用于在兩個(gè)空間方向上檢測(cè)位置的傳感器和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于在兩個(gè)空間方向上檢測(cè)位置的傳感器、一種用于在兩個(gè)空間 方向上檢測(cè)傳感器的操作器的位置的方法、一種相應(yīng)的設(shè)備以及一種相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn) 品。
【背景技術(shù)】
[0002] 可以無(wú)接觸地檢測(cè)兩個(gè)能相對(duì)彼此運(yùn)動(dòng)地布置的構(gòu)件的相對(duì)位置。例如可以感應(yīng) 式地檢測(cè)相對(duì)位置。
[0003] DE 10 2007 015 524 A1描述了一種用于制造感應(yīng)式阻尼元件的方法以及一種感 應(yīng)式渦流操作元件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 在此背景下，本發(fā)明提供一種根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的用于在兩個(gè)空間方向上檢測(cè)位 置的改進(jìn)的傳感器、用于在兩個(gè)空間方向上檢測(cè)傳感器的操作器的位置的改進(jìn)的方法、相 應(yīng)改進(jìn)的設(shè)備以及相應(yīng)改進(jìn)的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。有利的設(shè)計(jì)方案由從屬權(quán)利要求以及后續(xù) 的描述中得到。
[0005] -行中的傳感器元件可以沿該行檢測(cè)對(duì)應(yīng)件的位置。該位置通過(guò)算法也可以在傳 感器元件之間的數(shù)個(gè)位置處獲知。在傳感器元件的至少兩個(gè)并排的行的情況下也可以橫向 于行地分辨出該位置。
[0006] 通過(guò)傳感器元件的至少兩個(gè)行，傳感器可以二維地檢測(cè)操作器的位置。通過(guò)擴(kuò)寬 的檢測(cè)區(qū)域可以利用單個(gè)傳感器一次檢測(cè)兩個(gè)空間方向。用于在兩個(gè)空間方向上檢測(cè)位置 的傳感器包括如下特征：
[0007] 具有第一行和至少一個(gè)第二行的傳感器區(qū)，其中，這些行具有在第一空間方向上 并排布置的傳感器元件并且行在橫向于第一空間方向取向的第二空間方向上并排布置；以 及
[0008] 操作器，其橫向于第一空間方向和第二空間方向在第三空間方向上與傳感器區(qū)間 隔開(kāi)地布置并且在第一空間方向和第二空間方向上相對(duì)于傳感器區(qū)可運(yùn)動(dòng)地實(shí)施，其中， 操作器構(gòu)造成用于影響傳感器元件的測(cè)量參量，其中，傳感器元件的信號(hào)表示出傳感器元 件由操作器覆蓋的程度。
[0009] 傳感器可以理解為非接觸式傳感器。例如，傳感器可以基于感應(yīng)、磁性、靜電學(xué)或 光電學(xué)來(lái)工作。傳感器元件可以具有傳感器面，基于傳感器面產(chǎn)生信號(hào)。傳感器元件可以具 有被動(dòng)的邊緣。一行的傳感器元件可以彼此直接相鄰地布置。一行的傳感器元件也可以彼 此間隔開(kāi)地布置。操作器可以具有作用面，該作用面基本上平行于傳感器元件的傳感器面 地取向。信號(hào)可以是電信號(hào)。該信號(hào)可以以模擬方式或者以數(shù)字方式存在。覆蓋度可以是傳 感器元件由操作器遮蓋的程度。
[0010] 在第一行與第二行之間可以布置有中間空間。通過(guò)中間空間，第一行的傳感器元 件的信號(hào)可以與第二行的傳感器元件的信號(hào)有很大不同。由此可以改進(jìn)對(duì)在第二空間方向 上的運(yùn)動(dòng)的識(shí)別。
[0011] 第二行與第一行相比可以具有更少的傳感器元件。第二行可以短于第一行。由于 較少的傳感器元件可以避免未利用的傳感器元件。
[0012] 傳感器元件可以是一樣大的。由于傳感器元件的相同類型的結(jié)構(gòu)可以降低制造成 本。
[0013] 操作器能在第一軌跡、至少一個(gè)第二軌跡和連接軌跡上運(yùn)動(dòng)，其中，第一軌跡至少 部分地在第一行的區(qū)域中延伸，第二軌跡至少部分地在第二行的區(qū)域中延伸并且連接軌跡 將第一軌跡與第二軌跡連接起來(lái)。通過(guò)在這些軌跡上的引導(dǎo)可以排除在除連接軌跡以外 的、軌跡之間的中間位置。由此可以發(fā)現(xiàn)傳感器上的故障，這是因?yàn)檐壽E之外的位置是不允 許的。因此也可以提高測(cè)量精度，這是因?yàn)檐壽E線形地在第一空間方向上延伸，并且在第二 空間方向上的位置只在連接軌跡上檢測(cè)到。
