專利名稱：傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有傳感器裝置的設(shè)備，并且也涉及一種傳感器裝置以及一種傳感方法。
這種設(shè)備的例子是便攜式的pc，以及小的手持電子設(shè)備，比如移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)字助理、數(shù)字式照相機(jī)以及全球定位系統(tǒng)設(shè)備。
背景技術(shù)：
從US6,738,043B2已知現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備，其公開了一種坐標(biāo)輸入設(shè)備，該坐標(biāo)輸入設(shè)備包括用于產(chǎn)生磁場的磁體和用于生成輸出電壓的電磁換能器。這些輸出電壓具有依據(jù)電磁換能器和磁體之間的間隙而改變的值。以這種方式，三維空間中一個(gè)磁體的運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換成三維坐標(biāo)。
已知的設(shè)備是有缺陷的，尤其由于它需要用以評估輸出電壓的個(gè)人計(jì)算機(jī)的事實(shí)。換句話說，已知的設(shè)備生成以相對不直接的方式限定運(yùn)動(dòng)的輸出電壓。這是相對復(fù)雜和相對昂貴的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的尤其是提供一種包括以相對直接的方式限定運(yùn)動(dòng)的傳感器裝置的設(shè)備。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目的尤其是提供一種以相對直接的方式限定運(yùn)動(dòng)的傳感器裝置以及一種以相對直接的方式限定運(yùn)動(dòng)的傳感方法。
依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備包括傳感器裝置，該傳感器裝置包括-可移動(dòng)對象(movable object)，用于響應(yīng)于運(yùn)動(dòng)而改變至少一部分磁場，以及-場探測器，包括具有用于探測橋的平面中磁場的每一個(gè)元件分量的元件的橋，該橋包括取決于第一方向上運(yùn)動(dòng)的第一特性和取決于不同的第二方向上運(yùn)動(dòng)的不同的第二特性。
通過以橋的形式引入場探測器，該橋包括至少兩個(gè)磁場依賴元件，比如磁阻元件，其是其阻抗值取決于其中定位該元件的磁場的強(qiáng)度和方向的元件，橋的不同特性可以用于以相對直接的方式表示不同的運(yùn)動(dòng)。結(jié)果，再也不需要用以評估電磁換能器的現(xiàn)有技術(shù)輸出電壓的復(fù)雜和昂貴的個(gè)人計(jì)算機(jī)。橋的第一特性取決于第一方向上可移動(dòng)對象的運(yùn)動(dòng)，并表示第一方向上的第一坐標(biāo)，并且橋的不同的第二特性取決于不同的第二方向上可移動(dòng)對象的運(yùn)動(dòng)，并表示第二坐標(biāo)。不排除不是磁阻元件的其他磁場依賴元件。
依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備是進(jìn)一步有利的，尤其在于相比較于利用用以評估電磁換能器的現(xiàn)有技術(shù)輸出電壓的個(gè)人計(jì)算機(jī)，減小了總功率消耗。
通過對于可移動(dòng)對象的靜止位置和對于給定的磁場強(qiáng)度成25-65度的角度、該元件的長軸和該元件的磁化方向限定依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例。該實(shí)施例是有利的，在于可以避免螺旋條狀相間的紋條(barberpolestrip)。當(dāng)被定位于元件上時(shí)，該螺旋條狀紋條減小了該元件的總阻抗值，并增大了功率消耗。
通過基本上是45度的角度限定依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例。該實(shí)施例是有利的，在于傳感器裝置具有最大的線性和最大的靈敏度。
