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CN114391090A - 带有霍尔传感器和磁体的位移测量装置 - Google Patents

带有霍尔传感器和磁体的位移测量装置 Download PDF

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CN114391090A CN201980100209.6A CN201980100209A CN114391090A CN 114391090 A CN114391090 A CN 114391090A CN 201980100209 A CN201980100209 A CN 201980100209A CN 114391090 A CN114391090 A CN 114391090A
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Abstract

本发明涉及一种具有第一霍尔传感器(3a)和磁体(2)的位移测量装置，所述第一霍尔传感器(3a)具有第一测量方向(z)，可利用所述第一霍尔传感器(3a)测量磁通量密度沿所述第一测量方向的分量，所述第一霍尔传感器(3a)和所述磁体(2)被布置成使得所述第一霍尔传感器(3a)与所述磁体(2)之间的相对运动为可能的，其中，所述磁体(2)的在所述第一霍尔传感器(3a)中的磁通量密度至少大致上沿所述第一测量方向(z)的方向，所述位移测量装置包括第二霍尔传感器(3b)，所述第二霍尔传感器(3b)具有第二测量方向(z)，可以利用所述第二霍尔传感器(3b)测量磁通量密度沿所述第二测量方向的分量，其中，所述第一霍尔传感器(3a)和所述第二霍尔传感器(3b)被布置成使得所述第一测量方向(z)和所述第二测量方向(z)至少大致上平行，其中，所述第二霍尔传感器(3b)和所述磁体(2)被布置成使得所述磁体(2)的在所述第二霍尔传感器(3b)中的磁通量密度至少大致上垂直于所述第二测量方向。

Description

带有霍尔传感器和磁体的位移测量装置
技术领域
本发明涉及一种带有第一霍尔传感器和磁体的位移测量装置，其中所述第一霍尔传感器具有第一测量方向，可以利用所述第一霍尔传感器测量磁通量密度沿所述第一测量方向的分量，并且其中所述第一霍尔传感器和所述磁体被布置成使得所述第一霍尔传感器与所述磁体之间的相对运动为可能的，其中所述磁体的在所述第一霍尔传感器中的磁通量密度至少大致上沿所述第一测量方向的方向。本发明还涉及一种线性运动致动器。
背景技术
从文件DE 10 2006 006 241 A1已知一种线性运动致动器，所述线性运动致动器具有驱动器，可以利用所述驱动器使所谓的致动构件线性地运动。为了监测所述致动构件所行进的距离并且特别地为了精确地设定位置，提供一种位移测量装置，所述位移测量装置记录所述致动构件与基本位置之间的距离的改变。
图1示意性地示例说明现有技术的位移测量装置的状态。
位移测量装置具有霍尔传感器3和磁体2。磁体2附接至致动构件1。霍尔传感器3附接至位移测量装置的一部分，所述致动构件1与所述部分相对地运动。
磁体2的相对于霍尔传感器3的运动根据磁体2与霍尔传感器3之间的距离改变由磁体2在霍尔传感器3的位置处所产生的磁场。这改变霍尔传感器3中的霍尔电压。这样，霍尔传感器3可以使所述霍尔电压在输出端处可用。替代地，霍尔传感器3中的霍尔电压3可以首先被处理、例如被放大，以便在输出端处可用。
关于用于位移测量的霍尔传感器的问题是由磁体生成并且由霍尔传感器检测的磁场可能与其它磁场叠加。这些其它磁场干扰位移测量，因为霍尔传感器检测由所有磁场所产生的磁场。因此，霍尔传感器的输出端处的信号不指示待测量的距离或位置。
因此，本发明基于在利用使用在开始时所提到的类型的霍尔传感器的装置进行位移测量或位置检测期间补偿磁场干扰的问题。
发明内容
根据本发明解决了这个问题，
-其中，所述位移测量装置具有第二霍尔传感器，
-所述第二霍尔传感器具有第二测量方向，可利用所述第二霍尔传感器测量磁通量密度沿所述第二测量方向的分量，
-其中所述第一霍尔传感器和所述第二霍尔传感器被布置成使得所述第一测量方向和所述第二测量方向至少大致上平行，
-其中所述第二霍尔传感器和所述磁体被布置成使得所述磁体的在所述第二霍尔传感器中的磁通量密度至少大致上垂直于所述第二测量方向。
本发明基于使用第二霍尔传感器来尽可能专门地检测干扰所述位移测量或位置检测的磁场的想法，而所述第二霍尔传感器不检测由所述位移测量装置的磁体所生成的磁场。然后，可以借助于所述第二霍尔传感器的信号来校正所述第一霍尔传感器的信号，以生成指示位移或位置的信号。
为此，所述第一霍尔传感器和第二霍尔传感器必须尽可能地靠近在一起，以使得由所述第一霍尔传感器检测到的干扰场的场强度尽可能地等于由所述第二霍尔传感器检测到的场强度。另外，霍尔传感器必须测量干扰场的相同的分量。这意味着所述第一测量方向和所述第二测量方向必须为平行的或相同的。然而，同时，所述位移测量装置的磁体所生成的场必须不必被所述第二霍尔传感器检测到。如果可能，则所述第二霍尔传感器必须布置于这样的位置处：在该位置处，所述磁体所生成的场沿所述第二测量方向(亦即霍尔传感器对准的方向)不具有分量。这是所述磁体所生成的磁场的场线垂直于所述第二测量方向的情况。
如果所述第一霍尔传感器和所述第二霍尔传感器的区域中的干扰场为均匀的或近似均匀的，则所述第一霍尔传感器和所述第二霍尔传感器对干扰场的相同的检测为可能的。另一方面，有利的是，所述位移测量装置的磁体在所述第一霍尔传感器和所述第二霍尔传感器之间引起的磁场的方向相差90°，以使得该磁场对所述第二霍尔传感器不可见并且所述第二霍尔传感器仅仅以与所述第一霍尔传感器相同的方式检测干扰场。所述第二霍尔传感器因此可以被用来补偿由所述干扰场在所述第一霍尔传感器中所引起的误差。
优选地，路径测量装置具有评估装置，所述评估装置连接至所述第一霍尔传感器和所述第二霍尔传感器的信号输出端。所述评估装置可以为合适的并且被布置成通过从所述第一霍尔传感器的传感器信号减去所述第二霍尔传感器的传感器信号而在所述位移测量装置的输出端处提供补偿的传感器信号。
根据本发明的包括驱动器和由所述驱动器驱动的致动器的线性运动致动器可以包含根据本发明的位移测量装置，通过所述位移测量装置可以确定所述致动器所行进的位移和/或所述致动器的位置。在这样的线性运动致动器中，磁体可以附接至致动构件。第一霍尔传感器和第二霍尔传感器可以安装于保持件上，可以通过所述驱动器使致动元件相对于所述保持件运动。所述保持件可以为壳体、例如所述驱动器的壳体。
具体实施方式
下面基于图2更详细地解释说明本发明。
在对磁体2的磁场的示例说明中，3a为第一霍尔传感器。该第一霍尔传感器3a布置于这样的位置处：磁体2所生成的磁场的场线沿图2中所示的坐标系的z方向延伸通过该位置。磁体2可以沿z方向移动。
第二霍尔传感器被指定为3b。该第二霍尔传感器3b布置于这样的位置处，磁体2所生成的磁场的场线沿坐标系的垂直于z方向的y方向延伸通过该位置。
两个霍尔传感器3a、3b对准，以使得它们可以检测磁场的沿z方向延伸的分量。这意味着第一霍尔传感器3a检测由磁体2所引起的磁场，而第二霍尔传感器3b不能检测由磁体2所引起的磁场。
两个霍尔传感器3a、3b的区域中的均匀的或几乎均匀的干扰磁场在相同的程度上被两个霍尔传感器3a、3b检测到。
因此，第一霍尔传感器3a检测磁体2的磁场和干扰场两者。另一方面，第二霍尔传感器3b仅仅检测干扰场。可以通过根据本发明的位移测量装置的评估装置中的简单的算法操作来补偿由干扰场引起的误差，以使得理想地在位移测量装置的输出端处生成指示磁体2的磁场的信号。
附图标记列表
1 致动构件
2 磁体
3 霍尔传感器
3a 第一霍尔传感器
3b 第二霍尔传感器。

