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1、(10)申请公布号 CN 102798339 A (43)申请公布日 2012.11.28 C N 1 0 2 7 9 8 3 3 9 A *CN102798339A* (21)申请号 201210161950.3 (22)申请日 2012.05.23 102011102796.7 2011.05.23 DE G01B 7/30(2006.01) G01B 7/00(2006.01) (71)申请人 TRW车辆电气与零件有限公司 地址德国拉多尔夫采尔 (72)发明人 U贝克斯 (74)专利代理机构中国国际贸易促进委员会专 利商标事务所 11038 代理人李镇江 (54) 发明名称 用于位置的感。
2、应探测的位置传感器、致动 器-传感器装置及方法 (57) 摘要 本发明公开用于位置的感应探测的位置传感 器、致动器-传感器装置及方法。一种用于第一元 件相对于第二元件的位置的感应探测的位置传感 器，该第一元件包括基准线圈，该第二元件包括基 准物体。位置传感器的控制和处理单元耦接到基 准线圈，并且设计成用来发出输出信号，该输出信 号在基准线圈中产生电流脉冲。另外，控制和处理 单元设计成用于振荡的评估，该振荡由在基准线 圈中的电流脉冲产生，作为指示基准物体的位置 的输入信号。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书8页 附图8页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (。
3、12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 8 页 附图 8 页 1/2页 2 1.一种用于第一元件（18）相对于第二元件（20）的位置的感应探测的位置传感器（2）， 该第一元件（18）包括基准线圈（L），该第二元件（20）包括基准物体（12），该位置传感器（2） 另外包括控制和处理单元（4），该控制和处理单元（4）具有输入（8）和输出（6），该输入（8） 和输出（6）每个耦接到基准线圈（L），其中，控制和处理单元（4）设计成，用来发出输出信 号，并且用来评估振荡，该输出信号在基准线圈（L）中产生电流脉冲，该振荡由在基准线圈 （L）中的电流脉冲产生，作为指示基准物体的位置的输入信号。 2.。
4、根据权利要求1所述的位置传感器（2），其中，控制和处理单元（4）设计成，用来评估 振荡的振幅，该振荡由在基准线圈（L）中的电流脉冲产生，作为指示基准物体的位置的输入 信号。 3.根据权利要求1或2所述的位置传感器（2），其中 a）控制和处理单元（4）的输出（6）和基准线圈（L）的一侧与第一节点（K1）相耦接，并 且 b）为了评估在基准线圈（L）中产生的振荡，二极管（D）在正向方向上连接在第一节点 （K1）与第二节点（K2）之间，该第二节点（K2）与输入（8）相耦接，以及 c）电容器（C）耦接在第二节点（K2）与固定基准电位之间。 4.根据权利要求3所述的位置传感器（2），其中，电阻器（R）耦接。
5、在第一节点（K1）与输 出（6）之间。 5.根据权利要求3或4所述的位置传感器（2），其中，第一开关（S1）连接在二极管（D） 与第二节点（K2）之间。 6.根据权利要求3至4中任一项所述的位置传感器（2），其中，第二开关（S2）连接在第 二节点（K2）与固定基准电位之间。 7.根据权利要求1所述的位置传感器（2），其中，输出（6）是控制和处理单元（4）的数 字输出，并且控制和处理单元（4）优选地设计成，在这个输出（6）处发出方波信号，并且输 入（8）耦接到A/D转换器，该A/D转换器被控制和处理单元（4）所包括。 8.根据权利要求1所述的位置传感器（2），其中，基准线圈（L）由集成到印刷电路。
