專利名稱：外部磁場(chǎng)角度確定的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁場(chǎng)角度確定的領(lǐng)域。尤其是，本發(fā)明涉及用于測(cè)量外部磁場(chǎng)角度的傳感器，還涉及用于測(cè)量外部磁場(chǎng)角度的方法、計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)和程序組件。
背景技術(shù)：
磁阻傳感器通常被用于在很多汽車應(yīng)用中進(jìn)行角度檢測(cè)，例如，用于踏板定位或節(jié)流閥控制。當(dāng)前生產(chǎn)和開發(fā)的傳感器使用了兩個(gè)彼
此旋轉(zhuǎn)分開45度角的惠斯通電橋。
如果外部磁場(chǎng)的角度a被改變，則這兩個(gè)電橋發(fā)送具有45度相位差的信號(hào)。然而，該傳感器元件可具有相對(duì)髙的偏移，并且該偏移可能隨著溫度而漂移。這可能導(dǎo)致需要由客戶進(jìn)行或在信號(hào)調(diào)節(jié)芯片上進(jìn)行復(fù)雜的偏移補(bǔ)償。

發(fā)明內(nèi)容
期望的是具有對(duì)磁場(chǎng)角度的改進(jìn)的確定。
本發(fā)明提供了具有根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的特征的傳感器、方法、程序組件和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
應(yīng)該注意，以下描述的本發(fā)明的示例性實(shí)施例也應(yīng)用于測(cè)量外部磁場(chǎng)角度的方法、程序組件和計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種基于磁場(chǎng)調(diào)制來(lái)測(cè)量外部磁場(chǎng)角度的傳感器，該傳感器包括第一半橋、第二半橋和用于在兩個(gè)方向調(diào)制磁場(chǎng)的調(diào)制單元，其中，第一半橋具有第一磁阻電阻器和第二磁阻電阻器，所述第一磁阻電阻器和第二磁阻電阻器具有螺旋條紋(barber-pole stripes)，并且其中，第二半橋具有第三磁阻電阻器和第四磁阻電阻器，所述第三磁阻電阻器和第四磁阻電阻器不具有螺旋200880017765.9 條紋或具有與第一半橋的第一磁阻電阻器和第二磁阻電阻器的螺旋
條紋朝向不同的螺旋條紋。
換言之，第一半橋可包括第一電阻器R2和第二電阻器R4。第
二半橋可包括第三電阻器R1 (例如，等于R2)和第四電阻器R3 (例
如，等于R4)。這四個(gè)電阻器都具有螺旋條紋。
可選地，第三磁阻電阻器和第四磁阻電阻器不具有螺旋條紋。這可提供傳感器信號(hào)的幅度最大化，并且因此提供了改善的磁
場(chǎng)角度確定。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，調(diào)制單元包括第一線圈，其在x方向產(chǎn)生了磁調(diào)制場(chǎng)；第二線圈，其在y方向產(chǎn)生了磁調(diào)制場(chǎng)；和振蕩器，其以交替方式激勵(lì)第一線圈和第二線圈以產(chǎn)生磁調(diào)制場(chǎng)。
換言之，提供了磁阻惠斯通電橋和兩個(gè)線圈，其中，四個(gè)電阻中的兩個(gè)電阻具有螺旋條紋，并且另外兩個(gè)不具有螺旋條紋。這兩個(gè)線圈被用于在x方向和y方向上產(chǎn)生磁調(diào)制場(chǎng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，以連續(xù)方式激勵(lì)第一線圈和第二線圈二者以產(chǎn)生磁調(diào)制場(chǎng)，其中，用正弦信號(hào)激勵(lì)第一線圈，并且其中，用余弦信號(hào)激勵(lì)第二線圈，從而通過(guò)使磁場(chǎng)矢量旋轉(zhuǎn)來(lái)使外部磁場(chǎng)重疊。
