本發(fā)明涉及一種電感式位置確定。本發(fā)明尤其是涉及確定機(jī)動(dòng)車(chē)車(chē)載裝置的相對(duì)位置。

背景技術(shù)：

在機(jī)動(dòng)車(chē)上設(shè)置有用于影響在變速器中掛入的擋位級(jí)的選擇桿。選擇桿可以通過(guò)駕駛員置入不同的位置中，其中，選擇桿可以在滑槽中引導(dǎo)。在此，選擇桿的位置被掃描并且被以電或電子的方式處理。隨后，控制裝置可以基于通過(guò)選擇桿的位置表達(dá)出的駕駛員意愿來(lái)控制變速器。

選擇桿的位置可以以如下方式被掃描，即，在控制臺(tái)上安置有一列線圈并且在能相對(duì)控制臺(tái)運(yùn)動(dòng)的選擇桿上安置有能導(dǎo)電的阻尼元件。阻尼元件越接近其中一個(gè)線圈，那么通過(guò)阻尼元件使該線圈的電感減小得越多。阻尼元件通常由能良好傳導(dǎo)的材料，例如銅、鋁或黃銅構(gòu)成。

de202004019489u1示出了一種電感式傳感器單元，其根據(jù)這種原理工作。然而針對(duì)該測(cè)量方法，通常必須使用相對(duì)大的電感。如果線圈要實(shí)施為印制電路，那么為此經(jīng)常使用多個(gè)層，其制造是昂貴的。此外，線圈必須以高的精確度制造并且隨后被測(cè)試，由此，在生產(chǎn)中可能出現(xiàn)另外的成本。此外，這種類(lèi)型的位置測(cè)量可能需要多級(jí)的電子放大并且必要時(shí)還需要倒相級(jí)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)是，說(shuō)明一種改進(jìn)的用于進(jìn)行電感式位置確定的設(shè)備。本發(fā)明借助帶有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的設(shè)備解決該任務(wù)。從屬權(quán)利要求再次給出優(yōu)選的實(shí)施方式。

用于進(jìn)行電感式位置確定的設(shè)備包括線圈、用于對(duì)線圈的區(qū)域中的磁場(chǎng)產(chǎn)生影響的元件、用于提供數(shù)字信號(hào)的信號(hào)發(fā)生器和具有輸入端和輸出端的延遲環(huán)節(jié)，其中，延遲環(huán)節(jié)基于線圈構(gòu)建，并且在輸入端上的信號(hào)邊沿與輸出端上的相對(duì)應(yīng)的信號(hào)邊沿之間的延遲時(shí)間依賴于線圈的電感。此外，設(shè)備包括用于提供數(shù)字差分脈沖的比較器，該數(shù)字差分脈沖的長(zhǎng)度依賴于延遲環(huán)節(jié)的輸入端和輸出端上的相對(duì)應(yīng)的信號(hào)邊沿之間的時(shí)間差，該設(shè)備還包括用于根據(jù)差分脈沖的長(zhǎng)度提供電壓的積分器、和用于基于該電壓確定線圈相對(duì)線圈的位置的評(píng)估裝置。

與常規(guī)的感應(yīng)確定相比，所描述的設(shè)備可以更簡(jiǎn)單地構(gòu)建。設(shè)備的某些部分可以借助商業(yè)上常見(jiàn)的邏輯門(mén)實(shí)現(xiàn)。設(shè)備可以是對(duì)于構(gòu)件公差不敏感的。此外，該設(shè)備可以適用于集成或適用于通過(guò)可編程的微電腦局部地實(shí)現(xiàn)。

在優(yōu)選的實(shí)施方式中，延遲環(huán)節(jié)包括rl低通濾波器。因此，除了線圈外，延遲環(huán)節(jié)可以構(gòu)建有僅一個(gè)無(wú)源的構(gòu)件。延遲環(huán)節(jié)因此可以簡(jiǎn)單地、低成本地和緊湊地實(shí)施。

