專(zhuān)利名稱(chēng)：旋轉(zhuǎn)角度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)角度傳感器，尤其涉及一種用于檢測(cè)被測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)角度傳感器。
背景技術(shù)：
過(guò)去，廣泛應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)角度傳感器都配備有磁體和霍耳元件，該磁體安裝在要被檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角度的物體上，并隨著被測(cè)物體一起旋轉(zhuǎn)，該霍耳元件設(shè)置在由所述磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)中，并輸出與磁場(chǎng)強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)的電壓，并且每個(gè)霍耳元件都向外輸出一個(gè)該霍耳元件的輸出電壓，作為表示被測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)角度的信號(hào)(例如，見(jiàn)日本未審專(zhuān)利公開(kāi)(Kokai)No.2000-329513(第2至10頁(yè)，圖4和圖5)，所述霍耳元件的輸出電壓隨著磁體的磁場(chǎng)方向和霍耳元件的磁敏表面之間的角度的變化而變化。這種旋轉(zhuǎn)角度傳感器用于例如檢測(cè)汽車(chē)引擎的節(jié)流閥的開(kāi)口角、加速器踏板的俯角等。
在利用霍耳元件的旋轉(zhuǎn)角度傳感器中，由于磁體隨著被測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)繞著霍耳元件旋轉(zhuǎn)，因此磁體的磁場(chǎng)方向相對(duì)于霍耳元件的磁敏表面變化，并且從霍耳元件輸出對(duì)應(yīng)于該變化角度的檢測(cè)信號(hào)(霍耳電壓)?；舳臋z測(cè)信號(hào)相對(duì)于被測(cè)物體(磁體)的角度變化而正弦地變化。
當(dāng)期望使該檢測(cè)信號(hào)(霍耳電壓)相對(duì)于被測(cè)物體(磁體)的角度變化而線性地變化時(shí)，需要適當(dāng)?shù)卦O(shè)置該磁體的尺寸和形狀及其安裝位置，從而使磁場(chǎng)方向相對(duì)于霍耳元件的磁敏表面線性地變化。但是，在利用霍耳元件的旋轉(zhuǎn)角度傳感器中，無(wú)論如何設(shè)置磁體的尺寸和形狀及其安裝位置，都很難使檢測(cè)信號(hào)(霍耳電壓)相對(duì)于被測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)角度中的寬泛變化而線性地變化。而且，近些年，對(duì)于被測(cè)物體旋轉(zhuǎn)角度中的寬泛變化，要求將檢測(cè)信號(hào)變換為期望的電壓值。
另外，利用霍耳元件的旋轉(zhuǎn)角度傳感器不僅利用了昂貴的霍耳元件，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，因此其制造成本很高。而且，利用霍耳元件的旋轉(zhuǎn)角度傳感器由于其使用了磁體，因此很難做得更加緊湊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種緊湊的、低成本的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，對(duì)于被測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)角度的寬泛變化，其能夠?qū)z測(cè)信號(hào)變?yōu)槠谕碾妷褐怠?br> 為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種具有可變電容器和C-V轉(zhuǎn)換電路的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，該可變電容器包括安裝并固定于要被檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角度的物體上的可移動(dòng)電極，以及與該可移動(dòng)電極平行設(shè)置的固定電極，該C-V轉(zhuǎn)換電路用于將可變電容器的電極之間的靜電電容轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，其中，固定電極與被測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)地固定，可移動(dòng)電極隨著被測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，該C-V轉(zhuǎn)換電路將隨著可移動(dòng)電極的旋轉(zhuǎn)角度而變化的電極之間的靜電電容轉(zhuǎn)換成為電壓信號(hào)，并且輸出電壓信號(hào)作為表示被測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)角度的檢測(cè)信號(hào)。