在此情況下，得到的輸出信號(hào)的交流(AC)部分具有相對(duì)于原始正弦信號(hào)的相移，該相移與外部磁場(chǎng)的角度相等(或者通過(guò)例如使該相移與外部磁場(chǎng)的角度成比例來(lái)與外部磁場(chǎng)的角度相關(guān)聯(lián))。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，還采用計(jì)算和控制單元，其基于測(cè)得的峰值幅度來(lái)判斷兩個(gè)半橋中的哪一個(gè)被用于計(jì)算外部磁場(chǎng)角度。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，用于檢測(cè)與來(lái)自兩個(gè)半橋的輸出相對(duì)應(yīng)的峰值幅度的檢測(cè)器形成了傳感器的一部分。另外，傳感器包括計(jì)算和控制單元，其用于根據(jù)下式來(lái)計(jì)算外部磁場(chǎng)角度
a = arctan (Ulpk/U2pk)，
其中，Ulpk和U2pk是測(cè)得的峰值幅度。另外，根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，第三磁阻電阻器相對(duì) 于第四磁阻電阻器旋轉(zhuǎn)90度，其中，第一磁阻電阻器和第二磁阻電 阻器被布置為與第三磁阻電阻器平行。
換言之， 一個(gè)半橋包含具有螺旋條紋的磁阻電阻器，并且另一 個(gè)半橋包含不具有螺旋條紋的磁阻電阻器，兩個(gè)半橋彼此旋轉(zhuǎn)分開
90度。
可選地，根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，兩個(gè)半橋彼此旋轉(zhuǎn) 分開45度，其中，每個(gè)半橋都包括兩個(gè)平行的磁阻電阻器。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種基于磁場(chǎng)調(diào)制來(lái)測(cè)量外部磁 場(chǎng)角度的方法，其中，由調(diào)制單元在兩個(gè)方向上調(diào)制磁場(chǎng)，調(diào)制單元 包括第一半橋和第二半橋，其中，第一半橋具有第一磁阻電阻器和第 二磁阻電阻器，所述第一磁阻電阻器和第二磁阻電阻器具有螺旋條 紋，并且其中，第二半橋具有第三磁阻電阻器和第四磁阻電阻器，所 述第三磁阻電阻器和第四磁阻電阻器不具有螺旋條紋。
這可提供可消除由于偏移而導(dǎo)致的角度誤差的改善的磁場(chǎng)角度 確定。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，該方法還包括在x方向和y 方向上交替地產(chǎn)生磁調(diào)制場(chǎng)的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，該方法還包括步驟以連續(xù) 方式激勵(lì)第一線圈和第二線圈以產(chǎn)生磁調(diào)制場(chǎng)，其中，用正弦信號(hào)激 勵(lì)第一線圈，并且其中，用余弦信號(hào)激勵(lì)第二線圈，從而通過(guò)使磁場(chǎng) 矢量旋轉(zhuǎn)來(lái)使外部磁場(chǎng)重疊。
另外，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其 中存儲(chǔ)了一種基于磁場(chǎng)調(diào)制來(lái)測(cè)量外部磁場(chǎng)角度的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)由 處理器執(zhí)行時(shí)，該計(jì)算機(jī)程序使得處理器執(zhí)行上述方法步驟。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種基于磁場(chǎng)調(diào)制來(lái)測(cè)量外部磁 場(chǎng)角度的程序組件，當(dāng)由處理器執(zhí)行時(shí)，該程序組件使得處理器執(zhí)行 上述方法步驟。


7本發(fā)明的這些和其他方面將從以下描述的實(shí)施例變得清楚，并 且參照所述實(shí)施例進(jìn)行闡明。
以下將參照附圖來(lái)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。
圖1示出了具有反位和補(bǔ)償線圈的羅盤傳感器的示意圖。
圖2示出了根據(jù)圖1的傳感器的輸出信號(hào)。
圖3A和圖3B示出了當(dāng)交替激勵(lì)x線圈和y線圈時(shí)指向0度方
向的磁場(chǎng)矢量的影響。
圖4B和圖4B示出了當(dāng)交替激勵(lì)x線圈和y線圈時(shí)指向90度方