此外優(yōu)選的是，信號(hào)發(fā)生器交替提供上升和下降的信號(hào)邊沿，并且比較器被設(shè)立成用于響應(yīng)于上升的信號(hào)邊沿地提供第一差分脈沖并且響應(yīng)于下降的信號(hào)邊沿地提供第二差分脈沖，其中，這些差分脈沖具有相同的極性，并且積分器被設(shè)立成用于依賴于多個(gè)差分脈沖的長(zhǎng)度提供電壓。

通過(guò)評(píng)估上升的和下降的信號(hào)邊沿，通過(guò)積分器提供的測(cè)量電壓可以得到提高或者更快地提供。信噪比(snr)可以由此得到改進(jìn)。

在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，在比較器的輸入端和輸出端上的信號(hào)邊沿具有相同的極性，并且比較器包括異或邏輯器件(xor邏輯器件)。由此，對(duì)相反的信號(hào)邊沿的上述評(píng)估可以簡(jiǎn)單且低成本地實(shí)現(xiàn)。邏輯器件可以作為簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)門(mén)實(shí)現(xiàn)。

在另外的實(shí)施方式中設(shè)置有兩個(gè)分別配屬有延遲環(huán)節(jié)、比較器和積分器的線圈，其中，元件成形成使得其影響兩個(gè)線圈的磁場(chǎng)，并且評(píng)估裝置被設(shè)立成用于基于兩個(gè)積分器的電壓確定元件的位置。

換言之，可以以小于兩個(gè)線圈的間距的分辨率確定元件的位置。位置例如可以由電壓比導(dǎo)出。具有多于兩個(gè)的同時(shí)受影響的線圈的另外的實(shí)施方式同樣是可能的。

評(píng)估裝置可以被設(shè)立成用于基于電壓借助預(yù)先確定的特性曲線確定元件的位置。特性曲線尤其是可以說(shuō)明特定的電壓與元件距線圈的間距之間的關(guān)系。在另外的實(shí)施方式中也可以預(yù)給定特征曲線族，該特征曲線族基于多個(gè)電壓說(shuō)明了元件相對(duì)多個(gè)線圈的位置。該關(guān)系的非線性因此可以輕松地得到處理。

如果線圈僅具有小的電感，例如當(dāng)其作為扁平線圈，例如在印制電路上實(shí)施時(shí)，那么通常需要將多個(gè)差分脈沖相加或積分，以便提供可用的測(cè)量電壓。在此，被考慮的差分脈沖的數(shù)量可以是變化的，以便例如補(bǔ)償非線性。這可以尤其是對(duì)于在設(shè)備的測(cè)量下邊界處的電感是有意義的。在一個(gè)實(shí)施方式中，積分器被設(shè)立成用于基于差分脈沖的數(shù)量提供電壓，其中，該數(shù)量依賴于線圈的未受元件影響的電感來(lái)選擇。在另一實(shí)施方式中，已知的參考電感可以代替線圈來(lái)使用，以便確定在有利的方式下被考慮的差分脈沖的數(shù)量必須是多大。這種校準(zhǔn)可以單次執(zhí)行或者在設(shè)備運(yùn)行時(shí)循環(huán)執(zhí)行。

優(yōu)選地設(shè)置有多個(gè)線圈的設(shè)施，其中，每個(gè)線圈均配屬有延遲環(huán)節(jié)、比較器和積分器，元件能在延伸通過(guò)線圈區(qū)域的軌跡上運(yùn)動(dòng)，并且評(píng)估裝置被設(shè)立成用于基于積分器的電壓確定元件相對(duì)該設(shè)施的位置。例如，線圈可以布置成使其縱軸線與軌跡相交，其中，軌跡優(yōu)選地以恒定的高度在線圈之上經(jīng)過(guò)。進(jìn)一步優(yōu)選的是，尤其是當(dāng)元件被設(shè)立成用于同時(shí)影響多于一個(gè)的線圈時(shí)，若干線圈相對(duì)軌跡具有相同的間距。在該實(shí)施方式中，元件在軌跡上的位置可以簡(jiǎn)單地且相對(duì)準(zhǔn)確地確定。