[0014] 第一軌跡和/或第二軌跡可以是彎曲的，其中，傳感器區(qū)至少在一個(gè)空間方向上是 彎曲的。通過(guò)彎曲可以將操作器與傳感器區(qū)之間的間距保持在預(yù)先給定的公差內(nèi)。
[0015] 操作器可以具有導(dǎo)電的材料并且/或者傳感器元件可以構(gòu)造為傳感器線圈，其中， 操作器尤其可以通過(guò)空氣間隙與傳感器區(qū)分開(kāi)并且/或者可以構(gòu)造成用于通過(guò)覆蓋來(lái)減小 傳感器線圈的感應(yīng)率并且減小的感應(yīng)率以信號(hào)反映出來(lái)。通過(guò)對(duì)位置的感應(yīng)式檢測(cè)，操作 器可以在無(wú)電接觸的情況下實(shí)施。操作器可以是純被動(dòng)的。由此可以簡(jiǎn)化傳感器的構(gòu)造。
[0016] 操作器可以具有第一子面和至少一個(gè)第二子面，其中，第一子面和第二子面彼此 固定地布置并且第一子面的第一面重心與第二子面的面重心間隔開(kāi)地布置。這些子面可以 具有功能幾何結(jié)構(gòu)。幾何結(jié)構(gòu)可以是不同的。由于不同的子面，傳感器元件的信號(hào)可以更為 精確地反映出操作器的位置。
[0017]傳感器區(qū)可以在第二空間方向上在第二行旁具有至少一個(gè)另外的行，其由在第一 空間方向上并排布置的傳感器元件構(gòu)成。這些行可以構(gòu)造為陣列。通過(guò)陣列可以實(shí)現(xiàn)大的 檢測(cè)區(qū)域。
[0018] 用于在兩個(gè)空間方向上檢測(cè)傳感器的操作器的位置的方法，其中，傳感器具有傳 感器區(qū)和操作器，其中，傳感器區(qū)具有第一行和至少一個(gè)第二行，這些行具有在第一空間方 向上并排布置的面式傳感器元件并且在橫向于第一空間方向取向的第二空間方向上并排 地布置，其中，操作器橫向于第一空間方向和第二空間方向在第三空間方向上與傳感器區(qū) 間隔開(kāi)地布置，并且在第一空間方向和第二空間方向上相對(duì)于傳感器區(qū)可運(yùn)動(dòng)地實(shí)施，其 中，操作器構(gòu)造成用于影響傳感器元件的測(cè)量參量，其中，傳感器元件的信號(hào)表示出傳感器 元件由操作器覆蓋的程度，該方法具有如下步驟：
[0019] 讀取傳感器元件的信號(hào)；
[0020] 在應(yīng)用處理規(guī)定的情況下評(píng)估信號(hào)，以便確定操作器的位置;以及
[0021] 將位置作為第一空間方向的第一坐標(biāo)值和第二空間方向的第二坐標(biāo)值來(lái)提供。
[0022] 在評(píng)估步驟中，針對(duì)每一行可以對(duì)傳感器元件的信號(hào)進(jìn)行插值，以便針對(duì)每一行 獲得最大信號(hào)的值和坐標(biāo)，并且可以從具有最大的值的行中選擇出坐標(biāo)，以便獲得第一坐 標(biāo)值，并且可以對(duì)行的值進(jìn)行插值，以便獲得第二坐標(biāo)值。通過(guò)交叉式的評(píng)估可以快速且簡(jiǎn) 單地找到操作器的位置。
[0023] 在評(píng)估步驟中，針對(duì)每一行可以選擇出如下傳感器元件，其信號(hào)示出在其行中最 大的覆蓋程度，并且在使用選擇出的傳感器元件的信號(hào)的情況下可以選擇出示出最大覆蓋 程度的行，并且可以對(duì)所選擇出的行的傳感器元件的信號(hào)進(jìn)行第一次插值，以便獲得第一 坐標(biāo)值，并且在第一坐標(biāo)值的范圍中可以對(duì)在第二空間方向上相鄰的行的傳感器元件的信 號(hào)進(jìn)行第二次插值，以便獲得第二坐標(biāo)值。通過(guò)交叉式的評(píng)估可以快速且簡(jiǎn)單地找到操作 器的位置。
[0024] 在評(píng)估步驟中，傳感器元件的信號(hào)作為對(duì)查詢表的參引，以便從查詢表中獲得操 作器的位置。通過(guò)經(jīng)由查詢表的評(píng)估可以以小的計(jì)算耗費(fèi)來(lái)實(shí)現(xiàn)位置的足夠高的精度。
[0025] 在評(píng)估步驟中，在對(duì)存儲(chǔ)在查詢表中的值應(yīng)用趨近算法的情況下可以確定位置。 通過(guò)趨近算法可以提高位置找尋的精度。