Claims (7)

1.一种位移测量装置，所述位移测量装置具有第一霍尔传感器(3a)和磁体(2)，
所述第一霍尔传感器(3a)具有第一测量方向(z)，能够利用所述第一霍尔传感器(3a)来测量磁通量密度沿所述第一测量方向的分量，
其中，所述第一霍尔传感器(3a)和所述磁体(2)被布置成容许所述第一霍尔传感器(3a)与所述磁体(2)之间的相对运动，
其中，所述磁体(2)的在所述第一霍尔传感器(3a)中的磁通量密度至少大致上沿所述第一测量方向(z)的方向，
其特征在于，
所述位移测量装置具有第二霍尔传感器(3b)，
所述第二霍尔传感器(3b)具有第二测量方向(z)，能够利用所述第二霍尔传感器(3b)来测量磁通量密度沿所述第二测量方向的分量，
其中，所述第一霍尔传感器(3a)和所述第二霍尔传感器(3b)被布置成使得所述第一测量方向(z)和所述第二测量方向(z)至少大致上平行，
其中，所述第二霍尔传感器(3b)和所述磁体(2)被布置成使得所述磁体(2)的在所述第二霍尔传感器(3b)中的磁通量密度至少大致上垂直于所述第二测量方向。
2.根据权利要求1所述的位移测量装置，其特征在于，所述位移测量装置具有连接至所述第一霍尔传感器(3a)和所述第二霍尔传感器(3b)的信号输出端的评估装置。
3.根据权利要求2所述的位移测量装置，其特征在于，所述评估装置为合适的并且被布置成通过从所述第一霍尔传感器(3a)的传感器信号减去所述第二霍尔传感器(3b)的传感器信号而在所述位移测量装置的输出端处提供补偿的传感器信号。
4.一种线性运动致动器，所述线性运动致动器具有驱动器、由所述驱动器驱动的致动构件(1)以及位移测量装置，利用所述位移测量装置，能够确定所述致动构件(1)所行进的距离和/或所述致动构件(1)的位置，
其特征在于，
所述位移测量装置根据权利要求1至3中的任一项进行设计。
5.根据权利要求4所述的线性运动致动器，其特征在于，所述磁体(2)固定至所述致动构件(1)。
6.根据权利要求4或5所述的线性运动致动器，其特征在于，所述第一霍尔传感器(3a)和所述第二霍尔传感器(3b)附接至保持件，能够通过所述驱动器使所述致动构件(1)相对于所述保持件运动。
7.根据权利要求6所述的线性运动致动器，其特征在于，所述保持件为壳体、例如所述驱动器的壳体。
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