優(yōu)選地，設(shè)置有用于多個(gè)積分器的共同的評(píng)估裝置。評(píng)估裝置尤其是可以包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器和可編程的微電腦。此外優(yōu)選的是，以時(shí)分復(fù)用法給延遲環(huán)節(jié)提供信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)。在此，信號(hào)發(fā)生器的信號(hào)總是僅提供給其中一個(gè)延遲環(huán)節(jié)。信號(hào)到各個(gè)延遲環(huán)節(jié)上的接入例如可以通過(guò)評(píng)估裝置控制。

線圈可以包括扁平線圈。由此，線圈可以簡(jiǎn)單地例如構(gòu)造為印制電路。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，線圈包括多層的扁平線圈，其例如可以呈雙側(cè)電路板的或多層面電路板的不同層面的形式構(gòu)造。

此外優(yōu)選的是，在線圈上設(shè)置有軟磁芯。軟磁芯可以在扁平線圈的情況下尤其是布置在線圈的上側(cè)、下側(cè)或不同的層面之間。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在參考附圖更準(zhǔn)確地描述本發(fā)明。其中：

圖1示出用于進(jìn)行電感式位置檢測(cè)的設(shè)備的框圖；

圖2示出圖1的設(shè)備的比較器上的脈沖圖；

圖3示出圖1的設(shè)備上的線圈設(shè)施；

圖4示出圖1的線圈的特性曲線；

圖5示出用于圖1的設(shè)備的示例電路；和

圖6示出圖5的示例電路上的待期待的電壓。

具體實(shí)施方式

圖1示出用于進(jìn)行電感式位置檢測(cè)的設(shè)備100的框圖。設(shè)備100例如可以用于在機(jī)動(dòng)車(chē)上確定用于自動(dòng)變速器的擋位級(jí)的選擇桿的位置、能調(diào)整的座位的位置、能調(diào)整的外后視鏡的位置或能運(yùn)動(dòng)的油門(mén)踏板的位置。也可以檢測(cè)在機(jī)動(dòng)車(chē)上的其他的位置。

設(shè)備100包括是延遲環(huán)節(jié)110的一部分的線圈105、信號(hào)發(fā)生器115、可選的緩沖器120、比較器125、積分器130、可選的放大器135和評(píng)估裝置140，評(píng)估裝置尤其是可以包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器145和可編程的微電腦150。此外設(shè)置有用于對(duì)線圈105的區(qū)域中的磁場(chǎng)產(chǎn)生影響的元件155。以能相對(duì)線圈105運(yùn)動(dòng)的方式布置的元件155在下面還將更準(zhǔn)確地闡述。

信號(hào)發(fā)生器115被設(shè)立成用于提供具有信號(hào)邊沿的數(shù)字信號(hào)。信號(hào)邊沿可以是上升的或下降的，或者可以交替輸出上升和下降的信號(hào)邊沿，例如呈矩形信號(hào)的形式。在一個(gè)實(shí)施方式中，信號(hào)發(fā)生器115可以通過(guò)評(píng)估裝置140、尤其是微電腦150來(lái)控制或運(yùn)行?？蛇x的緩沖器120用于放大所提供的信號(hào)，或者減小信號(hào)發(fā)生器115的輸出阻抗。

延遲環(huán)節(jié)110在所示的實(shí)施方式中作為連接有電阻160的rl低通濾波器示出。例如包括單穩(wěn)態(tài)的多諧振蕩器的另外的實(shí)施方式同樣是可能的。在每個(gè)情況下延遲環(huán)節(jié)110都被設(shè)立成用于響應(yīng)于其輸入端上的信號(hào)邊沿地在其輸出端上提供另外的信號(hào)邊沿，其中，兩個(gè)信號(hào)邊沿的時(shí)間差，也就是兩個(gè)信號(hào)邊沿的時(shí)間間隔依賴于線圈105的電感。通常在此優(yōu)選的是，在輸入端上的上升的信號(hào)邊沿引起在輸出端上的上升的信號(hào)邊沿，而在輸入端上的下降的信號(hào)邊沿引起在輸出端上的下降的信號(hào)邊沿。