[0026] 此外，本發(fā)明還提供一種用于在兩個(gè)空間方向上檢測(cè)傳感器的操作器的位置的設(shè) 備，該設(shè)備構(gòu)造成用于在相應(yīng)的裝置中執(zhí)行或?qū)嵤┰诖怂榻B的方法的變型方案的步驟。 本發(fā)明的任務(wù)也可以通過(guò)本發(fā)明的設(shè)備形式的實(shí)施變型方案來(lái)快速和高效地解決。
[0027] 設(shè)備可以是如下電器，其處理傳感器信號(hào)并且據(jù)此輸出控制信號(hào)。該設(shè)備可以具 有一個(gè)或多個(gè)合適的接口，接口可以以硬件方式和/或軟件方式構(gòu)造。在硬件方式的構(gòu)造 中，接口例如可以是集成電路的一部分，在集成電路中實(shí)現(xiàn)設(shè)備的功能。接口也可以是專用 的集成電路回路或至少部分地由獨(dú)立的結(jié)構(gòu)元件構(gòu)成。在軟件方式的構(gòu)造中，接口可以是 例如在微控制器上與其他軟件模塊并存的軟件模塊。
[0028] 帶有程序代碼的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品也是有利的，程序代碼可以存儲(chǔ)在機(jī)器可讀的載 體，例如半導(dǎo)體存儲(chǔ)器、硬盤(pán)存儲(chǔ)器或者光學(xué)存儲(chǔ)器上并且當(dāng)程序在計(jì)算機(jī)或設(shè)備上實(shí)施 時(shí)，程序代碼用于執(zhí)行根據(jù)前述實(shí)施形式之一的、用于在兩個(gè)空間方向上檢測(cè)傳感器的操 作器的位置的方法。
【附圖說(shuō)明】
[0029] 本發(fā)明借助附圖示例性地進(jìn)一步闡述。其中：
[0030] 圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于在兩個(gè)空間方向上檢測(cè)位置的傳感器的視 圖；
[0031] 圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的用于在兩個(gè)空間方向上檢測(cè)位置的傳感器 的視圖；
[0032] 圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的軌跡曲線的視圖；
[0033] 圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的操作器的優(yōu)化級(jí)的視圖；
[0034] 圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的操作器的優(yōu)化級(jí)的視圖；
[0035] 圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于在兩個(gè)空間方向上檢測(cè)位置的方法的流程 圖；以及
[0036] 圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于在兩個(gè)空間方向上檢測(cè)位置的設(shè)備的框 圖。
[0037] 在后續(xù)對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的描述中，對(duì)于在不同的附圖中示出的并起類似作 用的元件使用相同的或類似的附圖標(biāo)記，其中省去對(duì)這些元件的重復(fù)描述。
【具體實(shí)施方式】
[0038]對(duì)于具有自動(dòng)變速器的車(chē)輛的選擋桿模塊而言，目前針對(duì)自動(dòng)級(jí)(主換擋路徑)不 僅需要沿行駛方向的運(yùn)動(dòng)方向，而且附加地需要沿側(cè)向方向的運(yùn)動(dòng)，以便例如能夠切換到 手動(dòng)換擋路徑(觸控式換擋路徑）中。
[0039]為此需要傳感器裝置，其能夠識(shí)別二維的位移和/或角度。
[0040] 感應(yīng)式選擋桿模塊可以具有傳感器裝置，該傳感器裝置由兩個(gè)獨(dú)立的一維傳感器 區(qū)組成。機(jī)械式解決方案可以將第一運(yùn)動(dòng)方向偏轉(zhuǎn)到第一傳感器區(qū)，并將第二運(yùn)動(dòng)方向偏 轉(zhuǎn)到第二傳感器區(qū)。例如，第一運(yùn)動(dòng)方向是用于自動(dòng)換擋路徑(主換擋路徑)的