具体实施方式

在详细地解释任何实施例之前，应理解，实施例的应用不限于在以下说明中阐述或在附图中示出的构造细节和组件布置结构。其它实施例也是可能的，并且所述和/或所示的实施例能够以各种方式实践或实现。

图1A至图1D示出了磁性位置传感器10的一个实施例，该磁性位置传感器10包括磁体12，该磁体12位于被间隙16分开的第一磁性棒14a和第二磁性棒14b上方。第一磁性棒14a和第二磁性棒14b可以形成单个轨道14。在该示例中，第一磁性棒14a和第二磁性棒14b基本为直线形的。在一些实施例中，第一磁性棒14a和第二磁性棒14b各自均具有550mm的长度，11mm的宽度，以及2mm的高度。在一些实施例中，第一磁性棒14a和第二磁性棒14b由选自由传导材料，磁阻材料，铁磁材料以及铁质材料组成的组中的至少一种材料组成。

如图1B中所示，第一磁性棒14a包括被第一磁性棒14a的长度L_FR分开的第一端18a和第二端20a。第一轴线22a与第一端18a和第二端20a的中心C_F相交。第二磁性棒14b包括被第二磁性棒14b的长度L_SR分开的第三端18b和第四端20b。第二轴线22b与第三端18b和第四端20b的中心C_S相交。间隙16由第一端18a和第三端18b之间的第一距离或宽度W1以及第二端20a和第四端20b之间的第二距离或宽度W2限定。在一些实施例中，第一距离W1可以约为1.5mm。在一些实施例中，第二距离W2可以约为20.6mm。由于间隙16，所以第一磁性棒14a和第二磁性棒14b可以形成基本“V”形状，因为间隙16的宽度从第一距离W1线性地增大到第二距离W2。在一些实施例中，第一磁性棒14a和第二磁性棒14b由以图1B中θ表示的角度分开。在一些实施例中，角度θ约为1度。

在一些实施例中，磁体12位于第一磁性棒14a和第二磁性棒14b上方，以便磁体12沿着轨道14移动。在一些实施例中，磁体12具有21.5mm的长度，11.0mm的宽度，2.0mm的高度。磁体12可以与轨道14分开竖直间隙G_v。竖直间隙G_v可以为例如约0.5mm至1.0mm。在移动时，磁体12可以沿着轨道14的中心移动，如中心轴线24所示。中心轴线24与由第一端18a和第三端18b产生的第一距离的中心相交，并且与由第二端20a和第四端20b产生的第二距离的中心相交。当磁体12沿着轨道14移动时，由磁体12产生的磁通量可能会受到第一磁性棒14a和第二磁性棒14b的影响。在一些实施例中，磁体12相对于轨道14移动，并且轨道14保持静止。在其它实施例中，磁体12是静止的，并且轨道14相对于磁体12移动。

在一些实施例中，磁性位置传感器10包括第一磁性传感器30，第二磁性传感器32可通信地耦合至磁体12。第一磁性传感器30和第二磁性传感器32可以是例如被配置用以检测磁通量的霍尔传感器。第一磁性传感器30可以例如位于第一端18a和第三端18b之间。在一些实施例中，第一磁性传感器30连接到磁性位置传感器10或磁性位置传感器10所位于的设备的主体或设备底板(未示出)。在一些实施例中，第二磁性传感器32可以例如位于轨道14下方和中心轴线24上。在一些实施例中，第二磁性传感器32可以耦合至磁体12，使得第二磁性传感器32在磁体12下方行进并且甚至与磁体12基本一起行进。

在一些实施例中，当磁体12沿着轨道14移动时，第一磁性传感器30和轨道14是静止的。例如，第一磁性传感器30可以耦合到轨道14。在一些实施例中，第二磁性传感器32和磁体12在轨道14与所耦合的第一磁性传感器30一起在第二磁性传感器32和磁体12之间移动时是静止的。在一些实施例中，仅第一磁性传感器30被磁性位置传感器10利用或存在于磁性位置传感器10中。在其它实施例中，仅第二磁性传感器32被磁性位置传感器10利用或存在于磁性位置传感器10中。在一些实施例中，第一磁性传感器30和第二磁性传感器32两者均被磁性位置传感器10利用或存在于磁性位置传感器10中。例如，当第二磁性传感器32和磁体12沿着轨道14移动时，第一磁性传感器30可以是静止的。

