磁感应式位置传感器组件
文献发布时间:2024-07-23 01:35:21
相关申请的交叉引用
本专利申请主张2021年11月11日提交的题为“Magneto-Inductive PositionSensor Assemblies(磁感应式位置传感器组件)”的美国临时专利申请序列号No.63/278,251的优先权,其全部内容全部并入本文中。
技术领域
本说明书一般涉及感应式位置传感器组件,更具体地,涉及用于目标的多个轨迹的感应式位置传感组件。
背景技术
众所周知,在汽车应用中提供的印刷在印刷电路板(“PCB”)上的感应式角位置传感器。一种感应式位置传感器,包括由交流电源供电以产生电磁载波通量的发射线圈。接收线圈接收载波通量,并且产生接收信号。接收信号随着耦接器元件(诸如转子)的位置而变化,耦合器元件平行于并且紧邻发射线圈和接收线圈支撑。这样,耦合器元件耦合线圈以在接收线圈中产生涡电流。当耦合器元件移动时,涡电流的大小与耦合器元件的位置成比例地变化。然而,耦合器元件的缺点在于它们不能通过诸如铝的导电材料使用。目前已知的感应式传感器需要一层铁氧体,以在目标被封装在铝中的应用中用作绝缘体。
发明内容
在一个实施例中,提供了一种感应式传感器组件。感应式传感器组件包括由磁性塑料材料形成的壳体和具有发射线圈和接收线圈的传感器组件。壳体封装发射线圈和接收线圈。具有磁性材料的可移动目标与壳体间隔开,并且被配置为相对于壳体沿着预定轨迹移动。当目标沿着预定轨迹移动时,该移动在壳体的区域中产生低磁导率区域,该低磁导率区域由接收线圈感测以确定目标相对于壳体的位置。
在另一个实施例中,提供了一种感应式传感器组件。感应式传感器组件包括壳体、传感器组件和可移动目标。壳体由磁性塑料材料形成。传感器组件包括电路板,该电路板包括具有外直径的发射线圈和被放置在发射线圈的外直径内的接收线圈。壳体封装电路板、发射线圈和接收线圈。该可移动目标至少部分地由磁性材料形成并且与壳体分隔开。该可移动目标被配置为相对于壳体沿着预定轨迹移动。当目标沿着预定轨迹移动时,该移动在壳体的区域中产生低磁导率区域,该低磁导率区域由接收线圈感测以确定目标相对于壳体的位置。
在又一个实施例中,提供了一种感应式传感器组件。感应式传感器组件包括壳体、传感器组件和可移动目标。壳体由磁性塑料材料形成。传感器组件包括柔性电路板,该柔性电路板包括具有外直径的发射线圈和被放置在发射线圈的外直径内的由两个部分组成的接收线圈。壳体封装柔性电路板、发射线圈和接收线圈。该可移动目标至少部分地由磁性材料形成并且与壳体分隔开。该可移动目标被配置为相对于壳体沿着预定轨迹移动。该电路板和壳体被成形为类似于该可移动目标的预定轨迹。当目标沿着预定轨迹移动时,该移动在壳体的区域中产生低磁导率区域,该低磁导率区域由该由两个部分组成的接收线圈感测以确定目标相对于壳体的位置。
鉴于以下结合附图的详细描述,将更充分地理解本文所描述的实施例提供的这些和另外的特征。
附图说明
现在将参考附图,当结合以下详细描述阅读时,其中相同的附图标记在几个视图中指代相同的部分,并且其中:
图1示意性地示出了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的第一方面的感应式感测组件的透视图;
图2示意性地示出了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的第二方面的感应式感测组件的透视图;
图3示意性地示出了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的图2的感应式感测组件沿线3-3截取的剖面图;
图4示意性地示出了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的第三方面的感应式感测组件的透视图;
图5示意性地示出了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的图4的感应式感测组件沿线5-5截取的剖面图;