通過傳感器裝置限定依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例，進(jìn)一步的傳感器裝置包括-固定對象，位于兩個(gè)對象之間的場探測器，并且一個(gè)對象包括用于產(chǎn)生磁場的場發(fā)生器，并且另一個(gè)對象包括用于傳導(dǎo)磁場的場導(dǎo)體。
相比較于利用在US6,738,043B2中公開的兩個(gè)或多個(gè)磁體，比如磁體的場發(fā)生器和場導(dǎo)體的使用減小了設(shè)備的成本。
通過是外部特性的第一特性和是內(nèi)部特性的第二特性限定依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例，并且第一方向是基本上垂直于橋的平面的方向，并且第二方向是基本上在橋的平面中的方向。在橋的平面對應(yīng)于X-軸和Y-軸的情況中，第一方向?qū)?yīng)于Z-軸，并且第二方向例如對應(yīng)于X-軸。
通過橋限定依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例，該橋包括用于提供外部特性的第一和第二外部端子和用于提供內(nèi)部特性的第一和第二內(nèi)部端子，以及在外部端子之間被并聯(lián)定位的第一和第二串聯(lián)支路，第一串聯(lián)支路包括經(jīng)由第一內(nèi)部端子被彼此耦合的第一和第二元件，并且第二串聯(lián)支路包括經(jīng)由第二內(nèi)部端子被彼此耦合的第三和第四元件。外部特性例如表示基本上隨著相同值增大或基本上隨著相同值減小的全部元件的阻抗值。內(nèi)部特性例如表示基本上隨著相同值增大的兩個(gè)元件的阻抗值和基本上隨著相同值減小的兩個(gè)其他元件的阻抗值。內(nèi)部特性與溫度變化相對無關(guān)，外部特性相對取決于溫度變化。
通過傳感器裝置限定依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例，該傳感器裝置進(jìn)一步包括用于補(bǔ)償橋的溫度依賴性(dependency)的溫度補(bǔ)償器。
溫度補(bǔ)償器補(bǔ)償橋的溫度依賴性，并進(jìn)一步補(bǔ)償外部特性的溫度依賴性，并允許傳感器裝置在改變溫度環(huán)境的環(huán)境下被使用。
通過場探測器限定依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例，該場探測器包括具有進(jìn)一步的元件的進(jìn)一步的橋，該進(jìn)一步的元件用于探測進(jìn)一步的橋的進(jìn)一步的平面中的磁場的每一個(gè)進(jìn)一步元件分量，該進(jìn)一步的橋包括取決于第一方向上運(yùn)動(dòng)的第三特性和取決于不同的第三方向上運(yùn)動(dòng)的第四特性。該傳感器裝置對三個(gè)不同方向的運(yùn)動(dòng)敏感。通常，橋的平面和進(jìn)一步的橋的進(jìn)一步的平面基本上是一致的平面。
通過第三特性和第四特性限定依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例，該第三特性是外部特性，并且第四特性是內(nèi)部特性，并且第一方向是基本上垂直于進(jìn)一步橋的進(jìn)一步的平面的方向，并且第三方向是基本上在進(jìn)一步的橋的進(jìn)一步的平面中的方向，第二和第三方向是基本上垂直的方向。在進(jìn)一步的橋的進(jìn)一步的平面對應(yīng)于X-軸和Y-軸的情況中，第一方向?qū)?yīng)于Z-軸，并且第三方向例如對應(yīng)于Y-軸。
