感應(yīng)式位置檢測的制作方法
【專利說明】感應(yīng)式位置檢測
[0001]優(yōu)先權(quán)聲明
[0002]本專利申請案主張2014年9月8日在美國專利商標(biāo)局申請的標(biāo)題為“用于以對機(jī)械公差的降低敏感度檢測2D平面中的位置的方法及設(shè)備(METHOD AND APPARATUS FORDETECT1N OF POSIT1N IN A 2D PLANE WITH REDUCED SENSITIVITY TO MECHANICALTOLERANCES) ”的第62/047，227號美國臨時(shí)申請案的優(yōu)先權(quán)，其中上文列出的申請案是針對全部目的以引用方式全部并入本文中。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本申請案涉及感應(yīng)式位置檢測。
【背景技術(shù)】
[0004]計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包含可操作以從傳感器(例如近接檢測器)取回并處理信號的處理器。此類傳感器響應(yīng)于傳導(dǎo)對象接近一或多個(gè)此類傳感器產(chǎn)生信號。例如，傳導(dǎo)對象通過由線圈產(chǎn)生的磁場的移動(dòng)使由傳感器檢測的磁場發(fā)生變化。然而，當(dāng)傳導(dǎo)對象通過磁場的移動(dòng)跨三維空間中的維度中的每一者發(fā)生時(shí)，磁場的變動(dòng)并未充分局限在此移動(dòng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]上文提及的問題可以用于檢測并響應(yīng)于目標(biāo)通過平面的感測域區(qū)域的移動(dòng)的位置檢測系統(tǒng)來解決。所述移動(dòng)使鋪置在第一傳感器的第一感測域區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)的量發(fā)生變化。第二傳感器檢測從所述平面到傳感器的高度以增強(qiáng)來自第一傳感器的測量精確度。
[0006]應(yīng)理解此
【發(fā)明內(nèi)容】
并非用于解釋或限制權(quán)利要求書的范圍或含義。此外，
【發(fā)明內(nèi)容】
不旨在識別所述主題的關(guān)鍵特征或本質(zhì)特征，也不旨在用作輔助理解所述主題的范圍。
【附圖說明】
[0007]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)例實(shí)施例的說明性電子裝置。
[0008]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的線性感應(yīng)式位置檢測器的示意圖。
[0009]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的角度感應(yīng)式位置檢測器的示意圖。
[0010]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的比例-指標(biāo)線性感應(yīng)式位置檢測器的示意圖。
[0011]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的比例-指標(biāo)角度感應(yīng)式位置檢測器的示意圖。
[0012]圖6是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的感應(yīng)式-比例角度位置檢測器的示意圖。
[0013]圖7是說明由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的感應(yīng)式位置檢測器進(jìn)行的電感線圈特性測量的示意圖。