6、板中 的导体路径的扁平线圈、或以MID技术制造的扁平线圈形成。 9.根据权利要求1所述的位置传感器（2），包括一个或多个基准线圈（L、L1、L2），这些 基准线圈（L、L1、L2）的绕组引导成，基准线圈（L、L1、L2）限定线圈铁心，该线圈铁心确定产 生的磁场的形状，从而优选基准物体（12）的横向位移或优选基准物体（12）的竖直位移是 可探测的。 10.根据权利要求1所述的位置传感器（2），另外包括用来探测在第一和第二元件（18、 20）之间的位置的另外单元，其中，由另外单元进行的探测基于与感应位置探测不同的物理 测量原理。 11.一种致动器-传感器装置（26），包括根据以上权利要求任一项所述。
7、的位置传感器 （2）、和致动器，其中，作为相对于彼此作用的致动器的两个部分中的第一个，永久磁铁（36） 被集成到第二元件（20）中，该永久磁铁（36）的磁场透过基准线圈（L），该基准线圈（L）集成 到第一元件（18）中，该第一元件（18）形成相对于彼此作用的致动器的部分的第二个，并且 其中，第三开关（S3）连接在电源电压（VCC）与第一节点（K1）之间，并且控制和处理单元（4） 包括另外的输出（28），该输出（28）与用来控制这个控制和处理单元（4）的第三开关（S3）相 权 利 要 求 书CN 102798339 A 2/2页 3 耦接。 12.根据权利要求11所述的致动器-传感器装置（26）。
8、，其中，为了响应由位置传感器 （2）所确定的在第一和第二元件（18、20）之间的位置而控制致动器，装备控制和处理单元 （4）。 13.一种用于第一元件（18）相对于第二元件（20）的位置的感应探测的方法，该第一 元件（18）包括基准线圈（L），该第二元件（20）包括基准物体（12），其中，该方法包括如下步 骤： a）将输出信号耦接到基准线圈（L）中，该输出信号在基准线圈（L）中产生电流脉冲， b）评估振荡，该振荡由在基准线圈（L）中的电流脉冲产生，作为指示基准物体（12）相 对于基准线圈（L）的位置的输入信号。 14.根据权利要求13所述的方法，其中，评估步骤包括振荡的振幅的评估，该振荡由在 。
9、基准线圈（L）中的电流脉冲产生。 15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，控制和处理单元（4）耦接到基准线圈 （L），该控制和处理单元（4）具有用来接收输入信号的输入（8），该输入信号指示位置，并且 控制和处理单元（4）的输出和基准线圈（L）的一侧耦接到第一节点（K1），其中，二极管（D） 在正向方向上连接在第一节点（K1）与第二节点（K2）之间，该第二节点（K2）与输入（8）相 耦接，并且电容器（C）耦接在第二节点（K2）与固定基准电位之间，其中，评估步骤包括在电 容器（C）上得到的电压的评估，该电压作为输入信号，该输入信号指示基准物体（12）相对 于基准线圈（L）的位置。 权 利 要。
10、 求 书CN 102798339 A 1/8页 4 用于位置的感应探测的位置传感器、 致动器 - 传感器装置 及方法 技术领域 0001 本发明涉及一种用于第一元件相对于第二元件的位置的感应探测的位置传感器， 该第一元件包括基准线圈，该第二元件包括基准物体。本发明还涉及一种致动器-传感器 装置，并且涉及一种用于基准物体相对于基准线圈的位置的感应探测的方法。 背景技术 0002 按无接触方式操作的位置传感器用在多个技术领域中。在汽车工程中，无接触位 置传感器例如用作没有接触磨损的旋转开关或按钮，特别是用于旋转灯开关。这样的位置 传感器通过使用各种物理测量原理而工作。例子包括光学、电容或电位测量。。
11、然而，以上提 到的传感器仅能以比较高成本实现，另外具有太大尺寸，及仅能以很高的安装努力而集成。 按电容方式操作的传感器还对于湿气敏感。 发明内容 0003 本发明的目的是，提供一种用于位置的感应探测的位置传感器、致动器-传感器 装置以及方法，该位置传感器、致动器-传感器装置以及方法关于在现有技术中已知的问 题而被改进。 0004 按照本发明，提供有一种用于第一元件相对于第二元件的位置的感应探测的位置 传感器，该第一元件包括基准线圈，该第二元件包括基准物体。优选地，第一和第二元件是 位置传感器的整体部分。位置传感器能是旋转编码器、线性位置变送器（transmitter）、或 接近传感器，例如按钮。