图6示意性地示出了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的第四方面的感应式感测组件的透视图;和
图7以图形方式示出了根据本文所示和描述的一个或多个实施例的感应式感测组件的传感器输出。
具体实施方式
本文描述的实施例指向一种感应式位置传感器组件。该组件包括壳体、发射线圈、由两部分组成的接收线圈、包括在印刷布线组件中的柔性电路板以及可移动目标。发射线圈包括基于发射线圈的形状的外直径或周长。该由两部分组成的接收线圈通常被放置在发射线圈的外直径或周边内。该壳体封装发射线圈、该由两部分组成的接收线圈和包括在印刷布线组件中的柔性电路板。壳体由磁性塑料制成,该磁性塑料与可移动目标的磁体协同工作,这在壳体的区域中产生低磁导率的区域。低磁导率区域形成了一个“虚拟耦合器(virtual coupler)”,其可以通过该由两部分组成的接收线圈检测或感测。如此,“虚拟耦合器”允许谐振器激励发射线圈,以与传统感应式传感器相同的方式在该由两部分组成的接收线圈中产生涡电流,但没有绝缘体层,诸如铁氧体层或其他磁性金属、金属合金、高导磁合金(mu-metal)或金属。此外,壳体可以被操纵成多个形状,以匹配或对应于可移动目标的非线性轨迹。
如本文所使用的,“纵向方向(longitudinal direction)”是指组件的前后方向(即,图1中所示的+/-X方向)。术语“横向方向(lateral direction)”是指横跨组件方向(即,图1中所示的+/-Y方向),且横向于纵向方向。术语“垂直方向(vertical direction)”或“向上(up)”或“在…上面(above)”是指组件的上下方向(即,图1中所示的+/-Z方向)。
如本文所使用的,术语“通信地耦接(communicatively coupled)”是指耦接部件能够相互交换数据信号和/或电信号,例如经由传导介质相互交换电信号,经由空气相互交换电磁信号,经由光波导相互交换光信号,经由传导介质或非传导介质相互交换电能,无线地和/或经由传导介质或非传导介质相互交换数据信号等。
首先参考图1-6,示意性地示出了感应式感测组件10。感应式感测组件10包括壳体12、发射线圈14、由两部分组成的接收线圈15、包括在印刷布线组件20中的柔性电路板18以及可移动目标22。柔性电路板18包括外表面30和相对的内表面32以及位于它们之间以定义厚度的多个层。此外,柔性电路板18包括一对彼此间隔开的侧壁边缘34a、34b和一对彼此分隔开的端部边缘36a、36b。柔性电路板18可以是其上层压或蚀刻互连电路和部件的平面板。此外,柔性电路板18可以是可以弯曲或屈曲的板,并且可以由柔性膜制成。此外,在一些实施例中,柔性电路板18可以是多层柔性电路板。在其他实施例中,柔性电路板18可以是单面柔性电路板、双面柔性电路板和/或刚柔结合电路板等。
多个开口38可以延伸穿过柔性电路板18和壳体12,以经由紧固件耦接到柔性电路板18和壳体12上。示例紧固件包括铆钉、螺栓和螺母、螺钉等。其他示例紧固件可以包括焊接、环氧树脂、粘合剂、钩和环等。
壳体12封装或包围柔性电路板18。也即,壳体12包围或封装柔性电路板18的内表面32、外表面30、该对侧壁边缘34a、34b和该对端壁边缘36a、36b。在一些实施例中,壳体12可以包括第一部分54a或一半和第二部分54b或一半。在一些实施例中,第一部分54a和第二部分54b中的每个可以包括由一对侧壁58a、58b和一对端壁60a、60b定义并且分别具有内表面62a、62b的接收腔56a、56b。如此,在该实施例中,如图1-2和图6中最佳示出的,当第一部分54a的该对侧壁58a和该对端壁60a接触或邻接第二部分54b的该对侧壁58b和该对端壁60b时,柔性电路板18被接收在接收腔56a、56b中,并且封装柔性电路板18。
在其他实施例中,诸如图4中示意性示出的所示的实施例,该对侧壁58a、58b是具有一定的半径的连续的弓形或弯曲的,以围绕或封装柔性电路板18。如此,因为柔性电路板18的形状是圆形的,所以不存在与本文关于矩形或半月形状描述的端壁相同的端壁。