向的磁場(chǎng)矢量的影響。
圖5示出了信號(hào)調(diào)節(jié)單元的框圖。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的通過(guò)以正弦/余弦信號(hào)
激勵(lì)集成線圈的外部磁場(chǎng)的調(diào)制。
圖7A示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的線圈激勵(lì)信號(hào)。
圖7B示出了來(lái)自30度的外部磁場(chǎng)角度的磁阻惠斯通電橋的輸
出信號(hào)，與圖7A的激勵(lì)信號(hào)相對(duì)應(yīng)。
圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的角度感測(cè)的傳感器。
圖9示出了根據(jù)圖8的傳感器的兩個(gè)半橋的輸出信號(hào)。
圖IO示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的包括圖8的傳感器組
件的角度計(jì)算傳感器裝置。
圖ll示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的同時(shí)具有線圈激勵(lì)和 相位差評(píng)估的角度計(jì)算的傳感器裝置，其包括圖8所示的傳感器。
具體實(shí)施例方式
圖中所示為示意性的。在不同的附圖中，相似或相同的元件由 相同的標(biāo)號(hào)表示。
當(dāng)前在生產(chǎn)和開發(fā)中用于角度感測(cè)的磁阻傳感器使用兩個(gè)彼此 旋轉(zhuǎn)分開45度角的惠斯通電橋。如果外部磁場(chǎng)的角度oc被改變，則 這兩個(gè)電橋發(fā)送具有45度相位差的信號(hào)。
這些信號(hào)通常被放大并被轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。在以下步驟中，外 部磁場(chǎng)角度通過(guò)a = 1/2 * arctan (Ul/U2)
計(jì)算得到，其中，U1和U2是兩個(gè)惠斯通電橋的輸出電壓。 該方法的缺點(diǎn)可能是相對(duì)高的傳感器元件偏移和隨溫度而導(dǎo)致 其偏移漂移，這引起了顯著的角度誤差。這些缺點(diǎn)可能導(dǎo)致需要在信 號(hào)調(diào)節(jié)芯片上進(jìn)行復(fù)雜的偏移補(bǔ)償。提出了新的元件和新的信號(hào)調(diào)節(jié) 概念，這將消除由于偏移而導(dǎo)致的角度誤差，并且因此消除了對(duì)偏移 補(bǔ)償?shù)男枰?br> 以上方法是通過(guò)用在傳感器芯片上實(shí)現(xiàn)的平面線圈來(lái)調(diào)制外部 磁場(chǎng)而實(shí)現(xiàn)的。
圖1示出了具有本發(fā)明所基于的反位和補(bǔ)償線圈的羅盤傳感器 的示意圖。圖1所示的傳感器元件包括一個(gè)磁阻惠斯通電橋和兩個(gè)被 用于在x方向和y方向產(chǎn)生磁場(chǎng)的線圈105和106。
惠斯通電橋包括四個(gè)磁阻電阻器101、 102、 803和804。電阻 102和804之間的接點(diǎn)連接到地電位118。而且，分別在電阻101和 803之間、電阻101和102之間、以及電阻803和804之間提供電連 接U9、 120和121，以施加信號(hào)或測(cè)量傳感器輸出。
坐標(biāo)軸122和123分別示出了 x方向和y方向。
這種傳感器元件通常被用于羅盤應(yīng)用，其中，反位線圈106被 用于通過(guò)將高電流施加到短的匝來(lái)設(shè)置透磁結(jié)構(gòu)的內(nèi)部磁化方向。這 樣做是為了防止元件傳輸特性的意外反轉(zhuǎn)(反位)。補(bǔ)償線圈105 在羅盤應(yīng)用中被用于生成在尺寸上和方向上與外部磁場(chǎng)相反的場(chǎng)。通 過(guò)這樣的測(cè)量，磁阻惠斯通電橋(MR惠斯通電橋)在恒定的偏壓點(diǎn) 工作以避免非線性誤差。
如圖1所示，磁阻電阻器101、 804和102、 803的金屬條紋導(dǎo) 致電流方向旋轉(zhuǎn)分開土45度。
換言之，以具有成對(duì)的同方向的螺旋條紋的磁阻電阻器的形式 來(lái)采用這四個(gè)電阻器。