12、。优选旋转编码器是无接触旋转灯开关，例如用于机动车辆。位置传 感器还包括控制和处理单元，该控制和处理单元优选地能是微控制器。 0005 控制和处理单元可包括输入和输出，该输入和输出每个都耦接到基准线圈。控制 和处理单元设计成用来发出输出信号，该输出信号用来在基准线圈中产生电流脉冲。另外， 控制和处理单元设计成，评估由在基准线圈中的这种电流脉冲产生的振荡和将其用作输入 信号，该输入信号指示基准物体相对于基准线圈的位置。在基准线圈中引起的振荡的评估 可例如借助于对应编程微控制器实现。 0006 根据本发明的上述方面的位置传感器基于如下物理效应：在优选金属导电基准物 体中-其由基准线圈的磁场透过，诱。
13、发涡流损失，并且这些涡流损失导致磁场的能量损失。 由于出现能量损失，线圈电压降低，这可探测为输入信号，该输入信号指示基准物体相对于 基准线圈的位置。 0007 按照本发明的方面，在基准线圈中产生电流脉冲，并且参考生成振荡，探测磁场的 出现能量损失。已经认识到，由于外部连线和基准线圈的寄生电容，在该线圈中出现阻尼振 荡，并且这种效应可用于感应位置探测。与由现有技术已知的解决方案相比，根据本发明的 方面的位置传感器具有如下优点：基准线圈可定尺寸成较小。另外，可使用较小激励电流和 较低激励频率。这特别就关于位置传感器的电磁兼容性（EMC）是便利的。 说 明 书CN 102798339 A 2/8页 。
14、5 0008 控制和处理单元还可设计成，评估由在基准线圈中的电流脉冲产生的振荡的振 幅。这种振幅的高度可认为是由基准物体引起的能量损失的度量。振幅的评估-作为指示 基准物体的位置的输入信号，因此代表特别有效的解决方案。 0009 按照本发明的另外方面，控制和处理单元的输出经第一节点与基准线圈的一侧相 耦接。优选地，基准线圈的另一侧耦接到固定基准电位，例如接地。另外，二极管可在正向方 向上连接在第一节点与第二节点之间，该第二节点还可与控制和处理单元的输入相耦接。 电容器可耦接在第二节点与固定基准电位（优选为地）之间。这个电容器能是评估和处理单 元的一部分；然而，它还能是分离元件。 0010 在由。
15、现有技术已知的解决方案中，这些解决方案采用类似测量原理，始终必要的 是，线圈激励电流或激励频率至少具有一定量值，并且另外具有足够大的介电常数。否则， 不能实现测量装置的满意灵敏度。然而，这由于EMC原因是最不切实际的。另外必须经常 地使用缠绕线圈，这意味着成本缺点。根据本发明的方面的位置传感器克服了这些缺点，至 于评估在基准线圈中的振荡，可使用比较低的介电常数和较低激励频率。另外，可省去缠绕 线圈。可能的是，将在印刷电路板中集成的导体路径的扁平线圈、或以MID技术制造的扁平 线圈用作基准线圈。 0011 为了评估在基准线圈中产生的阻尼振荡，这种振荡的正半波经二极管被整流。电 容器由正电压波峰充。
16、电。按照这种特别简单和便宜的实施例，经电容器得到的电压可作为 在控制和处理单元的输入处的输入信号被探测，并且用作输入信号，该输入信号指示在基 准物体与基准线圈之间的位置。已经发现，低电容的电容器可用于这个目的，正如它已经 集成例如在可商业买到的微控制器中那样。优选地，该电容器具有低电容，例如在10pF与 20pF之间。 0012 当基准物体到基准线圈的距离变化时，改变由在基准物体中的涡流损失引起的基 准线圈的场的能量损失变化。这导致在电容器处得到的电压的变化。在各个连续测量循环 中，因而可探测在基准物体与基准线圈之间的变化距离。 0013 按照本发明的另外方面，由控制和处理单元耦合到基准线圈中。