第一部分54a和第二部分54b中的每个可以使用注射成型方法、增材制造方法和/或其他制造方法来制造。如本文中所用,术语“增材制造(additively manufactured)”或“增材制造技术或工艺(additive manufacturing techniques or processes)”通常指的是连续的材料层相互叠加以逐层“构建”三维组件的制造工艺。连续层通常融合在一起以形成可以具有各种整体子部件的单片部件。
尽管增材制造技术在本文中被描述为能够通过典型地在垂直方向上逐点、逐层地构建对象来制造复杂对象,但是其他制造方法也是可能的并且在本主题的范围内。例如,尽管本文的讨论涉及添加材料以形成连续层,但是本领域技术人员将理解,本文公开的方法和结构可以用任何增材制造技术来实践。例如,本发明的实施例可以使用层添加工艺、层减式工艺或混合工艺。
依据本公开的合适的增材制造技术包括,例如,熔融沉积建模(FDM)、选择性激光烧结(SLS)、诸如通过喷墨和激光喷射的3D打印、立体光固化成型(SLA)、直接选择性激光烧结术(DSLS)、电子束烧结(EBS)、电子束熔融(EBM)、激光近净成形(LENS)、激光净型制造(LNSM)、数字光处理(DLP)、直接选择性激光熔融(DSLM)、选择性激光熔融(SLM)、直接金属激光熔融(DMLM)和其他已知工艺。
在其他实施例中,壳体12可以是包括接收腔的单个单片结构,接收腔接收柔性电路板,如上所述的。壳体12可以使用注射成型方法、增材制造方法和/或其他制造方法来制造。
此外,壳体12可以由软磁塑料制成。在一些实施例中,壳体12的磁性塑料的磁导率大于10。在其他实施例中,壳体12的磁性塑料的磁导率等于或小于10。在一些实施例中,软磁塑料可以是具有铁基粉末的软磁复合材料(SMC),铁基粉末被绝缘和压制以实现传统层压片技术不可能实现的形状。例如,壳体12的软磁塑料可以使用SMC,以不同的重量百分比和模具压力混合铁粉和酚醛树脂,以形成不同的壳体形状和/或柔性壳体(例如,单片和/或第一部分54a和第二部分54b),其对应于可移动目标22的不同轨迹,如本文更详细地讨论的。
因此,壳体12可以由金属软磁材料和绝缘介质组成,它们结合了金属软磁材料和软铁氧体材料的优点,使得电阻率明显高于金属软磁材料,并且与使用软铁氧体材料的常规系统相比,可以有效地减小涡电流,同时提供更高的饱和磁感应强度。
在其他实施例中,壳体12可以由金属软磁材料组成,该材料包括纯铁、硅钢和坡莫合金,诸如但不限于Ni-Fe合金。硅钢可以轧制成片并且被层压,以减少涡流损耗。金属软磁材料的磁性来源于铁磁金属和合金,使得电阻率低,具有更大的磁导率、饱和磁感应强度和居里温度,并且可以有益于应用于较低的频域。
在其他实施例中,壳体12可以由无定形软磁材料组成。纳米晶软磁材料是一种软磁合金,其可以通过将熔融金属铸造成固体带,然后快速冷却以制备均匀且非常精细的纳米晶体微观结构来制造。众所周知,无定形和纳米晶软磁材料具有改善的磁导率、饱和磁感应强度、磁芯损耗、居里温度和电阻率,并且可以有益地应用于更高的频域。
例如,返回参考图1,在一个实施例中,壳体12可以呈线性形状,以对应于可移动目标22的线性轨迹。在非限制性示例中,这个配置中的感应式感测组件10的具体应用可以用于确定相对于软磁塑料壳体线性移动的减震器的位置。
在另一个实施例中,现在参考图2,壳体12可以呈现与可移动目标22的弓形或曲线轨迹相对应的弓形或弯曲形状。在非限制性示例中,这个配置中的感应式感测组件10的具体应用可以用于确定以有角或圆形轨迹移动的可移动目标22诸如轴或其他细长构件的位置。
在另一个实施例中,现在参考图4,壳体12可以呈现与可移动目标22的螺旋图轨迹相对应的螺旋图形状,如图4中的虚线和附图标记“T”所示。在非限制性示例中,这个配置中的感应式感测组件10的具体应用可以是在单个平面中沿着螺旋轨迹诸如在算术螺旋中常见的那些的弓形或曲线运动,诸如在多转角传感器应用中。