通過進(jìn)一步的橋限定依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例，該進(jìn)一步的橋包括用于提供外部特性的第三和第四外部端子和用于提供內(nèi)部特性的第三和第四內(nèi)部端子，以及在外部端子之間被并聯(lián)定位的第三和第四串聯(lián)支路，第三串聯(lián)支路包括經(jīng)由第三內(nèi)部端子被彼此耦合的第五和第六元件，并且第四串聯(lián)支路包括經(jīng)由第四內(nèi)部端子被彼此耦合的第七和第八元件。外部特性例如表示基本上隨著相同值增大或基本上隨著相同值減小的全部元件的阻抗值。內(nèi)部特性例如表示基本上隨著相同值增大的兩個(gè)元件的阻抗值和基本上隨著相同值減小的兩個(gè)其他元件的阻抗值。內(nèi)部特性與溫度變化相對無關(guān)，外部特性相對取決于溫度變化。
通過傳感器裝置限定依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例，該傳感器裝置進(jìn)一步包括用于補(bǔ)償橋的溫度依賴性的溫度補(bǔ)償器。
溫度補(bǔ)償器補(bǔ)償橋的溫度依賴性，并進(jìn)一步補(bǔ)償外部特性的溫度依賴性，并允許傳感器裝置在改變溫度環(huán)境的環(huán)境下被使用。
通過溫度補(bǔ)償器限定依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例，該溫度補(bǔ)償器包括形成進(jìn)一步包括橋和進(jìn)一步的橋的又一個(gè)進(jìn)一步橋的一部分的兩個(gè)溫度依賴元件。通過定位橋和進(jìn)一步的橋進(jìn)入又一個(gè)進(jìn)一步的橋，并通過定位兩個(gè)溫度依賴元件進(jìn)入又一個(gè)進(jìn)一步的橋，該溫度依賴元件例如具有類似于橋和進(jìn)一步橋的溫度依賴性的溫度依賴性，橋和進(jìn)一步橋的溫度依賴外部特性已被轉(zhuǎn)換成又一個(gè)進(jìn)一步的橋的內(nèi)部特性，其與溫度相對無關(guān)。
通過溫度依賴元件和由相同的磁性材料制成的元件限定依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例，并且溫度依賴元件每一個(gè)都包括以下面的方式被設(shè)置的一對電阻器溫度依賴元件基本上不響應(yīng)磁場的變化。例如在各向異性磁阻材料被使用的情況中，成對的電阻器例如包括兩個(gè)基本上垂直的電阻器。
依據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置和依據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例對應(yīng)于依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的實(shí)施例。
本發(fā)明尤其基于傳感器裝置以相對直接的方式限定運(yùn)動(dòng)的見解，并且尤其基于一種基本想法場探測器將包括至少一個(gè)橋，該至少一個(gè)橋包括替代輸出電壓的現(xiàn)有技術(shù)評估的不同特性。
本發(fā)明解決了該問題，尤其提供了一種設(shè)備，該設(shè)備包括傳感器裝置，該傳感器裝置以相對直接的方式限定運(yùn)動(dòng)，并且是進(jìn)一步有利地，尤其在于相比較于利用用以評估電磁換能器的現(xiàn)有技術(shù)輸出電壓的個(gè)人計(jì)算機(jī)，減小了總功率消耗。
本發(fā)明的這些和其他方面將從在下面描述的實(shí)施例顯而易見，并參照在下面描述的實(shí)施例進(jìn)行闡述。


在附圖中
圖1示意性示出了依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，包括以截面依據(jù)本發(fā)明示出的傳感器裝置；圖2示意性示出了依據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置的性能；圖3示意性示出了包括元件的場探測器，并公開了磁場的每一個(gè)元件分量，磁化和電流；圖4以截面示意性示出了被距離D1分離的可移動(dòng)對象13和場探測器12以及通過距離D2被與場探測器12分離的固定對象11；圖5示出了作為對于可移動(dòng)對象和場探測器之間的不同距離D1的場探測器的平面中位置的函數(shù)的磁場的分量的強(qiáng)度；圖6示意性示出了包括橋的場探測器，該橋具有用于以非差分和非溫度補(bǔ)償方式檢測橋的外部特性的耦合至進(jìn)一步元件的元件；圖7示意性示出了場探測器，該場探測器包括橋和形成又一個(gè)進(jìn)一步的橋的一部分的進(jìn)一步的橋，該又一個(gè)進(jìn)一步的橋進(jìn)一步包括用于以非差分和非溫度補(bǔ)償方式探測橋和進(jìn)一步的橋的外部特性的兩個(gè)溫度依賴元件；以及圖8示出了由各向異性磁阻材料制成的溫度依賴元件，并且其對磁場變化敏感。