17、的电流脉冲大体上 可由电阻器限定，该电阻器耦接在第一节点与控制和处理单元的输出之间。电阻定大小成 与输出的载流容量相对应，优选地在150欧姆与1000欧姆之间。 0014 按照本发明的另外方面，第一开关-其优选为晶体管，例如MOSFET，可耦接在二极 管与第二节点之间。这个第二开关允许将电容器与基准线圈分离达电流脉冲的时段。另外， 第二开关-它进而优选为晶体管，例如MOSFET，可耦接在第二节点与固定基准电位之间，优 选地第二节点与地之间。通过断开第一开关和闭合第二开关，电容器可在每个新测量循环 之前被放电，从而限定的开始条件存在。在基准线圈中出现的阻尼振荡的正半波的探测期 间，可断开第二开关。
18、并且可闭合第一开关，从而电荷可越过二极管流到电容器上。优选地， 二极管是Schottky二极管。这种类型的二极管的特征在于低正向电压和短切换时间（在 100ps的范围中），并因而适于也在高振荡频率下探测阻尼振荡的出现正半波。 0015 按照本发明的另外方面，控制和处理单元的输出是数字输出，优选地将方波信号 施加到该数字输出。这种方波信号的上升和下降侧（flank）在基准线圈中产生电流脉冲， 其中，侧部的上升速率决定性地确定可实现灵敏度。为了探测利用的控制和处理单元的输 入优选地与A/D转换器相耦接，该A/D转换器被这个控制和处理单元所包括。在电容器处 说 明 书CN 102798339 A 3。
19、/8页 6 得到的电压因而可直接转换成数字值，该数字值适于进一步的数字处理。 0016 另一种便利位置传感器包括一个或多个基准线圈，这些基准线圈按以上提到的相 同方式与位置传感器的剩余元件相耦接。几个线圈的串联连接是可想象的。 0017 这个/这些基准线圈的绕组可引导成，使得它们限定线圈铁心（core），该线圈铁 心确定产生的磁场的形状，从而优选地，基准物体的横向位移（即，与线圈在其中延伸的平 面相平行的位移）或基准物体的竖直位移（即，对于线圈的延伸平面竖直的基准物体的位 移）是可探测的。换句话说，将磁场的形状建立成，使得在一个或另一个方向上基准物体的 位置的较小变化导致磁场的对应强烈变化，该。
20、磁场作用在基准物体上，并且由基准线圈产 生。磁场的这种位置-依赖变化导致诱发涡流的对应强烈变化。优选地，基准线圈的线圈 铁心（它还包括空心线圈）具有很小横截面面积。得到有针形磁场，该针形磁场在横向方向 上具有很强梯度。因而，基准物体的横向位移优选地是可探测的。按照另一个方面，将基准 线圈设计成，使得其线圈铁心具有长方形横截面面积。在这种情况下，基准物体的横向位移 导致输入信号的成比例变化。长方形横截面面积能是直线形的或弯曲的，例如沿圆弧段延 伸。在后一种情况下，环形场出口出现，该环形场出口特别适于旋转角度传感器的构造，正 如它们用在无接触旋转灯开关中那样。另一种位置传感器可包括基准线圈，该基准。
21、线圈具 有线圈铁心，该线圈铁心具有比较大横截面面积。现在，正方形场出口出现。这样的磁场在 竖直方向上具有强烈梯度。因而，优选地可探测基准物体相对于基准线圈的横向位移。这 种布置特别适于实现按钮开关，在其致动时，基准物体接近基准线圈（或者反之亦然）。 0018 在安全-相关领域的位置变送器用途中，例如对于汽车灯开关，必须使用至少两 种实际上不同的位置探测方法。根据本发明的方面的一种另外位置传感器达到这些要求， 并且包括用来探测在第一和第二元件之间的位置的另外单元，其中，由另外单元进行的探 测基于与感应位置探测不同的物理测量原理。优选地，使用电容位置探测。 0019 按照本发明的另外方面，提供一种。
22、致动器-传感器装置，该致动器-传感器装置 包括根据本发明的上述方面的位置传感器，并且另外包括致动器。作为相对于彼此作用的 致动器的两个部分的第一个，永久磁铁被集成到第二元件中。这个永久磁铁的磁场透过基 准线圈，该基准线圈集成到第一元件中，该第一元件用作相对于彼此作用的致动器的部分 的第二个。另外，开关-例如MOSFET，可连接在电源电压与第一节点之间。在这种情况下， MOSFET的沟道一方面与电源电压相耦接，并且另一方面与第一节点相耦接。控制和评估单 元还可包括另外的输出，该输出与用来控制这个控制和评估单元的开关相耦接。如果使用 MOSFET，则这个另外输出与其栅极相耦接。 0020 控制和处。
