专利名称：霍尔类角度/位置传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种霍尔类角度/位置传感器。
背景技术：
霍尔类角度/位置传感器具有固态霍尔效应技术，集成的反向保护、短路保护、 EMC(电磁兼容)保护，大的可测量范围，360度自由旋转空间，坚固的带连接器封装等特点， 拥有超长的工作寿命，可大大减少机械磨损，具有较宽的工作角度和过行程，可应用于严酷环境。霍尔类角度/位置传感器通常包括霍尔IC (集成电路)与信号调理，保护电路，永磁体和软磁材料器件，通过外界执行器的旋转改变霍尔效应检测处的磁场强度，线性反映旋转角度变化。霍尔类角度/位置传感器由于有紧缩的设计、加坚固封装，可非常理想的用于诸如卡车、陆路运输设备、工业车辆和设备、农业车辆和设备、起重机等领域，可用作踏板，节气门，齿轮轴，杠杆连接，悬浮钩拴。角度/位置传感器作为一种非常重要的传感器装置，在汽车以及其它机电控制领域中具有广泛的应用，其线性范围与线性度的改进一直是该领域技术人员所致力研究的课题。比较常见的一种角度/位置传感器是利用磁感应元件来检测磁场变化，进而转变为与角度/位置相对应的电信号输出。现有的霍尔类角度/位置传感器使用设计好的已有磁路，通过霍尔芯片在特定点测量磁场的变化情况，并输出对应于磁场强度的电压信号。外界执行器通过机械结构带动霍尔类角度/位置传感器的转子芯转动，改变霍尔芯片处的磁场强度，该磁场强度的变化类似于一条正弦曲线，霍尔芯片输出与该曲线相应的输出。通常使用该正弦曲线的线性部分，以获得尽可能与角度对应的线性输出电压。但实际上，该线性区域并非一条“理想直线”，对传感器的测量精度会造成影响；同时，因为永磁体和软磁材料器件之间有相对运动(转动)，就会有磁滞出现，该磁滞的出现对传感器的测量精度造成一定的影响。为提高角度/位置传感器输出相对于被测物体转动角度的线性度以及扩大线性范围，需要进行大量的研究。

发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种霍尔类角度/位置传感器，能够提高霍尔类角度/位置传感器的线性度，改善磁滞性能。为解决上述技术问题，本发明的霍尔类角度/位置传感器，包括由永磁体和软磁材料器件组成的一个转子芯，由三块软磁材料器件组成的一个定子芯，其中二块软磁材料器件有互相平行的极板结构，霍尔芯片安装于定子芯中的软磁材料器件的平行极板间，外界执行器通过机械结构带动转子芯转动。
本发明的霍尔类角度/位置传感器不使用传统的二点烧录，而是采用三点烧录的方法，以提高对应于“理想直线”输出的线性度；为解决磁滞问题，尽量减少由于磁滞问题带来的误差，传感器是可以360°旋转的，产生的类似正弦曲线，有两条“理想直线”，具体实施时采用角度范围较小、斜率较陡的“理想直线”，有利于减少磁滞的影响。采用本发明的霍尔类角度/位置传感器，能够获得较为理想的对应角度的线性电压输出，可有效减少磁滞影响和提高线性度，达到高精度的测量要求。


下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明附图是霍尔类角度/位置传感器的霍尔芯片测量的磁场场强分布曲线图。