比較器125基于延遲環(huán)節(jié)110的輸入端和輸出端上的信號(hào)提供了數(shù)字差分脈沖，數(shù)字差分脈沖的長(zhǎng)度依賴于延遲環(huán)節(jié)110的輸入端上的信號(hào)邊沿與輸出端上的與之對(duì)應(yīng)的信號(hào)邊沿之間的時(shí)間差。在所示的優(yōu)選的實(shí)施方式中，延遲環(huán)節(jié)110的輸入端和輸出端上的相對(duì)應(yīng)的信號(hào)邊沿具有相同的極性，輸入信號(hào)的上升的邊沿在延遲時(shí)間后引起輸出信號(hào)的上升的邊沿，并且輸入信號(hào)的下降的邊沿在延遲時(shí)間后引起輸出信號(hào)的下降的邊沿。由此，比較器125可以作為xor邏輯器件，尤其是作為xor門(mén)，例如以cmos或ttl技術(shù)實(shí)現(xiàn)。如果存在另外的極性或極性組合，那么另外的門(mén)或門(mén)組合可以用作比較器125。

在簡(jiǎn)單的實(shí)施方式中，積分器130可以借助電阻器和電容器構(gòu)造為rc環(huán)節(jié)。在另外的實(shí)施方式中，積分器130也可以通過(guò)相應(yīng)連接的運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)。可選的放大器135同樣可以通過(guò)運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)，其中，當(dāng)積分器130基于運(yùn)算放大器構(gòu)建時(shí)，尤其是可以取消放大器135。放大器135放大了通過(guò)積分器130提供的電壓，該電壓的高度依賴于比較器125的差分脈沖的長(zhǎng)度。

圖2示出了圖1的設(shè)備100的比較器125上的脈沖圖。沿水平方向畫(huà)出時(shí)間，沿豎直方向畫(huà)出電壓。第一信號(hào)205示例性地通過(guò)信號(hào)發(fā)生器115提供，第二信號(hào)210通過(guò)延遲環(huán)節(jié)110基于第一信號(hào)205提供，第三信號(hào)215包括通過(guò)比較器125提供的差分脈沖。

當(dāng)剛好信號(hào)205和210的其中一個(gè)是邏輯1，而另一個(gè)是邏輯0時(shí)，構(gòu)造為xor門(mén)的比較器125將其輸出端切換到邏輯1。由此，輸出了第一信號(hào)205的上升的信號(hào)邊沿與第二信號(hào)210的上升的信號(hào)邊沿之間的第一差分脈沖以及第一信號(hào)205的下降的信號(hào)邊沿與第二信號(hào)210的下降的信號(hào)邊沿之間的第二差分脈沖。如果信號(hào)205和210具有不同的極性，那么信號(hào)205和210的其中一個(gè)可以反向，以便可以借助比較器125比較信號(hào)205和210。

如果線圈105加載以信號(hào)發(fā)生器115的數(shù)字信號(hào)，那么在線圈的區(qū)域中形成磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)視元件155的位置而定地受到影響而更強(qiáng)或更弱。相應(yīng)地，線圈105的電感依賴于元件155的位置。線圈105的感應(yīng)確定了延遲環(huán)節(jié)110的延遲時(shí)間，并且由此確定了第三信號(hào)215的每個(gè)差分脈沖的長(zhǎng)度。在元件155正向地影響線圈105的電感，也就是在接近線圈105時(shí)增大線圈105的電感的實(shí)施方式中，元件155在線圈105的區(qū)域中的出現(xiàn)可以根據(jù)如下識(shí)別出，即，第三信號(hào)215的差分脈沖達(dá)到了預(yù)先確定的長(zhǎng)度。

第三信號(hào)215的一個(gè)差分脈沖或優(yōu)選多個(gè)差分脈沖借助積分器130積分，以便提供電壓，該電壓的高度依賴于第三信號(hào)215的差分脈沖的長(zhǎng)度。在所提到的示例中，元件155在線圈105的區(qū)域中的出現(xiàn)可以根據(jù)如下識(shí)別出，即，積分器130的電壓超過(guò)了預(yù)先確定的閾值。