具體實(shí)施例方式
依據(jù)在圖1中示出的本發(fā)明的設(shè)備1包括依據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置10。傳感器裝置10包括固定對象11，比如用于產(chǎn)生磁場的場發(fā)生器，比如磁體。傳感器裝置10進(jìn)一步用于探測磁場的分量(如圖3中所示)的場探測器12，以及可移動(dòng)對象13，比如可移動(dòng)的場導(dǎo)體，比如操縱桿，響應(yīng)運(yùn)動(dòng)，改變至少一部分磁場。場探測器的平面上磁場的投影基本上是徑向場。被探測的磁場的分量是位于場探測器的平面中的磁場矢量。換句話說，該分量是徑向場矢量。改變例如包括徑向場中心19的位移(如圖2中所示)。
比如永磁體的固定對象11和比如磁傳導(dǎo)棒的可移動(dòng)對象13例如與芯片一起被集成進(jìn)入封包(package)中。以下面的方式修改封包利用例如揉曲性粘合劑14、O-環(huán)或任何其他機(jī)械彈簧可將可移動(dòng)對象裝配進(jìn)盲孔中。場探測器12裝配在襯底16上，其經(jīng)由絲焊被耦合至引線框15。
在圖2中示出的傳感器裝置10的性能公開了可移動(dòng)對象13包括在可移動(dòng)對象13的點(diǎn)和最接近場探測器12被定位的可移動(dòng)對象13的端部之間被定位的樞軸點(diǎn)。優(yōu)選地，該樞軸點(diǎn)基本上與最接近場探測器12被定位的可移動(dòng)對象13的端部一致。通過繞軸旋轉(zhuǎn)可移動(dòng)對象13，磁場的分量的徑向場中心19(如圖3中所示)被移動(dòng)，其被場探測器12探測到。這種場探測器12例如包括如圖3中所示的元件。
在圖3中示出的場探測器12包括元件21-24。公開了每一個(gè)元件21-24，徑向場H，磁化M和電流I。當(dāng)從場發(fā)生器發(fā)射的磁場被投射于場探測器的平面上時(shí)發(fā)生徑向場。點(diǎn)C是可移動(dòng)對象13的靜止點(diǎn)中的徑向場H的中心。通過箭頭H表示該徑向場的磁場線。四個(gè)磁阻元件21-24，其是其電阻值取決于其中定位元件的磁場的強(qiáng)度和方向的元件，也就是例如沒有螺旋條狀紋條的四個(gè)磁阻材料條被放置成使元件中的磁化M和磁阻元件21-24的長度方向獲得某一個(gè)角度，比如25-65度的角度，優(yōu)選地45度的角度。電流I流過磁阻元件21-24。一方面，元件21-24中的磁化M想要與元件21-24的長度方向?qū)?zhǔn)，另一方面，它想要與徑向場H的方向?qū)?zhǔn)。結(jié)果，磁化M將獲得元件21-24的長度方向和磁場H的分量之間的位置。對于下部磁場H，它將更接近于元件21-24的長度方向，對于較高的下部磁場H，它將更接近于磁場H的分量的方向。在無限高的磁場H處，磁化M將與磁場H對準(zhǔn)。
元件21-24中磁化M和電流I之間的角度θ確定元件21-24的電阻值，因此在各向異性的磁-電阻器的情況中，電阻R＝R0+ΔRcos2θ，其中R是元件21-24的總電阻器，R0是基本電阻，并且ΔR/R0是磁阻效應(yīng)。如果在45度附近選擇角度θ，元件21-24的響應(yīng)特性將更多或更少地線性。對于θ＝45度，獲得最佳線性。通過在具有元件21-24的長度方向的角度下設(shè)置磁場，不需要螺旋條狀紋條，其給出了多個(gè)優(yōu)點(diǎn)(更容易的處理，更高的阻抗，更好的阻抗再現(xiàn)性)。通常，當(dāng)磁場從正至負(fù)來回循環(huán)時(shí)，該結(jié)構(gòu)將增大磁化的磁滯切換。然而，在具有永磁場的該結(jié)構(gòu)中，首先，磁場不在正和負(fù)之間循環(huán)(僅在特定值周圍被調(diào)制)，并且其次，該磁場大于在磁滯區(qū)域之外帶來磁化的各向異性場。