由于可移動(dòng)電極隨著被測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，因此如果設(shè)置電極的平面形狀以使電極之間的靜電電容隨著可移動(dòng)電極的旋轉(zhuǎn)角度的變化而變化，則C-V轉(zhuǎn)換電路可以輸出對(duì)應(yīng)于被測(cè)物體(可移動(dòng)電極)的旋轉(zhuǎn)角度的期望的電壓信號(hào)，并且可以對(duì)于被測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)角度的寬泛變化，將檢測(cè)信號(hào)變換為期望的電壓值。
另外，由于不使用霍耳元件或磁體，可以保持較低的制造成本并且可以縮小尺寸。而且，可以利用顯微機(jī)械加工技術(shù)來(lái)容易地制作可變電容器，同時(shí)可以用半導(dǎo)體集成電路來(lái)構(gòu)成C-V轉(zhuǎn)換電路。因此，可以提供集成在單個(gè)IC上的可變電容器和C-V轉(zhuǎn)換電路，并可以縮小所述旋轉(zhuǎn)角度傳感器的尺寸以及降低其成本。
優(yōu)選地，可移動(dòng)電極和固定電極的平面形狀被設(shè)置為使得電極之間的靜電電容相對(duì)于可移動(dòng)電極的旋轉(zhuǎn)角度的變化呈現(xiàn)出期望的靜電電容值。
由于電極的平面形狀被設(shè)置為使得電極之間的靜電電容相對(duì)于可移動(dòng)電極的旋轉(zhuǎn)角度的變化呈現(xiàn)出期望的靜電電容值，因此可以可靠地得到本發(fā)明的效果。
優(yōu)選的，C-V轉(zhuǎn)換電路包括運(yùn)算放大器和開(kāi)關(guān)電容電路，該運(yùn)算放大器具有連接到可變電容器的反相輸入端，該開(kāi)關(guān)電容電路設(shè)置有并聯(lián)在運(yùn)算放大器的反相輸入端和輸出端之間的開(kāi)關(guān)和反饋電容器。
通過(guò)利用包括開(kāi)關(guān)電容電路的C-V轉(zhuǎn)換電路，可以可靠地得到本發(fā)明的效果。
更優(yōu)選地，電極之間的靜電電容相對(duì)于可移動(dòng)電極的旋轉(zhuǎn)角度的變化而線性地變化，可移動(dòng)電極的平面形狀為長(zhǎng)條形，并且固定電極的平面形狀為變形的淚滴狀或壓平的半圓形。


通過(guò)下面參照附圖對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的說(shuō)明，本發(fā)明的這些以及其他目的和特點(diǎn)將變得更加清楚，其中圖1A為本發(fā)明第一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)角度傳感器10的示意構(gòu)造的平面圖，而圖1B為旋轉(zhuǎn)角度傳感器10的前視圖；圖2A和2B為用于解釋旋轉(zhuǎn)角度傳感器10的操作的前視圖；圖3為在第一實(shí)施例中，可移動(dòng)電極14的旋轉(zhuǎn)角度與電極12和14之間的靜電電容之間的關(guān)系的曲線圖；圖4A和4B為組成旋轉(zhuǎn)角度傳感器10的C-V轉(zhuǎn)換電路20的電路圖；圖5為解釋C-V轉(zhuǎn)換電路20的操作的時(shí)序圖；圖6A為本發(fā)明第二實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)角度傳感器30的示意構(gòu)造的平面圖，而圖6B為旋轉(zhuǎn)角度傳感器30的前視圖；以及圖7為在第二實(shí)施例中，可移動(dòng)電極14的旋轉(zhuǎn)角度與電極12和14之間的靜電電容之間的關(guān)系的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。實(shí)施例中的通用部件具有相同的符號(hào)標(biāo)記。
