)約等于其自身寬度的距離。因此,當(dāng)M1板214從其最左端(圖10)走到最右端(圖12)時(shí),它與S1板222的重疊面(及形成的電容量)從最小增加到最大值。
比較而言,圖14和15所示的系統(tǒng),x軸向運(yùn)動(dòng)的運(yùn)行范圍通常數(shù)倍于給定板的寬度,如所述x軸向運(yùn)動(dòng)的典型范圍281所示。因而,當(dāng)動(dòng)子106從其范圍的一端運(yùn)動(dòng)到另一端時(shí),任意給定的M1或者M(jìn)2板將連續(xù)經(jīng)過(guò)一塊S1板、一塊S2板、另一塊S1板、另一塊S2板、另一塊S1板......等等。本配置中,對(duì)應(yīng)上述4類可變電容器有4類重疊區(qū)域,其重疊發(fā)生在(1)M1和S1板組件,(2)M2和S1板組件,(3)M1和S2板組件,以及(4)M2和S2板組件之間。當(dāng)所述物體在x軸方向運(yùn)動(dòng)的運(yùn)行范圍內(nèi)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí),這4類重疊面積的每一類都在最大值和最小值之間循環(huán)。作為x軸位移的函數(shù),這些面積的每一給定值在最大和最小值之間線性變化。
用圖解法表示,這4個(gè)面積中的每一個(gè),其重疊面積作為x軸位移的函數(shù)表現(xiàn)為三角波形。這些波形的周期等于相鄰板之間的間距W,它包括一塊板的給定寬度加上所述板與其緊挨的相鄰板之間較小的間隙。通常,如圖14和15所示,系統(tǒng)260配置成所有板寬和插入間隙都是均勻的。
在運(yùn)行范圍內(nèi)發(fā)生的循環(huán)重疊產(chǎn)生循環(huán)的電容量,如圖16的輸出電容波形所示。具體地說(shuō),所述輸出對(duì)應(yīng)板組件之間產(chǎn)生的M1-S1、M2-S1、M2-S2、以及M1-S2電容。盡管電容量隨重疊面積線性變化,但是所述波形不像重疊面積函數(shù)的三角形。如圖所示,由于邊緣效應(yīng)及其它效應(yīng)的緣故,波形更像正弦波。這些波形的周期是2W,即2倍的板間距寬度。
對(duì)圖14和15所示的循環(huán)系統(tǒng)運(yùn)用上述參考圖4-8所述的傳遞函數(shù),這樣z軸相對(duì)運(yùn)動(dòng)對(duì)輸出的貢獻(xiàn)通常完全被抑制,或者,至少減小到可以忽略的程度。因而,圖16所示的輸出電容可以用于精確檢測(cè)x軸向的位置(當(dāng)圖示配置用y軸則是y軸位置),而不受運(yùn)動(dòng)物體之間可能伴隨發(fā)生的z向運(yùn)動(dòng)的影響。
圖14和15所示系統(tǒng)明顯的好處是提高了靈敏度?;仡^參見(jiàn)圖4實(shí)施例,假定x軸向運(yùn)動(dòng)所述的運(yùn)行范圍是50微米,還假定M1板166和168與S1板178和180之間的重疊在運(yùn)行范圍內(nèi)產(chǎn)生的總電容量是從50皮法拉到100皮法拉。由x軸向位移產(chǎn)生的電容量變化將 每微米1皮法拉。
現(xiàn)在看圖14和15所示的系統(tǒng),假定相同的運(yùn)行范圍50微米,但采用比圖4的板明顯小的,如百分之一的,不同的板。還假定M1板262和S1板266之間發(fā)生最大重疊時(shí),產(chǎn)生的電容量還是100皮法拉,而在最小重疊時(shí),是50皮法拉。當(dāng)動(dòng)子從x=0微米移動(dòng)到50微米時(shí),M1和S1板組件之間的總電容量會(huì)在50和100皮法拉之間循環(huán)100次。在此例中,“循環(huán)的”配置對(duì)每微米的位移會(huì)產(chǎn)生100皮法拉的電容變化,所述輸出對(duì)位置變化敏感得多。對(duì)某些應(yīng)用,這會(huì)大大改善傳感器的精確度和精密度。
相信上述公開(kāi)中包含有獨(dú)立效用的多個(gè)獨(dú)特發(fā)明。雖然這些發(fā)明每個(gè)以其優(yōu)選形式公開(kāi),當(dāng)可能存在大量變型時(shí),在此公開(kāi)及說(shuō)明的具體實(shí)施例不被看成具限制意義。本發(fā)明的主要方面包括在此公開(kāi)的不同元件、特征、功能和/或性能的新穎及非顯而易見(jiàn)的所有組合和子組合。類似地,權(quán)利要求書(shū)陳述“一”或 “第一”元件或者其等效表達(dá),其權(quán)利要求書(shū)應(yīng)理解為包括一個(gè)或多個(gè)此元件的組合,而不是要排除包括兩個(gè)或多個(gè)此元件。
相信隨后的權(quán)利要求書(shū)具體指出了某些組合和子組合,后者針對(duì)所本公開(kāi)的發(fā)明之一并且是新穎的和非顯而易見(jiàn)的。包含在特征、功能、元件和/或性能的其它組合和子組合中的發(fā)明可以通過(guò)修改本權(quán)利要求書(shū)或(在此或相關(guān)申請(qǐng)的新權(quán)利要求書(shū)的)說(shuō)明來(lái)申請(qǐng)專利。這類修改或者新權(quán)利要求書(shū),不管其是否針對(duì)不同發(fā)明或者同一發(fā)明,是否不同、更寬、更窄或等于原始權(quán)利要求書(shū)的范圍,也被理解成包含在本公開(kāi)的發(fā)明的主題中。