徑向場H例如是位于場探測器12的平面中的徑向場矢量，換句話說位于元件21-24的平面中。該平面例如包括X-軸和Y-軸。當(dāng)徑向場的中心19在該X-Y平面中從位置C移動(dòng)至位置D時(shí)，主要改變徑向場H的方向。在元件21和23中，徑向場矢量朝向電流I的方向移動(dòng)，減小了磁化M和電流I之間的角度，并因此增大了元件21和23的阻抗值。對于元件22和24，出現(xiàn)相反的情況。徑向場矢量遠(yuǎn)離電流I的方向地移動(dòng)，增大了磁化M和電流I之間的角度，并因此減小了阻抗值。通過合適地連接元件21-24進(jìn)入橋結(jié)構(gòu)，比如惠斯登(Wheatstone)橋，可以產(chǎn)生輸出信號，其隨著X-方向上徑向場中心位置19近似線性地變化。對于Y-方向，通過旋轉(zhuǎn)整個(gè)結(jié)構(gòu)超過90度可以獲得類似的結(jié)構(gòu)。典型地，元件21-24和徑向分量的徑向場中心19之間的距離將比該中心的典型位移(例如20μm)大得多(例如300μm)。因此，當(dāng)徑向場中心19位移時(shí)，徑向場H的方向主要改變，并且僅至較小的程度，徑向場H的強(qiáng)度將被改變。
以截面在圖4中示出被距離D1分離的可移動(dòng)對象13和場探測器12以及通過距離D2被與場探測器12分離的固定對象11。為了允許距離D1是可改變的，在圖1中，粘合劑14可以是柔性粘合劑，而不排除允許3維運(yùn)動(dòng)的其他實(shí)施例。
對于可移動(dòng)對象13和場探測器12之間的不同距離D1而在圖5中示出作為場探測器12的平面中位置的函數(shù)的徑向場H的強(qiáng)度。該強(qiáng)度明顯地取決于該距離D1。
在圖6中示出包括具有元件31-34的惠斯登橋的場探測器12?；菟沟菢虻牡谝煌獠慷俗颖获詈现岭娫?0，并且第二外部端子被耦合至電阻器30，該電阻器進(jìn)一步被耦合接地。經(jīng)由惠斯登橋的內(nèi)部端子，將示出X-方向上的運(yùn)動(dòng)。經(jīng)由外部端子，將示出Z-方向上的運(yùn)動(dòng)。由于電阻器30和惠斯登橋一起形成串聯(lián)電路的事實(shí)，也橫越電阻器30地示出Z-方向上的運(yùn)動(dòng)。這可以如下獲得。
在靜止位置中，徑向場中心19將在位置C處。元件的位置處徑向場的強(qiáng)度將具有某一值。例如通過固定對象11和場探測器12之間的軸向距離D2和/或通過場探測器12和可移動(dòng)對象確定該值之間的距離D1確定該值。在圖5中，示出作為距離D1的函數(shù)的徑向場的計(jì)算強(qiáng)度。隨著改變距離，徑向場的強(qiáng)度改變。
當(dāng)例如通過在軸向方向上擠壓可移動(dòng)對象時(shí)，可移動(dòng)對象13和場探測器之間的距離改變，X-Y平面中徑向分量的徑向場中心9的位置保持在位置C處。徑向場的方向保持不變。然而，由于距離改變磁場的振幅的事實(shí)，改變了徑向場的振幅。在圖3中，在改變磁場的強(qiáng)度的情況中，磁化M的方向?qū)τ谌吭淖?。并且對于全部元件，在磁化M的方向上的改變將是相同的。因?yàn)榇抛柙?1-24，31-34是惠斯登橋結(jié)構(gòu)的一部分，橋的內(nèi)部端子處的輸出不被磁場H的強(qiáng)度的改變而改變。換句話說，橋輸出不對垂直方向上可移動(dòng)對象31的運(yùn)動(dòng)靈敏。
然而，橋的總阻抗值改變。這可被比如電阻器30的另一個(gè)電路探測到，以便提供Z-功能性。例如當(dāng)恒定電壓被施加至橋時(shí)，阻抗值的改變將導(dǎo)致電流改變。通過經(jīng)過與惠斯登橋串聯(lián)的電阻器30發(fā)送電流，電流變化可被轉(zhuǎn)換成橫越被測量的電阻器30的電壓變化。以這種方式，以非差分和非溫度補(bǔ)償?shù)姆绞綑z測橋的總阻抗值。為了以溫度補(bǔ)償?shù)姆绞綑z測橋的阻抗值，可以引入溫度補(bǔ)償器，例如通過使與溫度有關(guān)的電阻器30具有例如橋的相同的溫度依賴性。