第一實(shí)施例圖1A為本發(fā)明第一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)角度傳感器10的示意構(gòu)造的平面圖。圖1B和圖2A和2B為旋轉(zhuǎn)角度傳感器10的前視圖。旋轉(zhuǎn)角度傳感器10包括可變電容器C1和C-V(電容-電壓)轉(zhuǎn)換電路20。
可變電容器的構(gòu)造和操作可變電容器C1包括固定電極12、可移動(dòng)電極14和軸16。而且，利用顯微機(jī)械加工技術(shù)來(lái)制作可變電容器C1。從圖1B和圖2A和2B中所示的前視方向看，可變電容器C1的垂直和水平的外部尺寸都小于1mm。
平面固定電極12在垂直于其表面的方向上具有一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的圓柱形軸16。長(zhǎng)條形可移動(dòng)電極14緊固在該軸16上。而且，可移動(dòng)電極14和軸16是電連接的，而可移動(dòng)電極14和軸16與固定電極12是電絕緣的。
此外，電極12和14由導(dǎo)電材料形成，并按照預(yù)定的間隔距離平行。將固定電極12與可移動(dòng)電極14的旋轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)地固定在固定元件(未示出)上。因此，如果旋轉(zhuǎn)軸16，則可移動(dòng)電極14就隨著軸16旋轉(zhuǎn)。隨著可移動(dòng)電極14的旋轉(zhuǎn)，電極12和14的重疊部分的面積發(fā)生變化。
此外，軸16被緊固在要被檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角度的物體(未顯示)上并與該被測(cè)物體一起旋轉(zhuǎn)。要注意被測(cè)物體可以是例如汽車(chē)引擎的節(jié)流閥或加速器踏板的軸。而且，將旋轉(zhuǎn)角度傳感器10用于檢測(cè)節(jié)流閥的開(kāi)口角度、加速器踏板的俯角等。
當(dāng)可移動(dòng)電極14的旋轉(zhuǎn)角度為0度時(shí)，電極12和14不重疊，因此電極12和14的重疊部分的面積為零(圖1B)。而且，當(dāng)可移動(dòng)電極14的旋轉(zhuǎn)角度為大于0°而小于270°的θa°時(shí)，僅部分可移動(dòng)電極14(所顯示的陰影部分)與固定電極12重疊(圖2A)。另外，當(dāng)可動(dòng)電極14的旋轉(zhuǎn)角度為270°時(shí)，全部可動(dòng)電極14(所顯示的陰影部分)與固定電極12重疊(圖2B)。
另外，設(shè)置可移動(dòng)電極14的平面形狀，使得相對(duì)于可移動(dòng)電極14的旋轉(zhuǎn)角度的變化，電極12和14的重疊部分的面積線性地變化，即可移動(dòng)電極14的旋轉(zhuǎn)角度與電極12和14的重疊部分的面積成正比例關(guān)系。
圖3為在第一實(shí)施例中，可移動(dòng)電極14的旋轉(zhuǎn)角度與電極12和14之間的靜電電容之間的關(guān)系的曲線圖。電極12和14的重疊部分的面積與電極12和14之間的靜電電容成正比例關(guān)系。因此，可移動(dòng)電極14的旋轉(zhuǎn)角度與電極12和14之間的靜電電容成正比例關(guān)系。
在圖3中所示的例子中，當(dāng)可移動(dòng)電極14的旋轉(zhuǎn)角度為0°時(shí)，電極12和14之間的靜電電容值為零，當(dāng)該旋轉(zhuǎn)角度為θa°時(shí)該靜電電容值為“Ca”，并且當(dāng)該旋轉(zhuǎn)角度為270°時(shí)該靜電電容值為“Cb”。如上所述，當(dāng)從前視方向看，將可變電容器C1的垂直和水平外部尺寸都設(shè)置為大約1mm時(shí)，靜電電容Cb變?yōu)?0e-15(F)。
C-V轉(zhuǎn)換電路的構(gòu)造和操作圖4A和4B為C-V轉(zhuǎn)換電路20的電路圖。C-V轉(zhuǎn)換電路20包括設(shè)置有固定電容器C2的開(kāi)關(guān)電容電路、反饋電容器(反饋電容元件)Cf、運(yùn)算放大器22、開(kāi)關(guān)24和控制電路26。
控制電路26(圖4B)產(chǎn)生并輸出用于控制開(kāi)關(guān)24的控制信號(hào)S1以及用于控制電容器C1和C2的控制信號(hào)S2和S3?？勺冸娙萜?傳感器電容元件)C1和固定電容器(固定電容元件)C2串連，將控制信號(hào)S3施加于可變電容器C1，并且將控制信號(hào)S2施加于固定電容器C2。另外，控制信號(hào)S2和S3是具有相反相位的載波。