23、理单元优选地设计成，用于致动器的反馈控制。响应由位置传感器所确 定的在第一和第二元件之间的位置，控制该致动器。借助于这样的致动器-传感器装置，可 便利地构造具有触觉反馈的按钮。例如，可实现振动或力反馈。通过交替地一方面用较强 低频电流致动基准线圈（致动器的致动）和另一方面用较弱高频电流致动基准线圈（传感器 的致动），可实现具有触觉反馈的、非常紧凑和便宜的按钮。 0021 按照另外的实施例，提供有一种用于第一元件相对于第二元件的位置的感应探测 的方法，该第一元件包括基准线圈，该第二元件包括基准物体。首先，将输出信号耦接到基 准线圈中，该输出信号在基准线圈中产生电流脉冲。这种电流脉冲引起在基准线圈。
24、中的振 荡，该振荡进而作为输入信号被评估，该输入信号指示基准物体相对于基准线圈的位置。优 说 明 书CN 102798339 A 4/8页 7 选地，评估振荡的振幅，该振荡由在基准线圈中的电流脉冲产生。振荡的评估优选地借助于 对应配置微控制器实现。 0022 用于感应位置探测的另一种方法采用控制和处理单元，该控制和处理单元的输入 耦接到基准线圈，用来接收指示位置的输入信号。控制和处理单元的输出和基准线圈的一 侧耦接到第一节点。二极管可在正向方向上连接在第一节点与第二节点之间，该第二节点 与输入相耦接，并且电容器可耦接在第二节点与固定基准电位之间。在这个实施例中，评估 步骤便利地可限于在电容器上。
25、得到的电压的评估。这个电压已经用作输入信号，该输入信 号指示基准物体相对于基准线圈的位置。 0023 与根据本发明的方面的方法相关的另外优点，已关于根据本发明的方面的位置传 感器而被提到，并因此不需要进一步解释。 附图说明 0024 本发明的另外特征和优点可参照附图从有利示范实施例的如下描述中取得，在附 图中： 0025 图1表示根据示范实施例的位置传感器的简化电路图， 0026 图2表示施加到第一输出、施加到基准线圈及施加到电容器的电压的时间-依赖 曲线， 0027 图3至6表示用于基准线圈的各种示范实施例， 0028 图7a和7b表示根据另外示范实施例的位置传感器，该位置传感器设计成旋转角。
26、 度传感器， 0029 图8表示这种旋转编码器的角度-依赖信号波形， 0030 图9a和9b表示根据示范实施例的另外位置传感器，该位置传感器设计成旋转编 码器， 0031 图10表示根据示范实施例的致动器-传感器装置的简化电路图， 0032 图11表示穿过这个致动器-传感器装置的示意横截面，及 0033 图12和13表示从这个致动器-传感器装置的上表面和其下面的这个致动器-传 感器装置的透视图。 0034 附图标记 0035 2 位置传感器2 0036 4 控制和处理单元 0037 6 输出 0038 8 输入 0039 10 中央表面 0040 12 基准物体 0041 121 第一基准物体。
27、 0042 122 第二基准物体 0043 14 横向方向 0044 16 竖直方向 0045 18 第一元件 说 明 书CN 102798339 A 5/8页 8 0046 20 第二元件 0047 221229 电极 0048 241242 对等-电极 0049 26 致动器-传感器装置 0050 28 另外输出 0051 30 按钮 0052 32 腹板 0053 34 凹槽 0054 36 永久磁铁 0055 L 基准线圈 0056 L1 第一基准线圈 0057 L2 第二基准线圈 0058 R 电阻器 0059 C 电容器 0060 K1 第一节点 0061 K2 第二节点 0062。
28、 S1 第一开关 0063 S2 第二开关 0064 S3 第三开关 0065 V1 方波电压 0066 V2 在基准线圈L处的电压 0067 V3 在电容器C处的电压 0068 VCC 电源电压 具体实施方式 0069 图1表示位置传感器2的简化电路图，该位置传感器2包括控制和处理单元4，该 控制和处理单元4具有输出6-优选地是数字输出，并且具有输入8，该输入8例如耦接到 A/D转换器。在下面，作为例子假定，控制和处理单元4是微控制器4。经电阻器R，其输出 6与第一节点K1相耦接，另外基准线圈L的第一侧与该第一节点K1相耦接。该基准线圈L 的另一侧连接到固定基准电位，在这种情况下接地。借助于。