換句話說，依據(jù)本發(fā)明的設(shè)備1包括依據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置10，依據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置10包括場探測器12，該場探測器12包括具有用于探測橋的平面中磁場的每一個(gè)元件分量的至少兩個(gè)、并且優(yōu)選四個(gè)元件31-34的橋，該橋包括取決于第一方向上的運(yùn)動(dòng)的第一特性和取決于不同的第二方向上的運(yùn)動(dòng)的不同的第二特性。該第一特性是以整體視角限定了橋的外部值的外部特性。第二特性是以平衡/不平衡視角限定了橋的外部值的內(nèi)部特性。在橋的平面對應(yīng)于X-軸和Y-軸的情況中，第一方向?qū)?yīng)于Z-軸，并且第二方向例如對應(yīng)于X-軸。
優(yōu)選地，場探測器12進(jìn)一步包括具有用于探測進(jìn)一步橋的進(jìn)一步的平面中磁場的每一個(gè)進(jìn)一步的元件分量的進(jìn)一步的元件35-38的進(jìn)一步的橋，該進(jìn)一步的橋包括取決于第一方向上的運(yùn)動(dòng)的第三特性和取決于不同的第三方向上的運(yùn)動(dòng)的第四特性。通常，橋的平面和進(jìn)一步的橋的進(jìn)一步的平面將是一致的平面。第三特性是外部特性，并且第四特性是內(nèi)部特性。在進(jìn)一步的橋的進(jìn)一步的平面對應(yīng)于X-軸和Y-軸的情況中，第一方面對應(yīng)于Z-軸，并且第三方向例如對應(yīng)于Y-軸。
在橋包括四個(gè)元件的情況中，外部特性例如表示全部元件的阻抗值已基本上隨著相同值增加，或基本上隨著相同值減小。內(nèi)部特性例如表示交叉位置處兩個(gè)元件的阻抗值基本上隨著相同值增加，并且其他交叉位置處兩個(gè)其他元件的阻抗值基本上隨著相同值減小。
在橋包括兩個(gè)元件的情況中，外部特性例如表示全部元件的阻抗值已基本上隨著相同值增加，或基本上隨著相同值減小。內(nèi)部特性例如表示一個(gè)元件的阻抗值增加或減小，并且其他元件的阻抗值不改變。
在圖7中示出的場探測器12包括橋和形成又一個(gè)進(jìn)一步的橋的一部分的進(jìn)一步的橋，該又一個(gè)進(jìn)一步的橋進(jìn)一步包括兩個(gè)溫度依賴電阻器39，40。在圖8中示出的溫度依賴電阻器對磁場的變化敏感。這全部將在下面被看到。
內(nèi)部特性相對與溫度變化無關(guān)，但外部特性相對取決于溫度變化。包括例如NiFe的元件的溫度系數(shù)是大約2.9×10-3℃-1。80℃(其可能是膝上電腦內(nèi)部的溫度)的溫度變化因此將引起阻抗值的23％的變化。該變化不得不被與由于各向異性磁阻效應(yīng)阻抗的2％的最大變化相比較。由在Z-向上可移動(dòng)對象13的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的阻抗值的變化甚至更低(0.1％)。
為了克服該溫度問題，可以引入溫度補(bǔ)償器。溫度補(bǔ)償器補(bǔ)償橋的溫度依賴性，并因此補(bǔ)償外部特性的溫度依賴性，并允許傳感器裝置10在改變溫度環(huán)境下被使用。這種溫度補(bǔ)償器例如測量溫度，計(jì)算對橋的共模阻抗值(外部特性)的測量溫度的效應(yīng)，并且補(bǔ)償橋的共模阻抗值。
可替代地，橋和進(jìn)一步的橋的共模阻抗被輸入進(jìn)入又一個(gè)進(jìn)一步的橋，比如再一次的惠斯登橋。又一個(gè)進(jìn)一步的橋包括兩個(gè)惠斯登橋(一個(gè)對于X-向，一個(gè)對于Y-向)，以及例如也存在于芯片(die)上的兩個(gè)溫度依賴元件39，40。這些溫度依賴元件優(yōu)選具有如橋和進(jìn)一步的橋的相同溫度依賴性。因此，它們可以由相同(磁)的材料制成。然而，它們將不響應(yīng)磁場H的變化。通過這些溫度依賴元件的具體結(jié)構(gòu)，它們可以(幾乎)對磁場的變化敏感。