图2示出了在磁体12相对于轨道14移动时轨道14所经受的磁通量。例如，在图像200中，磁体12在位置P1处，大约位于第一端18a和第三端18b处。磁场在第一端18a和第三端18b处最强。因而，在位置P1中，第一磁性传感器30和第二磁性传感器32经受相对于位置P2、P3和P4最强的磁通量(例如，高水平的磁通量或最大水平的磁通量)。

在图像202中，磁体12在位置P2处，位于沿着或穿过轨道14的大约1/3距离。在位置P2中，磁场在第一端18a和第三端18b处已经减小。因而，第一磁性传感器30经受较少的磁通量(例如，中等水平的磁通量)。在一些实施例中，第二磁性传感器32与磁体12一起行进。尽管第二磁性传感器32继续经受大量的磁通量，但是间隙16的尺寸的增大影响了磁场的方向。因而，第二磁性传感器32相对于位置P1经受更大的磁通量变化。

在图像204中，磁体12在位置P3处，位于沿着或穿过轨道14的大约2/3距离。在位置P3中，磁场在第一端18a和第三端18b处已经进一步减小。因而，第一磁性传感器30经受甚至更少的磁通量(例如，低水平的磁通量)。在一些实施例中，继续与磁体12一起行进的第二磁性传感器32由于增大尺寸的间隙16而经受更大的磁通量变化(相对于位置P2)。

在图像206中，磁体12在位置P4处，完全沿着或穿过轨道14位于第二端20a和第四端20b处。在位置P4中，第一磁性传感器30经受相对于位置P1、P2、P3和P4的最低水平磁通量。在一些实施例中，现在位于第二端20a和第四端20b处的第二磁性传感器32由于增大尺寸的间隙16而经受最大的磁通量变化(相对于位置P1、P2和P3)。

图3A至图3D示出了磁性位置传感器10的另一实施例，其中，磁性位置传感器10包括形成弯曲轨道62的第一弯曲磁性棒62a和第二弯曲磁性棒62b。弯曲轨道62可以是弧形、椭圆形、新月形、圆形或另一弯曲形状。在一些实施例中，如图3A中所示，第一弯曲磁性棒62a包括与第一磁性棒14a的相似的第一端70a和第二端72a。第一端70a和第二端72a分开距离L_FA，该距离L_FA由第一弯曲磁性棒62a的长度限定。在一些实施例中，第二弯曲磁性棒62b包括与第二磁性棒14b的相似的第三端70b和第四端72b。第三端70b和第四端72b分开距离L_SA，该距离L_SA由第二弯曲磁性棒62b的长度限定。

弯曲间隙68位于第一弯曲磁性棒62a和第二弯曲磁性棒62b之间。类似于间隙16，弯曲间隙68从第一弯曲磁性棒62a的第一端70a和第二弯曲磁性棒62b的第三端70b之间的第三距离或宽度W3增大到第一弯曲磁性棒62a的第二端72a和第二弯曲磁性棒62b的第四端72b之间的第四距离或宽度W4。在一些实施例中，第一弯曲磁性棒62a和第二弯曲磁性棒62b分开如图3A中以ω示出的角度。

另外，如图3B至图3D中所示，磁性位置传感器10包括基本上类似于磁体12的磁体60。第三磁性传感器64和第四磁性传感器66的功能分别类似于第一磁性传感器30和第二磁性传感器32的功能。磁体60可以被配置成沿着类似于中心轴线24的中心轴线74行进。

在一些实施例中，当磁体60穿过弯曲轨道62移动时，第三磁性传感器64和弯曲轨道62基本上是静止的。例如，第三磁性传感器64可以耦合到弯曲轨道62。在一些实施例中，当弯曲轨道62在磁体60和第四磁体传感器66之间移动时，磁体60和所耦合的第四磁性传感器66基本是静止的。在一些实施例中，仅第三磁性传感器64被磁性位置传感器10利用，或存在于磁性位置传感器10内。在一些实施例中，仅第四磁性传感器66被磁性位置传感器10利用，或存在于磁性位置传感器10内。在一些实施例中，第三磁性位置传感器64和第四磁性位置传感器66两者均被磁性位置传感器10利用，或存在于磁性位置传感器10内。例如，当第四磁性位置传感器66和磁体60沿着轨道62移动时，第三磁性位置传感器64可以是静止的。

