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,常开传感器线圈量大从优,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,常开传感器线圈量大从优。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,常开传感器线圈量大从优,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。工程传感器线圈,无锡东英电子有限公司。常开传感器线圈量大从优

并且相对于余弦接收线圈定义正弦接收线圈。为了说明的目的,图13示出对关于图12所描述的正弦接收线圈的修改。接收线圈(rx)设计可以用双环路迭代来定义。初,在步骤1206中,正弦形状的rx线圈1316(结合参考系1314)沿x方向对称地部分延伸(如迹线1310所示),以补偿由于目标非理想性引起的磁通泄漏。利用所施加的线圈延伸,在步骤1208中,使用作用在线圈1316所有点上的适当的位移函数,使正弦形线圈1316沿y方向变形,如迹线1312。给定这些设置,在步骤1210中,算法计算通孔的位置。根据在步骤1202中指定的信息并且为了消除先前提到的信号失配,而建立通孔位置1308。每当一个线圈中的通孔比另一个线圈中的通孔多或通孔以不平衡方式定位(即,不对称)时,就会出现电压失配。所导致的电压失配是当目标移动时正弦信号相对于余弦信号的较大峰峰值幅度(反之亦然)。为了实现减少电压失配的目标,通孔的设计方式是使sin(1316)rx线圈和cos(1318)rx线圈在pcb底部中的部分的长度相同。此外,通孔相对于设计的对称中心是对称的。在步骤1212中,定义正弦接收线圈迹线和余弦接收线圈迹线。在一些实施例中,使用一维模型来定义迹线。在步骤1214中,算法712计算不具有目标时的偏差。吉林单向传感器线圈传感器线圈用途,无锡东英电子有限公司。

金属目标与多个线圈中的每个线圈之间可以是不同的耦合效果。这些和其他因素可能导致位置定位系统的不准确的结果。因此,需要开发更好的设计传感器线圈的方法,其为位置感测提供更好的准确度。技术实现要素:在一些实施例中,提供了一种线圈设计系统。具体地,提出一种提供经优化的位置定位传感器线圈设计的方法。该方法包括:接收线圈设计;利用该线圈设计对位置确定进行仿真,以形成仿真性能;将仿真响应与规范进行比较以提供比较;以及基于仿真性能和性能规范之间的比较来修改线圈设计,以获得更新的线圈设计。下文结合附图讨论这些和其他实施例。附图说明图1a和图1b示出用于确定目标的位置的线圈系统。图2a、图2b、图2c、图2d和图2e示出在整个线圈系统上扫描金属目标时的线圈的响应。图3a和图3b示出线圈系统中的印刷电路板上的接收线圈的配置。图3c示出由线圈系统中的发射线圈生成的电磁场的非均一性。图3d和图3e示出由线圈系统中的线圈测量的场的差异。图4a示出测试位置定位系统的准确性的测试设备的框图。图4b示出诸如图4a所示的测试设备。图4c示出利用图4b所示的测试设备来测试位置定位系统。
算法700在步骤706中计算小位置误差,并且在步骤706、步骤708和步骤712中小化rx线圈的非理想性。利用在此优化之后获得的坐标,可以使用商业eda工具印刷pcb,如步骤710所示。本发明的实施例可用于产生用于位置定位系统的线圈设计,所述位置定位系统用于需要位置传感器技术、扭矩、扭矩角传感器(tas)的所有应用以及使用感应原理和在pcb上的线圈的所有其他应用。某些实施例的益处包括在两个上具有零偏差,这意味着达到理论极限零。从优化线圈之前出现的%fs-3%fs的起点获得%fs的误差(提高6倍)可以实现。此外,如果误差减小得足够好,则不需要线性化方法或校准方法。此外,可以减少用于产生可行的线圈设计的试错的次数,提供缩短的产品推向市场的时间。图8a和图8b示出pcb(为了清楚起见未示出)上的线圈布局800的示例,其可以用作如图7a所示的算法700的输入。在一些情况下,算法700将修改根据算法720所产生的经优化的线圈设计,以优化线圈布局800的准确性。图8a示出线圈布局800,而图8b示出线圈布局800的平面图,其将迹线重叠在pcb的顶侧和底侧上。如图8a和图8b所示,线圈设计800包括发射线圈802,其可以包括多个环路,并且还可以包括穿过pcb的通孔。换向传感器线圈,无锡东英电子有限公司。

样条函数或任何其他插值函数可用于链接一维路径以形成发射线圈802和接收线圈804及接收线圈806的形状。通过应用合适的函数可以更高效地实现接收线圈的变形。例如,在旋转传感器中,该函数将是半径的函数。在步骤1102中,在算法712中输入和接收当前线圈设计布局、仿真结果以及在一些情况下在步骤706中提供的比较。然后可以使用非线性编程求解器来找到使给定目标函数小化的发射线圈802和接收线圈804及接收线圈806的形状。目标函数由三部分形成,如图11所示。在步骤1103中,建立如图14所示的外部阱1402和外部阱1404的宽度,以小化没有目标时的偏差。在步骤1104中,将检测到的位置(即,电角度)与理想位置之间的均方根误差(rms)小化。这不会对电压vcos和vsin相对于位置的形状产生任何影响。在步骤1106中,算法712评估作为位置的函数的vcos和vsin的仿真值和具有相等幅度的两个正弦曲线之间的差的rms,以便约束输出电压的形状。在一些实施例中,经重新设计的接收线圈804和接收线圈806的形状可以在步骤1104和步骤1106两者中收敛。在一些实施例中,步骤1104和步骤1106可以使用元启发式优化求解器。然而,元启发式优化求解器往往很慢。因此,在一些实施例中。定制传感器线圈,无锡东英电子有限公司。吉林单向传感器线圈
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这样的系统中的金属目标124的实际位置可以从由接收线圈104的输出电压测量到的角位置以及接收线圈110和接收线圈112的拓扑得出。此外,如图1b所示,线圈110的拓扑和线圈112的拓扑被协调以提供对金属目标124的位置的指示。图2a示出金属目标124的0°位置,为了便于说明,余弦定向线圈110和正弦定向线圈112被分开。如图1b所示,正弦定向线圈112和余弦定向线圈110共同位于发射线圈106内。使用如图1a所示的磁场108,正弦定向线圈112的环路114、环路116和环路118被定位为使得每个环路中的电压之和抵消,从而使总vsin为0。如图2a所示,在没有金属目标124的情况下,环路114中的电压vc可以被表示为1/2,环路116中的电压(因为该环路中的电流与环路114和环路118中的电流相反)可以被表示为vd=-1,而环路118中的电压可以表示为ve=1/2。因此,线圈112中的电压为vsin=vc+vd+ve=0。因此,如果不存在金属目标124,则来自正弦定向线圈112的输出信号将为0。类似地,如果不存在金属目标124,则来自余弦定向环路110的输出信号也为0,这是因为由环路120中的磁场108生成的电压va=-1抵消了由环路122中的磁场108所生成的电压vb=1,使得vcos=va+vb=0。如上文所讨论的。常开传感器线圈量大从优
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