該想法基于依據(jù)R0+ΔR0sin2φ(φ是磁化和電流之間的角度)一半元件響應(yīng)徑向分量的方向上的改變、同時(shí)另一半元件依據(jù)R0+ΔR0cos2Φ變化的事實(shí)。通過求和這些元件，總阻抗值變成與角度Φ無關(guān)的2(R0+ΔR0)。在芯片上，可以存在四個(gè)這些電阻器。兩個(gè)可被用于獲得新(嵌套的)的惠斯登橋，同時(shí)另外兩個(gè)可被用于芯片自身的溫度測量。以這種方式，如果必須，通過軟件可以補(bǔ)償任何得到的溫度依賴性(惠斯登橋決不能完全消除溫度依賴性，將常常存在橋中各個(gè)電阻器的溫度系數(shù)的稍微變化)。
需要指出，上面提到的實(shí)施例描述而不是限制了本發(fā)明，并且本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員能夠設(shè)計(jì)多個(gè)可替代的實(shí)施例，只要不脫離附加權(quán)利要求的范圍。在權(quán)利要求書中，設(shè)置于圓括號之間的參考符號將不被設(shè)置為限制權(quán)利要求。利用術(shù)語“包括”和它的共軛性不排除沒有存在于權(quán)利要求書中那些元件或步驟的元件或步驟存在。在元件之前的冠詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)這種元件的存在。在相互不同的獨(dú)立權(quán)利要求中敘述某些測量的純粹事實(shí)不表示這些測量的組合不能被用于優(yōu)化。
權(quán)利要求
1.一種具有傳感器裝置(10)的設(shè)備(1)，包括-可移動(dòng)對象(13)，用于響應(yīng)于運(yùn)動(dòng)而改變至少一部分磁場，以及-場探測器(12)，包括具有用于探測橋的平面中磁場的每一個(gè)元件分量的元件(21-24，31-34)的橋，該橋包括取決于第一方向上運(yùn)動(dòng)的第一特性和取決于不同的第二方向上運(yùn)動(dòng)的不同的第二特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備(1)，該元件的長軸和該元件的磁化方向?qū)τ诳梢苿?dòng)對象的靜止位置和對于給定的磁場強(qiáng)度成25-65度的角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的設(shè)備(1)，該角度基本上是45度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備(1)，該傳感器裝置(10)進(jìn)一步包括固定對象(11)，該場探測器(12)位于兩個(gè)對象(11，13)之間，并且一個(gè)對象(11)包括用于產(chǎn)生磁場的場發(fā)生器，并且另一個(gè)對象(13)包括用于傳導(dǎo)磁場的場導(dǎo)體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備(1)，第一特性是外部特性，并且第二特性是內(nèi)部特性，并且第一方向是基本上垂直于橋的平面的方向，并且第二方向是基本上在橋的平面中的方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的設(shè)備(1)，橋包括用于提供外部特性的第一和第二外部端子和用于提供內(nèi)部特性的第一和第二內(nèi)部端子，以及在外部端子之間被并聯(lián)定位的第一和第二串聯(lián)支路，第一串聯(lián)支路包括經(jīng)由第一內(nèi)部端子被彼此耦合的第一和第二元件(31，33)，并且第二串聯(lián)支路包括經(jīng)由第二內(nèi)部端子被彼此耦合的第三和第四元件(32，34)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備(1)，傳感器裝置(10)進(jìn)一步包括用于補(bǔ)償橋的溫度依賴性的溫度補(bǔ)償器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的設(shè)備(1)，場探測器(12)包括具有用于檢測進(jìn)一步的橋的進(jìn)一步的平面中的磁場的每一個(gè)元件分量的進(jìn)一步的元件(35-38)的進(jìn)一步的橋，該進(jìn)一步的橋包括取決于第一方向上運(yùn)動(dòng)的第三特性和取決于不同的第三方向上運(yùn)動(dòng)的第四特性。