29、第一节点K1，另外连接二极管 D，该二极管D起整流二极管的作用，并且该二极管D优选地是Schottky二极管。二极管D 在正向方向上连接在第一节点K1与第二节点K2之间。第一开关S1集成到这种连接中。借 助于第二节点K2，另外耦接电容器C和第二开关S2，该电容器C具有在10pF与20pF之间 的电容。作为开关S1、S2，优选地使用MOSFET。电容器C和第二开关S2的相应另一侧耦接 到固定基准电位，在例示的示范实施例中接地。不同于在图1中例示的示范实施例，电容器 C和第一以及第二开关S1、S2都可配置为分离元件，即位于微控制器4外面。位置传感器 2还包括未例示的基准物体，该基准物体由磁场透过，。
30、该磁场由基准线圈L产生。基准线圈 优选地由导电材料制成，例如由金属制成。基准线圈L优选地是集成到电路板中的扁平线 圈、或以MID技术的扁平线圈。 说 明 书CN 102798339 A 6/8页 9 0070 对于微控制器4的输出6，例如施加在图2中表示的方波电压V1。在其上升和下降 沿处，该方波电压V1在基准线圈L中产生电流脉冲，该电流脉冲的强度大体上由电阻R的 量值确定。由于基准线圈L的寄生电容，在该基准线圈L中出现阻尼振荡，该阻尼振荡的电 压曲线在图2中表示为V2。电压V2的正半波由二极管D整流，并且在闭合第一开关S1和 断第二开关S2的情况下将电容器C充电。将电容器C充电在方波电压V2。
31、的上升和下降侧 处实现。因此，施加到电容器的电压V3随方波电压V1的每个上升和下降侧上升很小的值。 由于电容器C只有低电容（约10pF至20pF），所以少量接通和断开循环已经导致将电容器C 充电到，施加到基准线圈L上的电压V2的波峰值减二极管D的二极管偏置电压。经电容器 C减小的电压V3，可在微控制器4的输入8处测量。 0071 在测量之后，断开第一开关S1，并且闭合第二开关S2，以便使电容器C放电，并且 将它为新的测量循环准备好。如果电容器C配置成在微控制器4外面的离散元件，则还可 能的是，使用较大电容，由此可省去第一开关S1。 0072 如果基准物体呈现在由基准线圈L产生的磁场中，则在基准。
32、物体中诱发涡流。这 些涡流导致能量损失，并且导致在基准线圈L中的电压V2的降低。因此，还将电容器C较 弱地充电。在电容器C的最大充电电压与实际测量电压之间的差，指示能量损失的量值，并 所以还指示基准物体的位置。因而，可探测基准物体已经接近基准线圈L多少、或基准物体 具有什么样的绝对位置。 0073 图3表示用于基准线圈L的第一示范实施例，该基准线圈L配置成扁平线圈。基 准线圈L具有中央表面10，该中央表面10限定线圈铁心的横截面。在图3中表示的基准线 圈L没有分离线圈铁心，它大体上是空心线圈。从基准线圈L的中心离开的磁场大体上是 针形的，并且在与基准线圈L的延伸平面相横向（lateral）的方。
33、向上具有高磁场梯度。如 果基准物体12现在在横向方向14上移动，例如在图3中向左或向右，则基准物体12的边 缘一与由中央表面10限定的磁场出口窗口重叠，在电容器C处可探测的电压V3就衰变到 最小。当进一步移动时，它保持在这个低值处。因而，基准线圈L的例示的几何形状优选地 适于具有两种状态的切换应用。 0074 图4表示用于基准线圈L的另外示范实施例，该基准线圈L与图3中表示的基准 线圈L相比具有较大中央表面10，从而可实现大体正方形磁场出口。这种基准线圈L特别 适于基准物体12在竖直方向16上的接近探测。由基准线圈L产生的磁场的强度在竖直方 向16上，随基准物体12离基准线圈L的增大距离而减小。
