缓冲器416和缓冲器418可以包括诸如滤波器和放大器以及模数转换器(用于向处理器412提供数字数据)之类的电路。处理器412可以如上所述地计算位置,以提供金属目标408相对于位置定位系统410上的接收线圈的位置数据。图4b示出定位系统400的示例,定位器404被耦合到底座406,并且可以包括四个步进电机,这些步进电机提供目标的4轴运动,即x、v、z以及绕z轴的旋转。这样,如图4b所示的系统400能够沿包括z方向在内的所有可能方向扫描位置定位器系统410中的接收二器线圈上方的金属目标408,以产生不同的气隙。如前所述,气隙是金属目标408与放置位置定位系统410的发射线圈和接收线圈的pcb之间的距离,吉林燃气传感器线圈。这样的系统可以用于位置定位器系统410的校准、线性化和分析。图4c示出在具有发射线圈106和接收线圈104的旋转位置定位器系统410上方的金属目标408的扫描。如图4c所示,金属目标408在线圈104上方从0°扫描到θ°。图4d示出当如图4c所示地扫描金属目标408时从线圈104测量的电压vsin和电压vcos与仿真的结果的比较的示例。在图4d的特定示例中,吉林燃气传感器线圈,金属目标408在50个位置被扫描,吉林燃气传感器线圈。十字表示样本电压,实线表示由电磁场求解程序cdice-bim所仿真的值。传感器线圈效果,无锡东英电子有限公司。吉林燃气传感器线圈
例如,目标的角位置可以被计算为:角位置=arctan(vsin/vcos)。图2e示出了这一点,并且示出vcos和vsin的正弦形式以及根据vcos和vsin的值得出的对金属目标124的位置的确定。在线性位置定位系统中,可以通过知道线圈104的迹线的正弦形式的波长(即,正弦定向线圈112的迹线和余弦定向线圈110的迹线的峰距区域之间的间隔),通过角位置来确定线性位置。在角位置定位系统中,正弦定向线圈112和余弦定向线圈110可以被布置为使得该角位置可以等于关于金属目标124的旋转的金属目标124的实际角位置。重要的是要注意指示位置定位传感器100的理想操作的以下条件。在那些条件中,发射器线圈106的形状不重要,只要其覆盖放置线圈104的区域即可。此外,线圈104的形状等于完美的几何重叠的正弦和余弦。另外,金属目标124的形状对工作原理没有影响,只要目标的区域覆盖线圈104的总区域的一部分即可。理想的一组线圈和理想的金属目标的这些条件从未被满足。在实际系统中,情况大不相同。非理想性导致金属目标124的位置的确定的不准确性。导致位置确定的不正确性的问题包括发射线圈106中生成的电磁场的不均匀。吉林燃气传感器线圈传感器线圈资料,无锡东英电子有限公司。
相关申请的交叉引用本申请要求发明人为qama和specogna、标题为“sensorcoiloptimization(传感器线圈优化)”的在2018年6月29日提交的美国专利申请,这些申请中的每个申请通过引用整体并入本文。本发明的实施例涉及位置传感器,更具体地涉及位置传感器中的传感器线圈的优化。背景技术:位置传感器在各种设置中被用于测量一个组件相对于另一个组件的位置。感应式位置传感器可被用于汽车、工业和消费者应用中,以用于旋转和线性运动感测。在许多感应定位感测系统中,发射线圈被用于在一组线圈上方滑动或旋转的金属目标中感应出涡电流。接收线圈接收由涡电流和发射线圈生成的磁场,并将信号提供给处理器。处理器使用来自线圈的信号来确定金属目标在这组线圈上方的位置。处理器、发射器线圈和线圈都可以被形成在印刷电路板(pcb)上。然而,这些系统由于许多原因而显示出不准确性。例如,由发射器生成的电磁场以及在金属目标中生成的合成场可能是不均匀的,导线迹线与发射线圈的连接以及接收线圈的布置可能导致进一步的不均匀。被安装在pcb上的线圈和金属目标之间的气隙(ag)可能是不均匀的。此外,由线圈生成的信号的幅度可能具有偏差(offset)。多个线圈之间可能存在失配。