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備(1)，第三特性是外部特性，并且第四特性是內(nèi)部特性，并且第一方向是基本上垂直于進(jìn)一步橋的進(jìn)一步的平面的方向，并且第三方向是基本上在進(jìn)一步的橋的進(jìn)一步的平面中的方向，第二和第三方向是基本上垂直的方向。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的設(shè)備(1)，該進(jìn)一步的橋包括用于提供外部特性的第三和第四外部端子和用于提供內(nèi)部特性的第三和第四內(nèi)部端子，以及在外部端子之間被并聯(lián)定位的第三和第四串聯(lián)支路，第三串聯(lián)支路包括經(jīng)由第三內(nèi)部端子被彼此耦合的第五和第六元件(35，37)，并且第四串聯(lián)支路包括經(jīng)由第四內(nèi)部端子被彼此耦合的第七和第八元件(36，38)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的設(shè)備(1)，傳感器裝置(10)進(jìn)一步包括用于補(bǔ)償橋的溫度依賴性的溫度補(bǔ)償器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備(1)，溫度補(bǔ)償器包括形成進(jìn)一步包括橋和進(jìn)一步的橋的又一個(gè)進(jìn)一步橋的一部分的兩個(gè)溫度依賴元件(39，40)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的設(shè)備(1)，溫度依賴元件(39，40)和元件(31-38)由相同的磁性材料制成，并且溫度依賴元件(39，40)每一個(gè)都包括以下面的方式被設(shè)置的一對電阻器溫度依賴元件(39，40)基本上不響應(yīng)磁場的變化。
14.一種傳感器裝置(10)，包括-可移動(dòng)對象(13)，用于響應(yīng)于運(yùn)動(dòng)而改變至少一部分磁場，以及-場探測器(12)，包括具有用于探測橋的平面中磁場的每一個(gè)元件分量的元件(21-24)的橋，該橋包括取決于第一方向上運(yùn)動(dòng)的第一特性和取決于不同的第二方向上運(yùn)動(dòng)的不同的第二特性。
15.一種傳感方法，包括下面的步驟響應(yīng)于運(yùn)動(dòng)而改變至少一部分磁場，以及檢測橋的平面中磁場的分量的橋的每一個(gè)分量，該橋包括取決于第一方向上運(yùn)動(dòng)的第一特性和取決于不同的第二方向上運(yùn)動(dòng)的不同的第二特性。
全文摘要
一種具有傳感器裝置(10)的設(shè)備(1)，包括可移動(dòng)對象(13)，該可移動(dòng)對象(13)響應(yīng)于運(yùn)動(dòng)而改變磁場，具有場探測器(12)，該場探測器包括具有兩個(gè)或多個(gè)元件(21－24，31－34)的橋和具有用于探測橋的平面中磁場的分量的兩個(gè)或多個(gè)元件(35－38)的進(jìn)一步的橋。該橋包括取決于Z－向上運(yùn)動(dòng)的第一特性和取決于X－向上運(yùn)動(dòng)的第二特性。進(jìn)一步的橋包括取決于Z－向上運(yùn)動(dòng)的第三特性和取決于Y－向上運(yùn)動(dòng)的第四特性。第一和第三特性表示基本上隨著相同值增大或減小的全部元件的阻抗值。第二和第四特性表示基本上隨著相同值增大的兩個(gè)元件的阻抗值和基本上隨著相同值減小的兩個(gè)其他元件的阻抗值。
文檔編號G01D5/16GK101065676SQ200580040540
公開日2007年10月31日 申請日期2005年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月27日
發(fā)明者漢斯·范宗 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司