34、，从而随着减小诱发涡流，在电容 器C处可探测的电压V3也将降低。 0075 图5表示用于基准线圈L的另外示范实施例，该基准线圈L的绕组配置成，得到长 方形线性中央表面10。大体限定有直线形磁场出口。产生的磁场的磁力线在中央表面10 的区域中大体均匀地分布。因而，在基准物体12在横向方向14上的位移与在电容器C处 可探测的电压V3之间得到线性关系。可选方面表示在图6中，在图6中，基准线圈L具有 中央表面10，该中央表面10沿圆的一段延伸。得到有磁场的大体环形磁场出口，该磁场由 基准线圈L产生。类似于在图5中表示的示范实施例，在微控制器4的输入8处的可探测 信号与基准物体12的转动之间存在线性关系。
35、，该转动与方向14相对应。位置传感器2-具 有如图6所示的基准线圈L，优选地对于旋转角度传感器（例如对于旋转灯开关）的构造是 有用的。 说 明 书CN 102798339 A 7/8页 10 0076 图7a和7b表示用于旋转角度传感器的示范实施例，该旋转角度传感器覆盖巨大 角度范围。这通过组合几个基准线圈而完成。在图7b中的顶部处表示的外部区域中，布置 第一基准线圈L1，该第一基准线圈L1在下半部中的绕组从外到内地引导到与中央表面10 相邻的一部分中。对应地，第二基准线圈L2的绕组引导到在图7b的下部区域中的外侧上 和在上部区域中的内侧上，即靠近中央表面10。第一和第二基准线圈L1、L2是在。
36、图7b中表 示的位置传感器2的第一元件18的整体部分，该位置传感器2按旋转编码器的形式设计。 第二元件20包括第一和第二基准物体121、122，该第一和第二基准物体121、122每个覆盖 约120的角度范围，并且相对于第二元件20的圆周布置在不同转动角度处。 0077 图8表示测量信号，这些测量信号在这样的位置传感器2处在第一和第二基准线 圈L1、L2处是可探测的，并且归一化到任意单元的最大值。为此目的，例如在图1中表示的 电路可提供两次，从而可分离地评估在第一和第二基准线圈L1、L2中出现的阻尼振荡。在 图8中，虚线表示通过评估在第一基准线圈L1中存在的振荡而得到的信号S1，并且连续线 表示。
37、用于第二基准线圈L2的对应信号S2。如在图8中所示，在0与270之间的转动角 度处，例示的布置供给可与具体角度清楚地相关联的值。通过将布置扩展到另外的探测线 圈和可能另外的基准物体，更高角度分辨率和更大角度范围都可实现。 0078 图9a和9b表示用于位置传感器2的另外示范实施例，该位置传感器2设计成旋 转编码器（参考图9a）。第一元件18（参考图9b）包括沿半个圆周延伸的基准线圈L，该基 准线圈L的仅少量绕组作为例子表示。这个基准线圈L包括中央表面10，该中央表面10沿 圆的圆周的部分段延伸。尽管基准线圈L在上半部中延伸（参考图9b），但电容电极221至 229布置在第一元件18的下半部中，。
38、这些电容电极221至229的仅个别电极作为例子提供 有附图标记。在第一元件18的上部区域中，基准线圈L与基准物体12合作，该基准物体12 集成到第二元件20中（参考图9a）。在第一元件18的下部区域中布置的电极221229与 分段对等-电极241、242合作，并且形成电容旋转编码器。因而，在图9a和9b中表示的位 置传感器利用两种实际不同的角度探测方法。因而，它满足对于用在安全-相关领域中的 要求，例如对于汽车灯开关的要求。角度范围限于120，因为这个范围被位置变送器的电 感部分（基准线圈L和基准物体12）和被位置变送器的电容部分（电极221229和对等-电 极241和242）都覆盖。像基准线。
39、圈L那样，电极221229优选地集成到第一元件18中， 该第一元件18优选地是印刷电路板。各个电极221229优选地相对于彼此绝缘。 0079 依据第二元件20的位置，两个或更多个相邻电极221229与对等-电极241、242 形成电容短路。第二元件20的角位置可通过确定在这种电容短路中涉及的那些电极而探 测。典型电容探测方法包括：将电荷一个接一个地馈给到电极221229中；和检查电荷是 否已经积累在相邻电极之一上。如果情况是这样，则对应馈给电极221229和其相邻电极 至少部分地由同一对等-电极241、242覆盖。作为例子在图9a和9b中表示的角位置中， 电极对221、222和226、227。