具体实施例方式附图是霍尔类角度/位置传感器的霍尔芯片测量到的磁场数字化数值(DA Readout)，范围为0-16382的数字值，其中，0(表示-50mt)和16382(表示50mt)分别代表反向磁场强度最大值-Bmax和正向磁场强度最大值+Bmax，两者磁场强度数值相等，方向相反，中间值8191代表0磁场(Omt)。0-16382之间的数值表示磁场强度的值，但并非直接值， 而是经换算，数值化之后的值。图中曲线没有看到达到0或16382的点，是因为最大磁场强度未达到+/_50mt (毫特斯拉)，这里0和16382可以使用+/_50mt，在其他类似产品里也可以使用其它值，如+/_30mt等等。从图中可以看到，测量到的磁场强度的线性段有两个区间段，可进行角度标定，可标定角度区间段范围约为120°和对0°。由于范围区间较大，通常的霍尔类角度/位置传感器会使用范围区间的曲线，尽量使用其中的平滑段区间，本发明有别于现有其他产品的方面是使用了区间较小的120°范围。从图中可以看出，线性区间90° -185°区间，磁场曲线斜率明显大于另外一个可标定范围，从理论分析可知，该曲线斜率越大，单位角度对应的磁场变化也越大，也即单位磁场强度对应的角度越小，因此，磁滞所反映出来的△ B (B表示磁场强度)是由材料的固有特性特性决定的，在ΔΒ相同的情况下，因为ΔΒ带来的测量角度的变化值，斜率大的区间， 其带来的测量角度的变化就相对小，因此，选择斜率大的区间，如图中的90° -185°区间， 可有效减少磁滞带来的测量角度的偏差。如图所示，常用的二点标定法可通过标定90° -185°中的两个点，通常为角度测量的上下限，进行标定后，进行测量。但由于实际上该“理想直线”并非真正的直线，因此在测的功能曲线通常为在理想的直线两边摆动。本发明由三块软磁材料器件组成的一个定子芯，其中二块软磁材料器件有互相平行的极板结构，霍尔芯片安装于定子芯中的软磁材料器件的平行极板间，采用三点标定方式；相对于两点标定，可以更好的修正输出特性曲线。举例来说，如二点标定法中使用了 185°和90°进行标定，那么三点标定法则是在该二点以外，再增加第三点(例如145° )进行标定，经过产品实际检验，三点标定法标定的功能曲线的线性度比二点标定法标定的功能曲线的线性度要好的多。
本发明所述的霍尔类角度/位置传感器由于采用三点标定，可有效提高对应于 “理想直线”输出的线性度，并尽量减少由于磁滞问题带来的误差，能够获得较为理想的对应角度的线性电压输出，可有效减少磁滞影响和提高线性度，达到高精度的测量要求。对霍尔类角度/位置传感器的线性范围与线性度有有效的改进，可在汽车以及其它机电控制领域中获得广泛应用，具有相当大的经济效益。以上通过具体实施方式
对本发明进行了详细的说明，上述的角度和图示仅仅只是举例，并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种霍尔类角度/位置传感器，包括由永磁体和软磁材料器件组成的一个转子芯， 外界执行器通过机械结构带动转子芯转动；其特征在于，还包括由三块软磁材料器件组成的一个定子芯，其中二块软磁材料器件有互相平行的极板结构，霍尔芯片安装于定子芯中的软磁材料器件的平行极板间。
2.如权利要求1所述的霍尔类角度/位置传感器，其特征在于对测量到的磁场强度的线性段进行角度标定的区间段范围大致为120°。
3.如权利要求1或2所述的霍尔类角度/位置传感器，其特征在于所述由三块软磁材料器件组成的定子芯对测量角度进行三点标定，即在测量角度的上下限值之间，再增加第三点进行标定。
全文摘要
本发明公开了一种霍尔类角度/位置传感器，包括由永磁体和软磁材料器件组成的一个转子芯，外界执行器通过机械结构带动转子芯转动；由三块软磁材料器件组成的一个定子芯，其中二块软磁材料器件有互相平行的极板结构，霍尔芯片安装于定子芯中的软磁材料器件的平行极板间。本发明能够提高霍尔类角度/位置传感器的线性度，改善磁滞性能。
文档编号G01B5/24GK102564253SQ201010594690
公开日2012年7月11日 申请日期2010年12月17日 优先权日2010年12月17日
发明者冯明, 汤则萱, 汪根养, 陆江, 黄波 申请人:联创汽车电子有限公司