權(quán)利要求
1.一種具有基于電容的位置檢測(cè)功能的可動(dòng)系統(tǒng),它包括一對(duì)物體106、120;致動(dòng)器,它配置成實(shí)現(xiàn)所述物體106、120之間沿軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)行范圍;以及基于電容的位置傳感器160、162、210、260,它包括固定到所述物體106、120之一上的第一板178、180、222、226、266、268;以及這樣固定到所述物體106、120的另一個(gè)上的一對(duì)第二板166、168、172、174、214、216、220、262、264,使得所述第二板相鄰而共面并且當(dāng)所述物體相對(duì)于另一物體沿所述軸運(yùn)動(dòng)時(shí),所述第二板與所述第一板178、180、222、226、266、268隔開(kāi)并且平行,其中,所述第一板178、180、222、226、266、268和第二板166、168、172、174、214、216、220、262、264的配置形成兩個(gè)隔板式電容器192、194、240、242、244、246,其電容量隨所述物體106、120沿所述軸在運(yùn)行范圍內(nèi)的彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)而變化,其中所述基于電容的位置傳感器160、162、210、260利用所述電容量來(lái)產(chǎn)生可以用于確定所述物體沿所述軸的相對(duì)位置的輸出信號(hào)。
2.如權(quán)利要求1所述的可動(dòng)系統(tǒng),其特征在于還包括電容測(cè)量電路190,它配置成把時(shí)變輸入信號(hào)200加到所述一對(duì)第二板166、168、172、174、214、216、220、262、264的一個(gè)板上,并且把所述時(shí)變輸入信號(hào)的反相信號(hào)202加到所述一對(duì)第二板的所述另一個(gè)板上。
3.如權(quán)利要求1所述的可動(dòng)系統(tǒng),其特征在于所述電容器192、194、240、242、244、246形成電容量測(cè)量電路190的一部分,后者具有輸出-輸入傳遞函數(shù),所述函數(shù)基本上與作為所述物體對(duì)106、120相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果的、在所述第一板178、180、222、226、266、268和所述第二板166、168、172、174、214、216、220、262、264之間發(fā)生的垂直間隔的變化無(wú)關(guān)。
4.一種具有基于電容的位置檢測(cè)功能的可動(dòng)系統(tǒng),它包括一對(duì)物體106、120,它們可以沿x軸在x軸運(yùn)動(dòng)的運(yùn)行范圍內(nèi)彼此相對(duì)平移運(yùn)動(dòng)并且可以沿與所述x軸垂直的z軸在z軸運(yùn)動(dòng)的運(yùn)行范圍內(nèi)彼此相對(duì)平移運(yùn)動(dòng);以及基于電容的位置傳感器160、162、210、260,它包括固定到所述物體106、120之一的第一板178、180、222、226、266、268;以及固定到所述物體中的另一個(gè)上的一對(duì)第二板166、168、172、174、214、216、220、262、264,其中所述第一板和所述第二板垂直于所述z軸,并且所述第一板與所述第二板中每一個(gè)形成可變電容量192、194、240、242、244、246,當(dāng)所述物體在所述x軸運(yùn)動(dòng)和z軸運(yùn)動(dòng)的運(yùn)行范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí),因所述第一板與所述第二板中每一個(gè)之間變化的重疊與間隔,上述電容量變化,所述可變電容量形成具有這樣的輸入-輸出傳遞函數(shù)的電路的一部分所述輸入-輸出傳遞函數(shù)基本上與作為所述物體在z軸運(yùn)動(dòng)的運(yùn)行范圍內(nèi)彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果、在所述第一板和所述第二板中每一個(gè)之間發(fā)生的間隔變化無(wú)關(guān)。