在另一个实施例中,现在参考图6,壳体12可以类似于上面讨论的图1中的形状,但是感应式感测组件10被卷曲成螺旋形状以对应于可移动目标22的螺旋轨迹。也就是说,壳体12以连续卷曲的线性形状延伸,以形成与可移动目标22的螺旋轨迹相对应的螺旋形状。在非限制性示例中,这个配置中的感应式感测组件10的具体应用可以用于多转角传感器应用和/或丝杠感测。
应当理解,在图1-2、图4和图6中提供的示例中提供的壳体12的轨迹和各种相应形状是非限制性的,并且可以设想其他形状和轨迹。例如,轨迹可以是有角度的,包括线性和弓形轨迹,包括线性轨迹和螺旋轨迹,等等。这样,壳体12、柔性电路板18、发射线圈14和该由两部分组成的接收线圈15呈现许多形状以对应于可移动目标22的轨迹。
返回参考图1-6,发射线圈14包括外径或周长23和相对的内径24。外径或周长23和/或内径24可以基于可移动目标22的形状或轨迹。例如,当可移动目标22的轨迹是线性的时,发射线圈14的外径或周长23和/或内径24的形状可以是线性的,诸如矩形、正方形等,如图1中最佳示出的。也就是说,如图1所示,柔性电路板18和发射线圈14各自通常为矩形,发射线圈14在柔性电路板18的端接周长25附近延伸,以围绕第一接收线圈16a和第二接收线圈16b。
在另一个非限制性示例中,当可移动目标22的轨迹是弓形的或曲线的时,发射线圈14的外径或周长23和/或内径24的形状可以是弓形的或曲线的,诸如矩形、正方形等,诸如图2中所示的等腰梯形形状。这是非限制性的,并且发射线圈14可以是半月形、梯形、平行四边形、新月形等。
在另一个非限制性示例中,当可移动目标22的轨迹处于螺旋图移动中时,如图4的虚线所示,发射线圈14的形状以及发射线圈14相应的外径或周长23和/或内径24可以是圆形的。这是非限制性的,并且发射线圈14可以是任何形状,例如风筝形状、矩形、正方形、菱形等。在另一个非限制性示例中,当可移动目标22的轨迹处于螺旋移动时,如图6中最佳示出的,发射线圈14的外径或周长23和/或内径24的形状可以类似于线性布置,如图1中最佳示出的。
发射线圈14可以是如本文中所描述的成形的一个或多个环。发射线圈14,也可以被称为激发线圈,可以由交流电源供电,例如被放置在印刷布线组件20内或通信地耦接到印刷布线组件20的交流电源。当被电能激发时,发射线圈14辐射电磁辐射。在发射线圈14和任何其它邻近线圈之间存在感应耦合,这在该线圈中诱导一个信号。发射线圈14和该由两部分组成的接收线圈15之间的感应耦合在每个相应的线圈中产生接收信号。
例如,术语“接收信号(receiver signal)”通常可以被用于指在该由两部分组成的接收线圈15中感应的信号,也指基于在该由两部分组成的接收线圈15内感应的信号的任何调节信号。在下面讨论的示例中,单个接收信号通过该由两部分组成的接收线圈15提供,其包括来自例如该由两部分组成的接收线圈15的第一接收线圈16a和第二接收线圈16b配置的贡献。也即,第一接收线圈16a和第二接收线圈16b分别提供第一信号和第二信号。然后,接收信号是第一信号和第二信号的某种组合。
例如,第一接收线圈16a和第二接收线圈16b配置可以被配置为生成相反相位的信号,接收信号是第一信号和第二信号的组合,因此当第一信号和第二信号具有相似的大小时,接收信号具有最小值。接收信号也可以被称为差异信号,因为接收信号的大小是在第一接收线圈16a中感应的第一信号幅度和在第二接收线圈16b中感应的第二信号幅度之间的差异。
在本发明的其他示例中,该由两部分组成的接收线圈15可以将来自单独的回路结构的单独的第一信号和第二信号提供给用于处理的电子电路,例如印刷布线组件20。应当理解的是,该由两部分组成的接收线圈15可以是由三部分组成的、由四部分组成的、由五部分组成的等等,每一个部分分别增加附加接收线圈和由接收线圈产生的附加接收信号。
该由两部分组成的接收线圈15的第一接收线圈16a和第二接收线圈16b配置可以被配置为对于通过该由两部分组成的接收线圈15的给定磁通量变化提供相反极性的第一电压和第二电压。该由两部分组成的接收线圈15可以被配置为使得在不存在可移动目标22的情况下第一信号和第二信号倾向于相互抵消。可移动目标22也可以具有零位置,在该零位置,可移动目标同样地阻挡通量传输到第一接收线圈16a和第二接收线圈16b,使得第一信号和第二信号有效地相互抵消。