40、分别由对等-电极241和242覆盖。电容探测方法的进一步细 节可从同一申请人的申请DE 10 2010 046 778取得。 0080 同时，参考在基准物体12中诱发的涡流损失可探测角位置。将对等-电极241、 242开槽，从而对等-电极241、242仅对于从基准线圈L导出的信号具有很小影响。由基准 线圈L产生的磁场或多或少未阻碍地通过对等-电极241、242。两种探测方法（电感和电 容）的确定转动角度可比较，并因而检查真实性。 说 明 书CN 102798339 A 10 8/8页 11 0081 图10表示根据另外示范实施例的致动器-传感器装置26的简化电路图。例示的 电路图与在图1中的电。
41、路图相对应，其中，微控制器4现在具有另外的输出28，而不是输出 6。另外，第三开关S3-它优选地是MOSFET，连接在电源电压VCC与第一节点K1之间。对于 将MOSFET用作第三开关S3的情况，其切换沟道连接在电源电压VCC与第一节点K1之间， 并且微控制器4的另外输出28与MOSFET的栅极相连接。 0082 例示的致动器-传感器装置26允许在致动器与位置传感器之间的反馈控制。这现 在将作为例子参照按简化剖视图在图11中表示的按钮30而解释。这个按钮30的第一元 件18包括示意例示的基准线圈L，该基准线圈L优选地容纳在这个第一元件18的截面中， 由腹板（web）32与第一元件18的剩余部分。
42、相连接，该第一元件18优选地是印刷电路板。 在竖直方向16上作用的力可经凹槽34施加到第一元件18的这个截面，从而在基准线圈L 与基准物体12之间的距离可在竖直方向16上减小，该基准物体12容纳在按钮30的第二 元件20中。另外，优选地作为第二元件20的整体部分，永久磁铁36在竖直方向16上被布 置在基准线圈L下面。当在基准线圈L与基准物体12之间的距离现在例如由于在凹槽34 上的机械压力而变化时，由于以上已经提到的过程，在图10中表示的致动器-传感器装置 26的输入8处可探测指示这种距离减小的信号。同时，经致动器-传感器装置26的（即按 钮30的）致动器部分，可将触觉反馈提供给用户。这被实现。
43、在于，经另外的输出28，借助于 第三开关S3将电流脉冲施加到基准线圈L。由于永久磁铁36的磁力线透过基准线圈L，所 以依据施加到基准线圈L上的电流的方向，在按钮30的第一元件18（包括基准线圈L）的 中央区域和第二元件20之间，得到排斥力或吸引力。优选地，通过用从电源电压VCC发出 的较强低频电流交替地致动基准线圈L（通过控制开关S3），可实现致动器功能，并且通过 用较弱高频信号致动基准线圈L，可实现具有触觉反馈的非常紧凑和便宜的按钮。关于例示 的致动器-传感器装置26的致动器部分，参考同一申请人的DE 10 2010 045536。 0083 为了进一步解释，图12表示从按钮30的上表面透视。
44、的按钮30。图13表示从按钮 30的下表面的按钮30。只完全表示第一元件18，仅部分地表示第二元件20，以便表示基准 线圈L，该基准线圈L集成到第一部分18中并且经腹板32保持。 说 明 书CN 102798339 A 11 1/8页 12 图1 图2 说 明 书 附 图CN 102798339 A 12 2/8页 13 图3 图4 说 明 书 附 图CN 102798339 A 13 3/8页 14 图5 图6 说 明 书 附 图CN 102798339 A 14 4/8页 15 图7a 图7b 说 明 书 附 图CN 102798339 A 15 5/8页 16 图8 图9a 说 明 书 附 图CN 102798339 A 16 6/8页 17 图9b 图10 说 明 书 附 图CN 102798339 A 17 7/8页 18 图11 图12 说 明 书 附 图CN 102798339 A 18 8/8页 19 图13 说 明 书 附 图CN 102798339 A 19 。