本公开涉及机械部件的非接触位置测量的领域。应用是相当多的,因为在工业中经常感兴趣的是获知部件或任何类型的机械元件的位置而不与之进行接触。
背景技术:
1、本公开更特别地涉及一种感应式传感器,其工作原理基于在高频下工作并且不使用磁回路的变压器的初级绕组和次级绕组之间的耦合的变化。这些绕组之间的耦合根据运动(电)传导部件(通常称为“目标”)的位置而变化。目标中的感应电流将实际上修改次级绕组中的感应电压。通过适配绕组的配置并且在必要的情况下获知注入在初级绕组中的电流,测量次级绕组中的感应电压允许确定目标的位置。
2、这样的感应式传感器可以被集成在设备(尤其是电子设备)中,已知的是在印刷电路板上实现上面提到的变压器。初级绕组和次级绕组于是由布线在印刷电路板上的迹线构成。初级绕组于是例如被由外部源供给,并且次级绕组于是处于由在初级绕组中的电流流动所创建的磁场感应出的电压电位。作为导电部件(例如金属部件)的目标可以具有简单的形状。其可以例如涉及在板材中切割出的部件。为了实现线性传感器,用于实现目标的切口是例如矩形,而对于旋转传感器而言,该切口将例如采取对于部件的运动适配的半径和角度的角扇区的形状。
3、这种类型的传感器具有简单并且鲁棒的优点。它们具有高的可靠性,尤其是由于不存在传感器和其位置被测量的目标之间的接触。它们例如被使用在机动车工业中,用于确定变速箱(尤其是自动变速箱)中涉及的传动比,用于检测阀门的打开位置,用于获知电马达的转子的位置等。
4、文献fr-3 002 034涉及这种类型的感应式位置传感器并且包括:
5、·初级绕组,和
6、·至少两个次级绕组,其均由实现在印刷电路板的两层上的多个匝构成。次级绕组具有匝,各匝均具有实质上相同的形状,被沿着所谓的纵向方向每次具有它们之间的偏移而对齐。
7、在该位置传感器中:
8、·各匝均具有:第一整体凹陷部分,其被布置在印刷电路板的一层上;以及第二整体凹陷部分,其被布置在印刷电路板的另一层上,
9、·匝的第一部分被由穿过印刷电路板的第一通孔连接到同一匝的第二部分,
10、·匝的第一部分被由穿过印刷电路板的第二通孔连接到相邻匝的第二部分。
11、这样的传感器允许在期望获知其位置的部件的整个行程上实现精确测量。
12、在一些应用中,期望能够在目标的行程的(一小)部分上以高精度进行获知。
技术实现思路
1、本公开提供了一种传感器,其允许以高精度确定金属目标的位置。
2、提出了一种感应式位置传感器,包括:
3、-第一次级绕组,其是按照匝的第一部分和匝的第二部分来由沿着纵轴对齐的多个匝形成的,第二部分的匝被相对于第一部分的匝对称地布置,
4、-第二次级绕组,其叠加到第一次级绕组并且由沿着所述纵轴对齐的多个匝形成,所述匝被分布成三个匝组,第一中心匝组被布置在两个侧向匝组之间,侧向匝组被对于中心匝组对称地布置,以及
5、-初级绕组,其围绕第一次级绕组和第二次级绕组,
6、其中每个匝包括:被称为横向分段的两个匝分段,每个实质上垂直于纵轴定向;以及被称为纵向分段的至少两个分段,每次被布置在两个横向分段之间。
7、根据本公开,在此提出的是横向分段被沿着纵轴不规则地分布,传感器的区域沿着纵轴具有实质上高于在所述区域之外的分段的密度的横向分段的密度。
8、当金属目标在其中横向分段的密度(即每单位长度的横向分段的数量)更高的区域的前面通过时,可以执行目标的位置的更精细的测量,因为更大数量的匝参与确定目标的位置。
9、在随后的段落中揭示的特征可以可选地彼此独立地实施或彼此组合地实施:
10、-在所述区域内,横向分段的密度对应于在所述区域之外的分段的密度的至少两倍;和/或
11、-沿着纵轴测量的区域的长度介于次级绕组沿着所述纵轴的整体长度的四分之一和三分之一之间;和/或
12、-次级绕组的横向分段的一半位于所述区域中;和/或
13、-具有高的横向分段密度的所述区域被布置在所述传感器中的中心位置;和/或
14、-在第一次级绕组中,每个匝包括接近传感器的中心的横向分段和远离传感器的中心的横向分段,并且接近传感器的中心的每个横向分段与第二次级绕组的横向分段叠加;和/或
15、-每个匝整体上具有六边形形状;和/或
16、-由第一次级绕组的每个匝界定的相应的表面随着所述匝和传感器的中心之间的距离而增加;和/或
17、-第一次级绕组的匝的第一部分在第一方向上缠绕,并且第一次级绕组的匝的第二部分在与第一方向相反的第二方向上缠绕;和/或
18、-第二次级绕组的侧向匝组的匝在与第二次级绕组的中心匝组的匝的缠绕相反的方向上缠绕;和/或
19、-感应式位置传感器被实现在印刷电路板上,并且在此情况下,有利地,每个匝具有被实现在印刷电路的第一面上的匝的部分,而同一匝的另一部分被实现在印刷电路的平行于所述第一面的第二面上,匝的所述部分被由实现在印刷电路板中的通孔连接到彼此。
1.一种感应式位置传感器,包括:
2.如权利要求1所述的感应式位置传感器,其特征在于,在所述区域(6)中,所述横向分段(28,48)的密度对应于在所述区域(6)之外的分段(30,48)的密度的至少两倍。
3.如权利要求1或2之一所述的感应式位置传感器,其特征在于,沿着所述纵轴(4)测量的所述区域(6)的长度介于所述次级绕组(20,40)沿着所述纵轴(4)的整体长度的四分之一和三分之一之间。
4.如权利要求1至3之一所述的感应式位置传感器,其特征在于,所述次级绕组的所述横向分段(28,48)的一半位于所述区域(6)中。
5.如权利要求1至4之一所述的感应式位置传感器,其特征在于,具有高的横向分段(28,48)的密度的所述区域(6)被布置在所述传感器中的中心位置。
6.如权利要求1至5之一所述的感应式位置传感器,其特征在于,在所述第一次级绕组(20)中,接近所述传感器的中心的每个第一横向分段(28)与所述第二次级绕组(40)的横向分段(48)叠加。
7.如权利要求1至6之一所述的感应式位置传感器,其特征在于,每个匝整体上具有六边形形状。
8.如权利要求1至7之一所述的感应式位置传感器,其特征在于,由所述第一次级绕组(20)的每个匝界定的相应表面随着所述匝和所述传感器的中心之间的距离而增加。
9.如权利要求1至8之一所述的感应式位置传感器,其特征在于,其被实现在印刷电路板上。
10.如权利要求9所述的感应式位置传感器,其特征在于,每个匝具有被实现在印刷电路的第一面上的匝的部分,而同一匝的另外部分被实现在所述印刷电路的平行于所述第一面的第二面上,所述匝的部分被由穿过所述印刷电路板的通孔连接到彼此。