也即,在其他实施例中,当可移动目标22相对于初始位置在第一方向上移动时,它阻挡更多的诱导第二信号的磁通量,同时阻挡更少的诱导第一信号的磁通量。因此,第一信号的大小增大,第二信号的大小减小,并且接收信号的大小增加。可移动目标22也可以在第二方向上移动,在该第二方向中,第二信号的大小增大,而第一信号的大小减小。
第一接收线圈16a和第二接收线圈16b每个可以分别包括多个环26a、26b。在一些实施例中,该多个环26a、26b中的每个是线圈、迹线等。第一接收线圈16a的该多个环26a中的每个可以在轴向方向或垂直方向(即,在+/-Z方向)上与第二接收线圈16b的该多个圈26b在柔性电路板18的不同层上,如本文中进一步详细描述的。在一些实施例中,该多个环26a、26b中的每个在形状上对称并且以均匀的方式横向于柔性电路板18,使得第一接收线圈16a的该多个环26a与第二接收线圈16b的该多个圈26b是彼此的镜像。也即,第一接收线圈16a的该多个环26a中的每个都可以具有连续或恒定的方向变化,该方向变化由第二接收线圈16b的仅被布置为彼此相反的多个环26b镜像。
例如,参考图1-2,第一接收线圈16a的该多个环26a在端壁边缘36b处延伸超过第二接收线圈16b的该多个环26b的最外部分,而相反的情况发生在端壁边缘36a处,其中第二接收圈16b的该多个环26b延伸超过第一接收线圈16a的该多个环26a的最外部分。同样地,第一接收线圈16a的该多个环26a中的每个沿着该对侧壁边缘34a、34b延伸超过第二接收线圈16b的该多个环26b的在各个位置处的多个部分。此外,在第一接收线圈16a的该多个环26a不延伸超过第二接收线圈16b的该多个环26b的多个部分的位置处,相反的情况也发生,也即,在这些位置,第二接收线圈16b的该多个环26b延伸超过第一接收线圈16a的该多个环26a的部分。在其他实施例中,第二接收线圈16b的该多个环26b和第一接收线圈16a的该多个环26a中的每个都是不对称的、不规则的和/或彼此不是相反的。
现在参考图4-5,第一接收线圈16a的该多个环26a在3点钟、6点钟、9点钟和12点钟位置交替地延伸超过第二接收线圈16b的该多个环26b的最外部分。如此,第一接收线圈16a的该多个环26a中的每个的多个部分沿着螺旋图布置延伸超过第二接收线圈16b的该多个环26b的在各个位置处的多个部分,反之亦然,第二接收圈16b的该多个环26b的多个部分延伸超过第一接收线圈16a的该多个环26a的多个部分。如此,第一接收线圈16a的该多个环26a和第二接收线圈16b的该多个环26b每个都被独立地布置成螺旋图布置中并且可以相互偏移。
现在返回参考图1-6,应当理解,第二接收线圈16b的该多个环26b和第一接收线圈16a的该多个环26a的深度是基于气隙或距离所需的信号强度与可移动目标22的轨迹的关系来选择的。也即,第二接收线圈16b的该多个环26b中的每一个都在柔性电路板18的一个层中,第一接收线圈16a的该多个环26a中的每一个都在柔性电路板18的另一个层或不同层中。如此,气隙可以基于使用的应用、可移动目标22的轨迹、线圈的尺寸和形状以及线圈在柔性电路板18内的位置而变化。在一个非限制性示例中,气隙可以在2毫米和10毫米之间。这仅仅是一个示例,并且气隙可以小于2毫米或大于10毫米。
在一些实施例中,第一接收线圈16a和第二接收线圈16b可以被放置相邻或邻接的层中。在其他实施例中,第一接收线圈16a和第二接收线圈16b可以被放置在被另一层间隔开或分隔开的层中,该另一层可以是未被占据的或可以包括其他线圈(即发射线圈的一部分等)。如此,第二接收线圈16b的该多个环26b的多个部分在轴向或垂直方向(即,在+/-Z方向)中在柔性电路板18的不同层上与第一接收线圈16a的该多个环26a发生重叠或欠重叠,如图3和图5中最佳示出的。