[0014]圖8是說明由根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的感應(yīng)式位置檢測器進(jìn)行的Q因子線圈特性測量的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下討論是針對本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。雖然此類實(shí)施例中的一或多者可為優(yōu)選的，但是所揭示實(shí)施例不應(yīng)被解譯或以其它方式用作限制本發(fā)明的范圍，包含權(quán)利要求。此夕卜，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將了解，以下描述具有廣泛應(yīng)用且任何實(shí)施例的討論只是意指所述實(shí)施例的實(shí)例且不旨在暗示本發(fā)明的范圍（包含權(quán)利要求）被限于所述實(shí)施例。
[0016]某些術(shù)語在以下描述及權(quán)利要求內(nèi)使用以指代特定系統(tǒng)組件。如所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，各種名稱可用來指代組件或系統(tǒng)。因此，名稱不同但是功能相同的組件之間在本文中不一定有所區(qū)別。此外，系統(tǒng)可為又一系統(tǒng)的子系統(tǒng)。在以下討論及權(quán)利要求中，術(shù)語“包含”及“包括”是以開放式方式使用，且因此被解譯為意指“包含，但不限于……”。此外，術(shù)語“耦合到”或“與……耦合”（等等）旨在描述間接或直接電氣連接。因此，如果第一裝置耦合到第二裝置，那么可通過直接電氣連接或通過經(jīng)由其它裝置及連接進(jìn)行的間接電氣連接來進(jìn)行所述連接。術(shù)語“部分”可意指整個(gè)部分或小于整個(gè)部分的一部分。術(shù)語“模式”可意指用于完成目的的特定架構(gòu)、配置、布置、應(yīng)用等等。
[0017]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的某些實(shí)施例的說明性計(jì)算系統(tǒng)100。例如，計(jì)算系統(tǒng)100是電子系統(tǒng)129或并入到電子系統(tǒng)129中，所述電子系統(tǒng)129例如計(jì)算機(jī)、電子控制“箱”或顯示器、通信設(shè)備（包含發(fā)射器）或經(jīng)布置以產(chǎn)生射頻信號的任何其它類型的電子系統(tǒng)。
[0018]在一些實(shí)施例中，計(jì)算系統(tǒng)100包括巨型單元或芯片上系統(tǒng)（SoC)，其包含邏輯控制，例如CPU 112(中央處理單元）、存儲裝置114(例如，隨機(jī)存取存儲器（RAM))及電力供應(yīng)器110。CPU 112可為例如CISC類型(復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)）CPU、RISC類型的CPU(精簡指令集計(jì)算機(jī)）、MCU類型（微控制單元）或數(shù)字信號處理器（DSP)。存儲裝置114 (其可為存儲器，例如處理器內(nèi)高速緩沖存儲器、處理器外高速緩沖存儲器、RAM、閃存存儲器或磁盤存儲裝置）存儲一或多個(gè)軟件應(yīng)用程序130 (例如，嵌入式應(yīng)用程序），其在由CPU 112執(zhí)行時(shí)執(zhí)行與計(jì)算系統(tǒng)100相關(guān)聯(lián)的任何適當(dāng)功能。
[0019]CPU 112包括存儲通常從存儲裝置114存取的信息的存儲器及邏輯。計(jì)算系統(tǒng)100通常是由用戶使用UI (用戶接口）116而控制，UI 116在軟件應(yīng)用程序130的執(zhí)行期間提供輸出到用戶且從用戶接收輸入。輸出是使用顯示器118、指示燈、揚(yáng)聲器、振動(dòng)等等提供。輸入是使用音頻及/或視頻輸入（使用，例如，語音或圖像識別）及電及/或機(jī)械裝置(例如小鍵盤、開關(guān)、近接檢測器、陀螺儀、加速度計(jì)等等）而接收。CPU 112耦合到1/0(輸入-輸出）端口 128，其提供經(jīng)配置以從聯(lián)網(wǎng)裝置131接收輸入（及/或提供輸出給聯(lián)網(wǎng)裝置131)的接口。聯(lián)網(wǎng)裝置131可包含能夠與計(jì)算系統(tǒng)100進(jìn)行點(diǎn)對點(diǎn)及/或聯(lián)網(wǎng)通信的任何裝置。計(jì)算系統(tǒng)100還可耦合到外圍及/或計(jì)算裝置，包含有形、非暫時(shí)性媒體（例如閃存存儲器）及/或有線或無線媒體。此類及其它輸入及輸出裝置是由外部裝置使用無線或有線連接選擇性地耦合到計(jì)算系統(tǒng)100。存儲裝置114可由例如聯(lián)網(wǎng)裝置131存取。