圖2示出了在沒(méi)有對(duì)集成線圈進(jìn)行激勵(lì)的飽和轉(zhuǎn)向磁場(chǎng)中圖1 的傳感器的操作。如果圖1的傳感器在強(qiáng)磁場(chǎng)中工作，則內(nèi)部磁化與 外部磁場(chǎng)方向?qū)?zhǔn)，并且如圖2所示的傳感器的輸出特性可被實(shí)現(xiàn)。水平軸201示出了角度a，其范圍從0度到400度。垂直軸202 以mV/V為單位示出了輸出電壓U。ut ，其范圍從-15mV/V到+15mV/V 。 標(biāo)號(hào)203示出了傳感器的輸出曲線。
因?yàn)橛捎诜次欢鴮?dǎo)致的傳輸特性的反轉(zhuǎn)只可能在感測(cè)到弱場(chǎng)時(shí) 出現(xiàn)，因此輸出由于外部磁場(chǎng)強(qiáng)度的原因是連續(xù)的(傳感器在飽和狀 態(tài)下工作)。重要的是要注意到，在該工作模式下，傳感器輸出僅取 決于磁場(chǎng)的方向而不取決于磁場(chǎng)強(qiáng)度。
本發(fā)明的基本思路是交替地或同時(shí)地激勵(lì)兩個(gè)集成線圈以調(diào)制 外部磁場(chǎng)矢量的方向，并且因此調(diào)制MR惠斯通電橋的輸出信號(hào)。
圖3示出了當(dāng)用x方向的交流場(chǎng)(見圖3A)和y方向的交流場(chǎng) (見圖3B)調(diào)制指向O度方向的磁場(chǎng)時(shí)對(duì)所得到的磁場(chǎng)矢量的影響。
水平軸302示出了磁場(chǎng)的x分量Hx，并且垂直軸301示出了磁 場(chǎng)的y分量Hy。標(biāo)號(hào)303表示電磁場(chǎng)矢量，并且標(biāo)號(hào)304示出了調(diào) 制場(chǎng)。
當(dāng)在x方向激勵(lì)時(shí)，完全不會(huì)改變磁場(chǎng)方向和電橋輸出，而在y 方向(見圖3B)用另一線圈激勵(lì)會(huì)導(dǎo)致所得到的磁場(chǎng)角度的改變， 這也使得輸出信號(hào)305改變。
當(dāng)外部磁場(chǎng)矢量轉(zhuǎn)動(dòng)90度時(shí)，上述關(guān)系反轉(zhuǎn)，如圖4A和4B所示。
水平軸401再次示出了磁場(chǎng)的x分量Hx，并且垂直軸402示出 了磁場(chǎng)的y分量Hy。標(biāo)號(hào)403表示電磁場(chǎng)矢量，并且標(biāo)號(hào)404示出 了磁調(diào)制場(chǎng)。在圖4A中，調(diào)制場(chǎng)404垂直于外部磁場(chǎng)403，并且在 圖4B中，調(diào)制場(chǎng)404平行于外部磁場(chǎng)403。
標(biāo)號(hào)405示出了當(dāng)調(diào)制場(chǎng)404指向正x方向時(shí)所得到的磁場(chǎng)矢
為了評(píng)估磁場(chǎng)角度，可能的解決方案因此用交流磁場(chǎng)激勵(lì)線圈， 并且在惠斯通電橋輸出端測(cè)量所得到的交流幅度。
圖5示出了信號(hào)調(diào)節(jié)單元的框圖。信號(hào)調(diào)節(jié)單元500也可被稱 作傳感器裝置或簡(jiǎn)稱為傳感器。
信號(hào)調(diào)節(jié)單元或傳感器500包括振蕩器107、電壓電流轉(zhuǎn)換器108、開關(guān)109、 110和兩個(gè)線圈105、 106。在本申請(qǐng)的上下文中，
這些元件可被稱作調(diào)制單元。
開關(guān)109、 110被用于總是提供對(duì)線圈105、 106之一的激勵(lì)。 信號(hào)調(diào)節(jié)單元500還包括具有電阻器101、 102、 803和804的
惠斯通電橋，惠斯通電橋連接到放大器111。換言之，振蕩器107總
是激勵(lì)線圈105、 106之一，并且在x方向或y方向產(chǎn)生磁場(chǎng)。其后，
磁阻電橋的輸出被儀表放大器111放大。
其后，用高通濾波器112對(duì)交流部分濾波，并且例如由峰值檢
測(cè)器113或根均方(RMS)檢測(cè)器來(lái)測(cè)量幅度。測(cè)得的幅度隨后被
模數(shù)轉(zhuǎn)換器114轉(zhuǎn)換為數(shù)字幅度，并且由計(jì)算單元115計(jì)算外部磁場(chǎng)
角度
a = arctan (Ulpk/U2pk)，
其中，Ulpk和U2pk是測(cè)得的峰值幅度。