在一些实施例中,重叠/欠重叠可以在横向方向上(即,在+/-Y方向上)发生在第二接收线圈16b的该多个环26b中的每个和第一接收线圈16a的该多个环26a的最外侧部分内或最外侧部分的位置处。也就是说,在这些实施例中,与第二接收线圈16b的该多个环26b中的每一个的最外部分和第一接收线圈16a的该多个环26a的多个最外部分相比,重叠/欠重叠部分中的每个可以更靠近柔性电路板18的中心部分,其可以在横向方向上(即,在+/-Y方向上)更靠近该对侧壁边缘34a、34b中的一个和/或在纵向方向上(例如,在+/-X方向上)更靠近该对端壁边缘36a、36b中的另一个。在其他实施例中,重叠/欠重叠部分可以发生在该由两部分组成的接收线圈15的各个线圈的最外部分处。
返回参考图1-2,连接接合点40可以被布置为遍及第一接收线圈16a的该多个环26a中,连接接合点42可以被布置为遍及第二接收线圈16b的该多个环26b中。应当理解,连接接合点40、42的数量可以取决于线圈的数量,并且,本文描述的实施例是其非限制性示例。当第一接收线圈16a的该多个环26a的多个部分在柔性电路板18的多个层之间交替或改变时,出现连接接合点40,使得第一接收线圈16的该多个环26a中的每个被相互通信地耦合。如此,连接接合点40在垂直方向(即,在+/-Z方向)上在柔性电路板18的多个层之间延伸,以连接被放置在柔性电路板18的不同层上的第一接收线圈16a的该多个环26a的不同部分。
此外,当第一接收线圈16a的该多个环26a的多个部分在柔性电路板18的多个层之间交替或改变时,出现连接接合点42,使得第一接收线圈16的该多个环26a中的每个被相互通信地耦合。如此,连接接合点42在垂直方向(即,在+/-Z方向)上在柔性电路板18的多个层之间延伸,以连接被放置在柔性电路板18的不同层上的第二接收线圈16b的该多个环26b的不同部分。
如此,应当理解,除了在连接接合点40、42处,重叠部分不与线圈的在上方和/或下方的路径连接,并且该线圈布置允许从不同的距离或气隙沿着轨迹感测可移动目标22,并且允许第一接收线圈16a和第二接收线圈16b用作独立的线圈。在又一些实施例中,第一接收线圈16a和第二接收线圈16b的多个部分被布置在柔性电路板18的同一层内,以在垂直方向上(即,在+/-Z方向上)或在气隙中距可移动目标22具有相同的深度。
现在参考图3和图5,将描述图1的感应式感测组件10沿线2-2截取的剖面图和图4的感应式感测组件10沿线5-5截取的剖面图。如上所述,第一接收线圈16a可以被布置在柔性电路板18的特定层或一组层内,而第二接收线圈16b可以被布置在柔性电路板18的另一特定层或另一组层内。此外,发射线圈14可以被布置在柔性电路板18的特定层或一组层内。例如并且非限制性地,第一接收线圈16a被放置在第一层44中,第二接收线圈16b被放置在第二层46中,使得每个接收线圈占据柔性电路板18的单独层,如以上更详细地讨论的。
此外,示出了发射线圈14被放置在第三层48中,并且第四层50是空的或未被占据的,使得每个都占据柔性电路板18的单独层。应当理解,这仅仅是示例,而不是对本文所讨论和描述的发射线圈14或该由两部分组成的接收线圈15的限制。因此,还应当理解,柔性电路板18的每层可以具有不同的线圈。此外,应当理解,该由两部分组成的接收线圈15可以在轴向或垂直方向上(即,在+/-Z方向上)被放置在发射线圈14的上方或下方。还应当理解,柔性电路板18可以具有多于或少于四层,并且一些层可以被线圈等占据。
现在返回参考图1-6,印刷布线组件20可以包括与该由两部分组成的接收线圈15和发射线圈14相互连接的多个电气部件。印刷布线组件20可以可操作用于测量磁场、涡电流、饱和度等的变化,如本文更详细地讨论的。芯片和其他电子部件被安装在电路上,使得芯片和其他电子部件被通信地耦合,使得信号可以在它们之间传递。例如,该芯片可以包括具有处理器的专用集成电路(ASIC),该处理器控制印刷布线组件20并且可以将数据传输到汽车应用中的一个或多个电气系统或子系统。处理器可以是电子控制单元(ECU),其可以被通信地耦接到电子/发动机控制模块(ECM)、传动系统控制模块(PCM)、变速器控制模块(TCM)、制动控制模块(BCM或EBCM)、中央控制模块(CCM)、中央定时模块(CTM)、通用电子模块(GEM)、车身控制模块(BCM)、悬架控制模块(SCM)、控制单元或控制模块。如此,应当理解,本文公开的实施例可以适用于这些汽车应用/系统中的每个。