電容器C1和C2形成靜電式傳感器。即可變電容器C1的靜電電容隨著軸16(被測(cè)物體)的旋轉(zhuǎn)角度而改變。而且，固定電容器C2作為用于得到其與可變電容器C1之間的電容差別的參考電容。因此，如果檢測(cè)到電容器C1和C2之間的電容差的變化，則也能夠檢測(cè)到軸16(被測(cè)物體)的旋轉(zhuǎn)角度的變化。
將運(yùn)算放大器22的反相輸入端連接到電容器C1和C2的連接點(diǎn)。運(yùn)算放大器的同相輸入端接收參考電壓Vr(例如2.5V)。開(kāi)關(guān)24和電容器Cf在運(yùn)算放大器22的同相輸入端和輸出端之間并聯(lián)。開(kāi)關(guān)24包括開(kāi)關(guān)元件(例如雙極性晶體管、FET等)，并通過(guò)控制信號(hào)S1切換開(kāi)/關(guān)。
此外，C-V轉(zhuǎn)換電路20將隨著由相反相位的載波組成的控制信號(hào)S2和S3的反相而發(fā)生的電容器C1和C2之間的電容差的變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)(檢測(cè)信號(hào))Vsy，并從運(yùn)算放大器22的輸出端輸出該電壓信號(hào)作為Vsy。
圖5為解釋C-V轉(zhuǎn)換電路20的操作的時(shí)序圖。
下面，將電容器C1和C2以及電容器Cf的靜電電容分別表示為“C1”、“C2”和“Cf”。而且，將存儲(chǔ)于電容器C1和C2以及電容器Cf中的電荷分別表示為“Q1”、“Q2”和“Qf”。此外，控制信號(hào)S2和S3呈現(xiàn)出高電平電壓Vp(例如5V)和低電平電壓(＝0V)兩種電壓值。電壓振幅為Vp(V)。開(kāi)關(guān)24由高(H)電平控制信號(hào)S1關(guān)閉(接通)，而由低(L)電平控制信號(hào)S1打開(kāi)(斷開(kāi))。
在時(shí)刻T0，電容器C1、C2存儲(chǔ)電荷Q1(＝C1×(0-Vr))和Q2(＝C2×(Vp-Vr))。因此，它們一起存儲(chǔ)著結(jié)合了電荷Q1和Q2的總電荷Qt(＝Q1+Q2)。
在時(shí)刻T1，開(kāi)關(guān)24根據(jù)控制信號(hào)S1而打開(kāi)，從而運(yùn)算放大器22的反相輸入端和輸出端對(duì)于DC(直流)變?yōu)殚_(kāi)路。
在時(shí)刻T2，電容器C1、C2存儲(chǔ)電荷Q1(＝C1×(Vp-Vr))和Q2(＝C2×(0-Vr))。因此，它們一起存儲(chǔ)著結(jié)合了電荷Q1和Q2的總電荷Qt′(＝Q1+Q2)。
此時(shí)，由于開(kāi)關(guān)24打開(kāi)并且運(yùn)算放大器22的反相輸入端和輸出端對(duì)于DC(直流)變?yōu)殚_(kāi)路，因此電容器Cf存儲(chǔ)電荷Qf(＝Qt-Qt′)。因而運(yùn)算放大器22的輸出端的電壓信號(hào)Vsy穩(wěn)定為電容器Cf的電荷Qf除以靜電電容Cf(Qf/Cf)。
在時(shí)刻T3，開(kāi)關(guān)24根據(jù)控制信號(hào)S1而關(guān)閉，且運(yùn)算放大器22的反相輸入端和輸出端對(duì)于DC短路(電壓跟隨狀態(tài))，存儲(chǔ)于電容器Cf中的電荷被釋放，并且運(yùn)算放大器22的反相輸入端的電勢(shì)變得與參考電壓Vr的電勢(shì)相同。
另外，在隨后的時(shí)間T4至T6中，重復(fù)相似的操作。因此，運(yùn)算放大器22的輸出端的電壓信號(hào)Vsy成為具有最大電壓為Vs(V)的矩形波，由公式1表示其振幅Vs＝Vp×(C1-C2)/Cf (1)第一實(shí)施例的作用和效果在下面詳細(xì)說(shuō)明的第一實(shí)施例中，可變電容器C1和C-V轉(zhuǎn)換電路20構(gòu)成了旋轉(zhuǎn)角度傳感器10。另外，將被測(cè)物體緊固在構(gòu)成可變電容器C1的可移動(dòng)電極14的軸16上。此外，設(shè)置可移動(dòng)電極14的平面形狀，以使電極12和14之間的靜電電容相對(duì)于可移動(dòng)電極14的旋轉(zhuǎn)角度的變化而線性地變化。而且，C-V轉(zhuǎn)換電路20的輸出電壓信號(hào)Vsy與可變電容器C1相對(duì)于固定電容器C2的靜電電容的變化相對(duì)應(yīng)。
因此，根據(jù)第一實(shí)施例，可以使C-V轉(zhuǎn)換電路20的電壓信號(hào)(檢測(cè)信號(hào))Vsy相對(duì)于被測(cè)物體(軸16)的旋轉(zhuǎn)角度的寬泛變化(0°至270°)而線性地變化。而且，旋轉(zhuǎn)角度傳感器10不利用任何霍耳元件或磁體，因此其制造成本很低并可易于縮小尺寸。