隨后，計(jì)算出的值由輸出端116輸出。而且，計(jì)算單元115通 過(guò)線路117連接到開關(guān)109、 110，以基于來(lái)自轉(zhuǎn)換器114的信號(hào)或 基于計(jì)算出的信號(hào)控制開關(guān)。
由振蕩器107產(chǎn)生的激勵(lì)信號(hào)可具有正弦信號(hào)或余弦信號(hào)的形 式，或者可具有三角信號(hào)的形式，或者簡(jiǎn)單地具有階躍的開/關(guān)信號(hào) 或其它形式的信號(hào)。
進(jìn)行評(píng)估的可選方式是用正弦信號(hào)和余弦信號(hào)恒定地調(diào)制這兩 個(gè)集成激勵(lì)線圈。在此情況下，外部磁場(chǎng)的磁場(chǎng)矢量與圖6所示的旋 轉(zhuǎn)磁場(chǎng)矢量重疊。
換言之，用正弦信號(hào)激勵(lì)線圈105，并且用余弦信號(hào)激勵(lì)第二線 圈106。
圖6中的水平軸示出了磁場(chǎng)的x分量，并且y軸602示出了磁 場(chǎng)的y分量。外部磁場(chǎng)由標(biāo)號(hào)603表示，并且調(diào)制場(chǎng)由箭頭604表示， 箭頭604在圈605的邊界內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
在此情況下，所得到的輸出信號(hào)的交流部分具有相對(duì)于原始正 弦信號(hào)的相移，該相移與外部磁場(chǎng)的角度相對(duì)應(yīng)，甚至相等。該原理 在外部磁場(chǎng)角度為30度的圖7A和圖7B中示出。圖7A示出了當(dāng)用正弦/余弦電流激勵(lì)時(shí)線圈105、 106所產(chǎn)生的 磁場(chǎng)703、 704。磁場(chǎng)703由線圈105產(chǎn)生，并且磁場(chǎng)704由線圈106 產(chǎn)生。
圖7A中的水平軸701、 705示出了以(is為單位的時(shí)間，其范圍 為從0到300ps。圖7A中的垂直軸702示出了以A/m為單位的磁場(chǎng) H，其范圍為從-100至(j + 100，并且圖7B中的垂直軸示出了以mV/V 為單位的輸出電壓U。ut，其范圍為從-0.03mV/V至+0.03mV/V。圖7B 中的曲線707示出了來(lái)自惠斯通電橋的所得到的輸出。
輸出信號(hào)相對(duì)于激勵(lì)信號(hào)的相移對(duì)應(yīng)于外部磁場(chǎng)的角度。 然而，出于電流消耗的原因，可能只能用小磁場(chǎng)進(jìn)行調(diào)制，這 只會(huì)導(dǎo)致測(cè)得的磁場(chǎng)角度的小變化。參照?qǐng)D2，顯然，可周期性地每 90度的磁場(chǎng)角度產(chǎn)生極小的幅度，這是因?yàn)樵诋a(chǎn)生極小的幅度的這
些點(diǎn)，輸出信號(hào)的梯度是o。
因此，提出使用磁阻傳感器元件結(jié)構(gòu)，其中， 一個(gè)半橋包含具 有螺旋條紋的磁阻電阻器，并且另一半橋包含不具有螺旋條紋的磁阻 電阻器，但是不具有螺旋條紋的磁阻電阻器彼此旋轉(zhuǎn)分開90度(見 圖8)。
如圖8所示，電阻器103相對(duì)于電阻器101、 102、 104旋轉(zhuǎn)卯 度。電阻器103、 104不包含螺旋條紋，并且電阻器101、 102包含螺 旋條紋。
可選地，兩個(gè)半橋彼此旋轉(zhuǎn)分開45度。
圖9示出了具有圖8中所示的改變了結(jié)構(gòu)的兩個(gè)半橋的輸出信 號(hào)903、 904。水平軸901示出了角度a，其范圍為0到360度。垂直 軸902示出了以V/V為單位的輸出電壓，其范圍為從0.494至0.506。
曲線903示出了不具有螺旋條紋的半橋輸出，并且曲線904示 出了具有螺旋條紋的半橋的半橋輸出。
如圖9所示，最大值905、 906和最小值907、 908彼此偏移開 45度。通過(guò)僅評(píng)估具有較大幅度的半橋，因此可總是獲得具有足夠 幅度的輸出信號(hào)。
圖10和圖11示出了兩個(gè)用于角度計(jì)算的傳感器裝置，每一個(gè)傳感器裝置都包括如圖8所示的傳感器元件。
圖IO中所示的傳感器裝置被用于實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施