圖3示出了圖1的設(shè)備100上的線圈105的設(shè)施305。示例性地示出的設(shè)施305包括多個(gè)線圈105，線圈105尤其是可以實(shí)施為扁平線圈。代替所示的矩形的線圈地，也可以使用圓的或其他形狀的線圈105。線圈105沿軌跡310布置，其可以如所示那樣筆直地延伸，或者可以沿曲線延伸。優(yōu)選地，線圈105的縱軸線與軌跡310相交。此外優(yōu)選的是，線圈105彼此緊密地貼靠?？蛇x地，可以在線圈105上設(shè)置軟磁芯315，用于增大線圈電感。在扁平線圈的情況下，軟磁芯315可以例如面式地安置在線圈105之上或之下。

軌跡310延伸穿過(guò)線圈105的區(qū)域。尤其優(yōu)選的是，軌跡310延伸穿過(guò)線圈105的縱軸線，即，進(jìn)一步優(yōu)選地以恒定的高度在各個(gè)線圈105之上延伸。在此，軌跡310可以假定是任意曲線的形狀，也例如是圓形。用于對(duì)線圈105的磁場(chǎng)產(chǎn)生影響的元件155以能沿軌跡310運(yùn)動(dòng)的方式布置。為了參考隨后的圖，元件155沿軌跡310的位置在所示的示范性的實(shí)施方式中以毫米說(shuō)明。

元件155可以扁平地以1毫米以下的厚度來(lái)構(gòu)造。在此，元件的輪廓優(yōu)選以如下方式選擇，即，該元件可以覆蓋至少一個(gè)線圈105的表面。優(yōu)選地，元件的輪廓還更大，從而使其附加地同時(shí)以預(yù)先確定的部分覆蓋至少一個(gè)相鄰的線圈105。

元件155可以由不同的材料制造，并且在接近線圈105時(shí)有助于要么減小其磁場(chǎng)要么增大其磁場(chǎng)，如在隨后的圖中所示的那樣。

圖4示出圖1的線圈105的特性曲線。在圖3的圖示中的元件155的位置示范性地沿水平方向畫(huà)出，并且沿豎直方向畫(huà)出線圈105的電感。

第一特性曲線405涉及阻尼元件155，其尤其是可以由能良好傳導(dǎo)的材料，如銅或鋁制成。第二特性曲線410涉及增強(qiáng)元件155，其尤其是可以包括軟磁材料，如鐵氧體。特性曲線405或410可以存儲(chǔ)在評(píng)估裝置140中，以便可以基于線圈105的電感簡(jiǎn)單地確定元件155的位置。

圖5示出了用于圖1的設(shè)備100的示例電路500。圖6示出了當(dāng)電路500以由于信號(hào)發(fā)生器115引起的不一樣長(zhǎng)度的脈沖并且以線圈105的不一樣大小的電感運(yùn)行時(shí)，積分器130上的所期待的電壓。在圖6中，沿水平方向畫(huà)出脈沖長(zhǎng)度，沿豎直方向畫(huà)出針對(duì)不同的電感的在積分器130上的產(chǎn)生的電壓。圖5和6的示例示出了設(shè)備100的構(gòu)件可以如何確定尺寸，以便依賴于線圈105的電感在積分器130上產(chǎn)生良好地待評(píng)估的測(cè)量信號(hào)。

附圖標(biāo)記列表

100設(shè)備

105線圈

110延遲環(huán)節(jié)

115信號(hào)發(fā)生器

120緩沖器

125比較器

130積分器

135放大器

140評(píng)估裝置

145a/d轉(zhuǎn)換器

150微電腦

155用于產(chǎn)生影響的元件

160電阻

205第一信號(hào)

210第二信號(hào)

215第三信號(hào)

305設(shè)施

310軌跡

315軟磁芯

405第一特性曲線

410第二特性曲線

500示例電路