在一些实施例中,印刷布线组件20被放置在该对侧壁边缘34a、34b之间的该对端壁边缘36a中的一个处,如图1最佳所示。在其他实施例中,印刷布线组件20被放置在该对端壁边缘36a、36b之间,并且从该对侧壁边缘34a中的一个延伸,如图2中最佳示出的。因此,在一些实施例中,印刷布线组件20可以被壳体12封装或包围。在其他实施例中,发射线圈14、该由两部分组成的接收线圈15和柔性电路板18可以被壳体12封装或包围,而印刷布线组件20可以是开放的或被除壳体12之外的一些其他壳体包围。
可移动目标22可以包括定义厚度的耦接表面64和相对的附接表面66。可移动目标22可以经由附接表面66或任何其它表面被可移除地耦接或被固定地耦接到任何物体,使得可移动目标22用作耦合器。可移动目标22可以经由粘合剂、焊接、固接件、卡扣配合、压锁、诸如固定螺钉的紧固件、螺栓和螺母、螺钉、铆钉等被可移除地耦接或被固定地耦接。
在一些实施例中,可移动目标22可以是磁体。在其他实施例中,可移动目标22可以具有被放置在耦接表面64上、从耦接表面64延伸和/或覆盖耦接表面64的磁性层。因此,可移动可以是磁性层,或者包括磁性层,该磁性层是永磁体、暂时磁体、电磁体等。如此,可移动目标22可以部分地由磁体形成。此外,可移动目标22可以是陶瓷材料、铁氧体材料、铝镍钴(Alnico)磁体和/或诸如钐钴(SmCo)或钕铁(NdFe)磁体等的其他材料。此外,可移动目标22可以是棒磁体、杆磁体、板磁体等。
因此,磁化方向可以是轴向的或径向的。因此,应当理解,磁体的形状和材料是柔性的。此外,应当理解的是,在实施例中,可移动目标22产生受可移动目标22影响的磁场。在一些实施例中,磁场是横向于或垂直于运动轴的。在其他实施例中,磁场平行于运动轴。在其他实施例中,磁场在垂直方向上(即,在+/-Z方向上)从可移动目标22延伸。
壳体12与可移动目标22的磁体配合工作,导致壳体12区域中基于可移动目标22的位置存在一个低磁导率区域。低磁导率区域形成了一个“虚拟耦合器(virtual coupler)”,其可以通过该由两部分组成的接收线圈检测或感测。如此,“虚拟耦合器”当发射线圈14被激发并且在该由两部分组成的接收线圈15中产生涡电流时,该由两部分组成的接收线圈15可以检测或感测低磁导率的区域。也即,壳体的磁通量通过可移动目标22改变或变化,其通过该由两部分组成的接收线圈15检测或感测,而不需要使用常规系统中发现的铁氧体基金属、高导磁合金、合金等。此外,壳体12包括在可移动目标22的任何移动轨迹中使用的柔性,该柔性允许应用中的柔性以及封装约束。
现在参考图7,图7以图形方式示出了感应式感测组件10的传感器输出。如以图形方式所示,随着可移动目标22与磁体的以毫米为单位的行程以线性轨迹变化,被示出为PWM输出(%DC)的传感器输出以线性轨迹增加,以匹配可移动目标22的移动。
上述感应式传感器组件可定制为多种形状以适应任意轨迹,并且可以在没有铁氧体层的情况下用作感应式传感器。如此,与传统上需要铁氧体或其他基于金属的层的常规感应式传感器组件相比,本文所述的感应式传感器组件包括降低的制造成本、改进的性能,并且可以在广泛的感测应用中使用。
尽管本文已经示出和描述了特定的实施方式,但应当理解,在不脱离所要求保护的主题的精神和范围的情况下,可以进行各种其他的改变和修改。此外,尽管本文已经描述了所要求保护的主题的各个方面,但是这些方面不需要结合使用。因此,所附权利要求旨在涵盖要求保护的主题范围内的全部此类改变和修改。
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