例的以下方法。該裝置除此之外還包括兩個(gè)附加開關(guān)1002、 1003， 由計(jì)算和控制單元1001通過(guò)控制線1005來(lái)控制附加開關(guān)1002、 1003。
控制邏輯1001根據(jù)測(cè)得的幅度判斷哪個(gè)半橋被用于估計(jì)。其后， 通過(guò)開關(guān)1002或1003選擇該半橋(橋101、 102或橋103、 104)， 并且通過(guò)當(dāng)交替激勵(lì)集成線圈105、 106 (通過(guò)開關(guān)110、 109)時(shí)測(cè) 量所選擇的半橋幅度來(lái)計(jì)算外部磁場(chǎng)角度。
圖ll示出了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的第二傳感器 裝置，其中，同時(shí)用正弦信號(hào)和余弦信號(hào)激勵(lì)兩個(gè)集成線圈105、 106，
這導(dǎo)致第二磁場(chǎng)矢量圍繞實(shí)際的外部磁場(chǎng)矢量旋轉(zhuǎn)。
該裝置除此之外還包括電壓電流轉(zhuǎn)換器1102、 1103，用于激勵(lì) 線圈106、 105。來(lái)自第一半橋或第二半橋(可由開關(guān)1002、 1003選 擇)輸出信號(hào)由峰值檢測(cè)器113檢測(cè)。峰值檢測(cè)器113的輸出被通過(guò) 運(yùn)算放大器1105(其還連接到基準(zhǔn)電壓1106)發(fā)送到控制邏輯1101。 控制邏輯1101通過(guò)開關(guān)1002、 1003選擇具有較大幅度的半橋。來(lái)自 該半橋的信號(hào)的交流部分與原始激勵(lì)信號(hào)U08的相位差在通過(guò)放大 器1104之后由相位檢測(cè)器1107測(cè)得。相位檢測(cè)器1107的輸出信號(hào) 116直接等于(或直接對(duì)應(yīng)于)外部磁場(chǎng)的角度。
應(yīng)該注意，術(shù)語(yǔ)"包括"不排除其它元件或步驟，"一"或"一 個(gè)"不排除多個(gè)。而且，可結(jié)合在不同實(shí)施例中描述的元件。
應(yīng)該注意，權(quán)利要求的標(biāo)號(hào)不應(yīng)該被理解為限制權(quán)利要求的范圍。
1權(quán)利要求
1.一種基于磁場(chǎng)調(diào)制來(lái)測(cè)量外部磁場(chǎng)角度的傳感器，該傳感器(100)包括第一半橋；第二半橋；用于在兩個(gè)方向調(diào)制磁場(chǎng)的調(diào)制單元；其中，第一半橋具有第一磁阻電阻器(101)和第二磁阻電阻器(102)，所述第一磁阻電阻器和第二磁阻電阻器具有螺旋條紋，并且其中，第二半橋具有第三磁阻電阻器(103)和第四磁阻電阻器(104)，所述第三磁阻電阻器和第四磁阻電阻器不具有螺旋條紋或具有與第一磁阻電阻器和第二磁阻電阻器的螺旋條紋朝向不同的螺旋條紋。
2.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其中，調(diào)制單元包括 第一線圈(105)，其在x方向產(chǎn)生了磁調(diào)制場(chǎng)； 第二線圈(106)，其在y方向產(chǎn)生了磁調(diào)制場(chǎng)；和 振蕩器(107)，其以交替方式激勵(lì)第一線圈(105)和第二線 圈(106)以產(chǎn)生磁調(diào)制場(chǎng)。
3.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其中，以連續(xù)方式激勵(lì)第一線圈和第二線圈二者以產(chǎn)生磁調(diào)制場(chǎng)；其中，用正弦信號(hào)激勵(lì)第一線圈，并且其中，用余弦信號(hào)激勵(lì) 第二線圈，從而通過(guò)使磁場(chǎng)矢量旋轉(zhuǎn)來(lái)使外部磁場(chǎng)重疊。
4.如權(quán)利要求2或3所述的傳感器，其中，還采用計(jì)算和控制單元(1101、 1001)，其基于測(cè)得的 峰值幅度來(lái)判斷兩個(gè)半橋中的哪一個(gè)被用于計(jì)算外部磁場(chǎng)角度。
5. 如權(quán)利要求2所述的傳感器，還包括檢測(cè)器(1113)，其用于檢測(cè)與來(lái)自兩個(gè)半橋的輸出相對(duì)應(yīng)的 峰值幅度；以及計(jì)算和控制單元(115)，其用于根據(jù)下式來(lái)計(jì)算外部磁場(chǎng)角度<formula>formula see original document page 3</formula>其中，Ulpk和U2pk是測(cè)得的峰值幅度。