5.一種傳感器160、162、210、260,它基于一對(duì)物體106、120之間沿軸向的相對(duì)位置的變化而輸出變化的電容量,所述傳感器包括固定到所述物體之一上的第一板178、180、222、226、266、268;以及這樣固定到所述物體106、120中另一個(gè)上的一對(duì)第二板166、168、172、174、214、216、220、262、264,使得所述第二板相鄰而共面并且當(dāng)所述物體相對(duì)于另一物體沿所述軸運(yùn)動(dòng)時(shí),所述第二板與所述第一板隔開(kāi)并且平行,其中所述第一板和第二板的配置形成兩個(gè)隔板式電容器192、194、240、242、244、246,其電容量隨所述物體106、120沿所述軸的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而變化,其中所述傳感器160、162、210、260利用所述電容量來(lái)產(chǎn)生可以用于確定所述物體沿所述軸的相對(duì)位置的輸出信號(hào)。
6.一種傳感器260,它基于一對(duì)物體106、120之間的相對(duì)位置變化而輸出變化的電容量,所述傳感器包括配置成固定到所述物體106、120之一上包括第一板的第一板組件262、264;以及配置成固定到所述物體106、120中另一個(gè)上的第二和第三板組件266、268,所述第二板組件包括第二板,所述第三板組件包括第三板,其中,這樣配置所述板組件262、264、266、268、使得當(dāng)所述物體沿軸向相對(duì)平移運(yùn)動(dòng)時(shí),在所述第一板和所述第二板之間以及在所述第一板和所述第三板之間的總重疊面積反復(fù)增加和減少,這樣,所述第一板組件和所述第二和第三板組件中的每一個(gè)形成可變電容器192、194、240、242、244、246,其電容量隨所述物體相對(duì)位置而變化。
7.如權(quán)利要求6所述的傳感器260,其特征在于所述可變電容器192、194、240、242、244、246形成電容量測(cè)量電路190的一部分,配置成對(duì)把輸入信號(hào)加到板組件262、264、266、268中至少一個(gè)之上作出反應(yīng)、基于所述第一板和所述第二板之間以及所述第一板和所述第三板之間的電容量而產(chǎn)生輸出信號(hào)。
8.如權(quán)利要求7所述的傳感器260,其特征在于這樣配置所述電容測(cè)量電路190、使得所述輸出基本上與所述第一板和所述第二板之間以及所述第一板和所述第三板之間發(fā)生的垂直間距的變化無(wú)關(guān)。
9.如權(quán)利要求7所述的傳感器260,其特征在于所述電容測(cè)量電路190配置成把時(shí)變輸入信號(hào)200加到所述第二板組件并且把所述時(shí)變輸入信號(hào)的反向信號(hào)202加到所述第三板組件,以便產(chǎn)生所述輸出信號(hào)。
10.一種具有基于電容的位置檢測(cè)功能的可動(dòng)系統(tǒng),它包括一對(duì)物體106、120;固定到所述物體106、120之一上的第一板組件262、264,后者包括第一板;以及固定到所述物體106、120中另一個(gè)上的第二和第三板組件266、268,所述第二板組件包括第二板,所述第三板組件包括第三板,其中這樣配置所述板組件262、264、266、268、使得當(dāng)所述物體106、120在沿軸向的運(yùn)行范圍內(nèi)彼此相對(duì)平移運(yùn)動(dòng)時(shí)在所述第一板和所述第二板之間以及在所述第一板和所述第三板之間的總重疊面積反復(fù)增加和減少,這樣,所述第一板組件與所述第二和第三板組件中的每一個(gè)形成可變電容器192、194、240、242、244、246,后者的電容量隨所述物體的相對(duì)位置而變化。
全文摘要
一種用于與可動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合使用的位置傳感器160、162、210、260,所述系統(tǒng)具有一對(duì)配置成在一定運(yùn)行范圍內(nèi)沿軸向彼此相對(duì)運(yùn)動(dòng)的物體106、120。位置傳感器包括固定到物體之一上的第一板178、180、222、226、266、268和固定到物體的另一個(gè)上的一對(duì)第二板166、168、172、174、214、216、220、262、264。第二板彼此鄰近而共面。這樣配置第一板和第二板、使得當(dāng)物體沿軸向相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)第二板與第一板分隔一定距離并平行。這樣配置第一板和第二板,使得它們形成兩個(gè)可變的隔板式電容器192、194、240、242、244、246,其電容量隨物體沿軸向在運(yùn)行范圍內(nèi)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)而變化。位置傳感器配置成利用所述電容量產(chǎn)生可以用來(lái)確定物體沿軸向的相對(duì)位置的輸出信號(hào)。
文檔編號(hào)G01D5/241GK1497237SQ0310160
公開(kāi)日2004年5月19日 申請(qǐng)日期2003年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月11日
發(fā)明者D·J·法森, S·T·赫恩, D J 法森, 赫恩 申請(qǐng)人:惠普公司