另外，可以利用顯微機(jī)械加工技術(shù)來(lái)容易地制作可變電容器C1。因此，可以用半導(dǎo)體集成電路來(lái)構(gòu)成C-V轉(zhuǎn)換電路20。因而，可以提供集成在單個(gè)集成電路上的可變電容器C1和C-V轉(zhuǎn)換電路20，并可以縮小旋轉(zhuǎn)角度傳感器10的尺寸并降低其成本。
過(guò)去，利用半圓形可移動(dòng)電極和固定電極的可變電容器廣泛應(yīng)用于電子電路中。但是，利用半圓形可移動(dòng)電極和固定電極的可變電容器，僅可以在0°到180°的狹窄范圍內(nèi)改變可移動(dòng)電極的旋轉(zhuǎn)角度。此外，其不可以使電極之間的靜電電容線性地變化。而且，傳統(tǒng)的可變電容器僅使用半圓形可移動(dòng)電極和固定電極。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員不能容易地從傳統(tǒng)的可變電容器構(gòu)想出第一實(shí)施例中的可變電容器C1。即，第一實(shí)施例中的可變電容器C1是完全新穎的，并且在過(guò)去不曾被想到。
第二實(shí)施例圖6A為第二實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)角度傳感器30的示意構(gòu)造的平面圖，而圖6B為旋轉(zhuǎn)角度傳感器30的前視圖。旋轉(zhuǎn)角度傳感器30與第一實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)角度傳感器10的不同之處僅在于可變電容器C1的固定電極22的平面形狀。
圖7為在第二實(shí)施例中，可移動(dòng)電極14的旋轉(zhuǎn)角度與電極12和14之間的靜電電容之間的關(guān)系的曲線圖。設(shè)置固定電極22的平面形狀，以使電極12和14之間的靜電電容(電極12和14的重疊部分的面積)根據(jù)圖7中所示的特性來(lái)變化。
這樣，在第二實(shí)施例中，通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置固定電極22的平面形狀，對(duì)于可移動(dòng)電極14的旋轉(zhuǎn)角度的寬泛變化(0°至270°)，可以將電極12和14之間的靜電電容變?yōu)槠谕撵o電電容。另外，可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究當(dāng)改變可移動(dòng)電極14的旋轉(zhuǎn)角度時(shí)電極12和14之間的靜電電容變化，來(lái)設(shè)置固定電極22的平面形狀。因此，根據(jù)第二實(shí)施例，對(duì)于被測(cè)物體(軸16)的旋轉(zhuǎn)角度的寬泛變化(0°至270°)，可以將C-V轉(zhuǎn)換電路20的輸出電壓信號(hào)(檢測(cè)信號(hào))Vsy變?yōu)槠谕碾妷褐怠?br> 其它實(shí)施例但是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，并且還可以下述形式實(shí)施。在這種情況下，可以獲得等同于或更好于上述實(shí)施例的作用和效果。
(1)在上述實(shí)施例中，將可移動(dòng)電極14做成長(zhǎng)條形，但對(duì)于可移動(dòng)電極14的角度變化，如果能使電極12和14之間的靜電電容變?yōu)槠谕闹担瑒t可以根據(jù)固定電極12(22)的平面形狀將可移動(dòng)電極14做成任何平面形狀。
(2)在上述實(shí)施例中，電極12和14之間的靜電電容在可移動(dòng)電極14的0°至270°的角度變化的范圍內(nèi)是可變的。但是，通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置電極12和14的平面形狀(例如，將長(zhǎng)條形可移動(dòng)電極14的寬度設(shè)置得更窄)，可以使電極12和14之間的靜電電容在0°至大約360°的范圍內(nèi)可變。
(3)在上述實(shí)施例中，設(shè)置電極12和14的平面形狀，以使電極12和14不重疊，即當(dāng)可移動(dòng)電極14的旋轉(zhuǎn)角度為0°時(shí)，電極12和14之間的靜電電容變?yōu)榱?。但是，還可以設(shè)置電極12和14的平面形狀，以使電極12和14重疊，并且當(dāng)可移動(dòng)電極14的旋轉(zhuǎn)角度為0°時(shí)，電極12和14之間的靜電電容變?yōu)轭A(yù)定值。
(4)在上述實(shí)施例中，還可以從C-V轉(zhuǎn)換電路20中去掉固定電容器C2。而且，C-V轉(zhuǎn)換電路20并不局限于開(kāi)關(guān)電容電路，其可由任何電路形式的C-V轉(zhuǎn)換電路替換。