6. 如權(quán)利要求1所述的傳感器，其中，第三磁阻電阻器(103)相對(duì)于第四磁阻電阻器(104) 旋轉(zhuǎn)90度的角度，并且其中，第一磁阻電阻器(101)和第二磁阻電阻器(102)被布 置為與第三磁阻電阻器(103)平行。
7. 如權(quán)利要求1所述的傳感器，其中，第一磁阻電阻器(101)和第二磁阻電阻器(102)相對(duì) 于第三磁阻電阻器(103)和第四磁阻電阻器(104)旋轉(zhuǎn)45度的角度。
8. —種基于磁場(chǎng)調(diào)制來(lái)測(cè)量外部磁場(chǎng)角度的方法，該方法包括步驟由調(diào)制單元在兩個(gè)方向上調(diào)制磁場(chǎng)，調(diào)制單元包括第一半橋和 第二半橋；其中，第一半橋具有第一磁阻電阻器(101)和第二磁阻電阻器 (102)，所述第一磁阻電阻器和第二磁阻電阻器具有螺旋條紋；并 且其中，第二半橋具有第三磁阻電阻器(103)和第四磁阻電阻器 (104)，所述第三磁阻電阻器和第四磁阻電阻器不具有螺旋條紋。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，還包括步驟在x方向和y方向上交替地產(chǎn)生磁調(diào)制場(chǎng)的步驟。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，還包括步驟以連續(xù)方式激勵(lì)第一線圈和第二線圈以產(chǎn)生磁調(diào)制場(chǎng)； 其中，用正弦信號(hào)激勵(lì)第一線圈，并且其中，用余弦信號(hào)激勵(lì) 第二線圈，從而通過(guò)使磁場(chǎng)矢量旋轉(zhuǎn)來(lái)使外部磁場(chǎng)重疊。
11. 一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(402)，其中存儲(chǔ)了一種基于磁場(chǎng)調(diào)制來(lái)測(cè)量外部磁場(chǎng)角度的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)由處理器(401)執(zhí)行時(shí)，該計(jì)算機(jī)程序使得處理器執(zhí)行步驟由調(diào)制單元在兩個(gè)方向上調(diào)制磁場(chǎng)，調(diào)制單元包括第一半橋和第二半橋；其中，第一半橋具有第一磁阻電阻器(101)和第二磁阻電阻器 (102)，所述第一磁阻電阻器和第二磁阻電阻器具有螺旋條紋；并 且其中，第二半橋具有第三磁阻電阻器(103)和第四磁阻電阻器 (104)，所述第三磁阻電阻器和第四磁阻電阻器不具有螺旋條紋。
12. —種基于磁場(chǎng)調(diào)制來(lái)測(cè)量外部磁場(chǎng)角度的程序組件，當(dāng)由處 理器(401)執(zhí)行時(shí)，該程序組件使得處理器執(zhí)行步驟由調(diào)制單元在兩個(gè)方向上調(diào)制磁場(chǎng)，調(diào)制單元包括第一半橋和第二半橋；其中，第一半橋具有第一磁阻電阻器(101)和第二磁阻電阻器 (102)，所述第一磁阻電阻器和第二磁阻電阻器具有螺旋條紋；并 且其中，第二半橋具有第三磁阻電阻器(103)和第四磁阻電阻器 (104)，所述第三磁阻電阻器和第四磁阻電阻器不具有螺旋條紋。
全文摘要
磁阻傳感器通常被用于在很多汽車應(yīng)用中進(jìn)行角度檢測(cè)。根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例，提供了一個(gè)傳感器，其中，第一半橋包括具有螺旋條紋的磁阻電阻器，第二半橋包括沒(méi)有螺旋條紋的磁阻電阻器。沒(méi)有螺旋條紋的電阻器之一相對(duì)于其它三個(gè)電阻器旋轉(zhuǎn)90度。這可提供可降低由于偏移而導(dǎo)致的角度誤差的改善的磁場(chǎng)角度確定。
文檔編號(hào)G01C17/00GK101680740SQ200880017765
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月29日
發(fā)明者斯特凡·布茨曼 申請(qǐng)人:Nxp股份有限公司