[0020]CPU 112耦合到1/0(輸入-輸出)端口 128，其提供經(jīng)配置以從外圍及/或計(jì)算裝置131接收輸入（及/或提供輸出給外圍及/或計(jì)算裝置131)的接口，包含有形（例如，“非暫時(shí)性”）媒體（例如，閃存存儲器）及/或有線或無線媒體（例如，聯(lián)合測試行動(dòng)小組（JTAG)接口）。此類及其它輸入及輸出裝置是由外部裝置使用無線或有線連接選擇性地耦合到計(jì)算系統(tǒng)100。CPU 112、存儲裝置114及電力供應(yīng)器110可耦合到外部電力供應(yīng)器（未示出）或耦合到本地電源（例如，電池、太陽能電池、交流發(fā)電機(jī)、感應(yīng)場、燃料電池、電容器，等等）。
[0021]計(jì)算系統(tǒng)100包含位置處理器138。位置處理器138是適用于處理響應(yīng)于移動(dòng)產(chǎn)生的傳感器數(shù)量的處理器(例如，CPU 112及/或控制電路)。例如，用戶可操控控制裝置，其包含用于產(chǎn)生用于傳達(dá)傳感器數(shù)量的信號的一或多個(gè)傳感器140。位置處理器138可操作以確定目標(biāo)對象相對于傳感器140且任選地相對于其它傳感器(例如傳感器142)的位置(例如，高度)。
[0022]傳感器140及142通常是產(chǎn)生電磁場的感應(yīng)式傳感器(例如，線圈)，所述電磁場是例如通過傳導(dǎo)對象移動(dòng)通過所產(chǎn)生的(電磁)場而分布。傳感器中的一或多者檢測所述一或多個(gè)場干擾，其中每一此傳感器(例如，傳感器140及142中的每一者)產(chǎn)生用于傳達(dá)傳感器數(shù)量的信號。例如，傳感器數(shù)量傳達(dá)關(guān)于如本文揭示的傳導(dǎo)對象的位置的實(shí)質(zhì)上連續(xù)信息(例如，在感興趣的周期內(nèi))。
[0023]傳感器(例如，可操作以感應(yīng)式地感測目標(biāo)中的渦電流的傳感器)不但響應(yīng)于目標(biāo)的橫向位置(χ-y平面)的變化，而且響應(yīng)于線圈與目標(biāo)之間的z方向(響應(yīng)于x-y平面的定向“垂直”)距離的變化。高度變化通常是由機(jī)械公差變動(dòng)、襯底振動(dòng)/屈曲、熱膨脹/收縮等等而引起。所揭示方法及設(shè)備例如實(shí)質(zhì)上緩和了起因于傳感器高度變化的錯(cuò)誤，使得獲得更穩(wěn)定且精確的位置感測設(shè)置。
[0024]位置處理器138可操作以從傳感器140接收線圈特性，且響應(yīng)于線圈特性確定目標(biāo)(例如，控制)對象相對于傳感器140的位置的位置。線圈特性的變化實(shí)質(zhì)上可由位置處理器138根據(jù)以下兩個(gè)準(zhǔn)則而檢測:1)特性變化對于系統(tǒng)中的噪聲(包含來自線圈210的噪聲、由線圈210接收自環(huán)境的噪聲及來自位置處理器138的噪聲)是顯著的；及2)特性變化對于系統(tǒng)的分辨率是顯著的(例如，對應(yīng)于對用戶及/或系統(tǒng)具有有意義的影響-例如安全性增加-的目標(biāo)定位的變化的線圈特性的變化)。
[0025]傳感器數(shù)量可用于例如從控制接口傳達(dá)信息，所述信息編碼由用戶進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)(例如，涉及繞軸的移動(dòng))及/或平移(例如，涉及沿線的移動(dòng))移動(dòng)。例如，旋轉(zhuǎn)及/或平移傳感器數(shù)量可在需要較高程度的精確度及安全性的應(yīng)用中使用。此類應(yīng)用包含自動(dòng)“線驅(qū)動(dòng)(drive by wire) ”機(jī)構(gòu)，其并有控制裝置，例如方向盤、殺lj車踏板、油門踏板、儀表盤/面板及開關(guān)等等。因此，傳感器140及/或142相對抵抗磨損、電間斷(例如，發(fā)生在控制軸旋轉(zhuǎn)期間的“電位器-噪聲”)、機(jī)械公差變動(dòng)(例如，歸因于溫度浮動(dòng))、電阻