(5)在上述實(shí)施例中，如果在可變電容器C1的電極12和14之間加入電介質(zhì)，則可以依據(jù)電介質(zhì)的介電常數(shù)來(lái)提高電極12和14之間的靜電電容。
盡管已經(jīng)參照所選出的具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但是應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離本發(fā)明基本概念和范圍的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以對(duì)其做出多種修改。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)角度傳感器，包括可變電容器，其包括可移動(dòng)電極和固定電極，該可移動(dòng)電極安裝并固定于要被檢測(cè)旋轉(zhuǎn)角度的物體上，該固定電極平行于該可移動(dòng)電極設(shè)置，以及C-V轉(zhuǎn)換電路，用于將該可變電容器的電極之間的靜電電容轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)，其中該固定電極與該被測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)無(wú)關(guān)地固定，該可移動(dòng)電極隨著該被測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，該C-V轉(zhuǎn)換電路將隨著該可移動(dòng)電極的旋轉(zhuǎn)角度而變化的電極之間的靜電電容轉(zhuǎn)換成為電壓信號(hào)，并且輸出該電壓信號(hào)作為表示該被測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)角度的檢測(cè)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其中，該可移動(dòng)電極和固定電極的平面形狀被設(shè)置為使得電極之間的靜電電容相對(duì)于該可移動(dòng)電極的旋轉(zhuǎn)角度的變化呈現(xiàn)出期望的靜電電容值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其中，該C-V轉(zhuǎn)換電路包括運(yùn)算放大器和開(kāi)關(guān)電容電路，該運(yùn)算放大器具有連接到所述可變電容器的反相輸入端，該開(kāi)關(guān)電容電路設(shè)置有并聯(lián)在該運(yùn)算放大器的反相輸入端和輸出端之間的開(kāi)關(guān)和反饋電容器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其中，電極之間的靜電電容相對(duì)于該可移動(dòng)電極的旋轉(zhuǎn)角度的變化而線性地變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其中，該可移動(dòng)電極的平面形狀為長(zhǎng)條形。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其中，該固定電極的平面形狀為變形的淚滴狀或壓平的半圓形。
全文摘要
一種包括可變電容器和C－V轉(zhuǎn)換電路的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，其中，將被測(cè)物體緊固于該可變電容器的軸上，設(shè)置該可移動(dòng)電極的平面形狀，以使電極的重疊部分的面積相對(duì)于該可移動(dòng)電極的旋轉(zhuǎn)角度的變化而線性地變化，該C－V轉(zhuǎn)換電路的電壓信號(hào)與該可變電容器相對(duì)于固定電容器的靜電電容的變化相對(duì)應(yīng)，因此，可以使該C－V轉(zhuǎn)換電路的電壓信號(hào)(檢測(cè)信號(hào))相對(duì)于被測(cè)物體的旋轉(zhuǎn)角度的寬泛變化(0°至270°)而線性地變化。
文檔編號(hào)G01D5/12GK1661332SQ20051006550
公開(kāi)日2005年8月31日 申請(qǐng)日期2005年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月25日
發(fā)明者惠島貴志, 牧野泰明, 山內(nèi)重德 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