导电金属目标124可被定位在发射器线圈和两个线圈上方。如图1a所示,发射线圈106被驱动以形成磁场108。发射线圈106可以以一定频率范围或特定频率被驱动。在图1a中,磁场108(其中用箭头示出正电流)在每个导线周围是圆形的,并且在线圈106内沿着指出页面的方向且在线圈108的外部沿着进入页面的方向,其中电流方向如图1a所示。如图1b所示,接收线圈104位于线圈106内部。发射线圈106可以以可以产生用于在线圈104中感应电压的电磁场108的任何频率被驱动。通常,可以存在任意数量的接收二器线圈,然而,为了便于时论,下文时论具有两个线圈的系统。图1b示出发射线圈(tx)106内的传感器接收线圈(rx)104的布置。如图1b所示,传感器接收线圈104包括正弦波定向线圈rxsin112和余弦定向信号线圈rxcos110。正弦波定向线圈rxsin112包括正弦环路114、正弦环路116和正弦环路118,其中,线圈112沿同相或反相方向(此处描绘为顺时针或逆时针图示)缠绕,以由于电磁场108的存在而在环路中产生相反符号的电压。如图所示,正弦波定向线圈112的布线提供环路114和环路118的顺时针旋转从而产生标称正电压、以及环路116的逆时针旋转从而产生标称负电压。类似地。传感器线圈优势,无锡东英电子有限公司。
图10f示出正在算法704中进行仿真的位置定位系统设计中的线圈1028和线圈1026上方的金属目标1204的定位。为了讨论的目的,图10f示出图8a和图8b所示的线圈设计800的示例,其中线圈1028和线圈1026分别与线圈804和线圈806的迹线的一维近似相对应。为了简化图示,在图10f中未示出发射线圈802,但是发射线圈802的迹线也通过一维导线迹线近似。在仿真了来自位置定位系统800的目标线圈802的电磁场之后,然后在图10a所示的算法704的示例的步骤1008中,仿真金属目标1024的涡电流,并且确定从那些涡电流产生的电磁场。在一些实施例中,金属目标1024中的感应涡电流是通过原始边界积分公式来计算的。金属目标1024通常可以被建模为薄金属片。通常,金属目标1024很薄,为35μm至70μm,而横向尺寸通常以毫米进行测量。如上文关于导线迹线所讨论的,当导体具有小于在特定工作频率下磁场的穿透深度的大约两倍的厚度时,感应电流密度在整个层厚度上基本上是均匀的。因此,可以将金属目标1024的细导体建模为感应涡电流与该表面相切的表面。如果不是这种情况,则可以使用类似于以下中提供的计算上代价更高的体积积分公式或有限元建模来对目标进行建模:bettini,m.、passarotto,艮、specogna。传感器线圈配件,无锡东英电子有限公司。陕西传感器线圈型号
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根据这些场,仿真当前线圈设计的接收线圈的响应。根据接收线圈响应,将根据接收线圈响应计算出的金属目标的位置与仿真过程中设定的金属目标的位置进行比较。在步骤706中,将仿真的位置与金属目标的设定位置进行比较。在步骤708中,如果满足规范,则算法700进行到步骤710,在步骤710处输出终的优化线圈设计。在步骤708中,如果不满足规范,则算法700进行到步骤712。在步骤712中,根据来自步骤704的仿真结果和步骤706中的比较来调整pcb上的线圈的设计,以提高终设计的线圈设计的准确性。在一些实施例中,发射器线圈设计保持固定,作为步骤702中的输入,并且调整线圈设计和布局以提高准确性。在一些实施例中,还可以调整发射器线圈以提高准确性。图7a中所示的算法700得到线圈设计,该线圈设计用于印刷在具有在步骤702中出现的规范输入期间所指定的仿真准确性的印刷电路板上。图7b示出用于验证线圈设计的算法720,该线圈设计可以是由图7a中的算法700产生的线圈设计。如图7b所示,在步骤722中输入线圈设计。线圈设计可以是较旧的传统设计,可以是新设计,或者可以是由如图7a所示的算法700产生的。在步骤724,对线圈设计执行仿真。在线圈设计输入是由算法700产生的一些情况下。吉林燃气传感器线圈
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