图4示出了当磁体60相对于弯曲轨道62移动时弯曲轨道62所经受的磁通量。例如，在图像400中，磁体60大约位于位置P11处，或者分别位于第一弯曲磁性棒62a和第二弯曲磁性棒62b的第一端70a和第三端70b(例如，弯曲轨道62的起点)处。在位置P11处，磁场在弯曲轨道62的起点处最强。因而，在该位置中，第三磁性传感器64和第四磁性传感器66经受相对于位置P12和P13最大的磁通量。

在图像402中，磁体60位于位置P12，或者大约是穿过弯曲轨道62的1/2位置处。在位置P12中，磁场在弯曲轨道62的起点处已经减小。因而，第三磁性传感器64经受较少的磁通量(例如，中等水平的磁通量)。在一些实施例中，第四磁性传感器66与磁体60一起行进。尽管第四磁性传感器66继续经受大量的磁通量，但是弯曲间隙68的尺寸增大影响了磁场的方向。因而，第四磁性传感器66经受相对于位置P11更大的磁通量变化。

在图像404中，磁体60在位置P13处，大约在第一弯曲磁性棒62a的第二端72a和第二弯曲磁性棒62b的第四端72b(例如，弯曲轨道62的终点)处，完全穿过或沿着弯曲轨道62。因而，第三磁性传感器64经受相对于位置P12甚至更少的磁通量(例如，低水平的磁通量)。在一些实施例中，现在也位于弯曲轨道62的终点处的第四磁性传感器66由于增大尺寸的弯曲间隙68而经受相对于位置P11、P12和P13的最大磁通量变化。

在一些实施例中，轨道14和62的材料影响磁体12和60的磁场，并且因此，影响磁性传感器30、32、64和66所经受的磁通量。例如，与更通常称为碳钢的AISI钢1010相比，Mu金属具有高磁导率。不同的磁导率允许磁体12、60的磁通量密度发生不同的重定向。例如，高磁导率会吸引更多的磁通量密度，从而引起更多的磁通量集中在由轨道14、62形成的路径中。相比之下，较低的磁导率吸引较少的磁场，并且相反作用，类似于磁体本身。图5A至图5B示出了显示第一磁性传感器30所经受的磁通量的图表。在图5A中，轨道14由Mu金属构成。在图5B中，轨道14由AISI钢1010组成。图5C示出了显示当轨道62由选自由AISI钢1010、纯铁和Mu金属组成的组中所选的至少一种材料组成时第三磁传感器64所经受的磁通量的图表。因而，当实现磁性位置传感器10时，可考虑轨道14、62的材料。

应理解，可以针对传感器的特定应用来选择或选定角度θ。在一些实施例中，第一磁性棒14a和第二磁性棒14b之间的角度θ影响磁体12的磁场。因此，角度θ影响磁传感器30、32所经受的磁通量。类似地是，在一些实施例中，第一弯曲磁性棒62a和第二弯曲磁性棒62b之间的角度ω影响磁体60的磁场。因此，角度ω影响磁传感器64、66所经受的磁通量。如果所选择的θ或ω太小(例如，0.5度)，则轨道14、62中的相应的磁性棒可能会经受磁场交换，从而减少了相应的磁性传感器30、32、64、66所经受的磁通量密度。因而，可以选择角度θ或ω，使得磁体12、60产生期望的磁通量密度。

图6示出了根据一些实施例的包含磁性位置传感器10的系统600的方框图。在所示的示例中，系统600包括：温度传感器602；和电子控制器604，其被配置用以从磁性位置传感器10和温度传感器602接收信号。磁性位置传感器10被配置用以将指示磁体12、60的位置(例如，地点)的一个或多个磁性位置信号发送到电子控制器604。温度传感器602被配置用以基于从由环境温度和轨道14、62的温度组成的组中选择的至少一个温度将一个或多个温度信号发送到电子控制器504。在一些实施例中，电子控制器604可以基于所述一个或多个温度信号和从磁性位置传感器10接收的所述一个或多个磁性位置信号而将输出信号输出到外部设备。在一些实施例中，电子控制器604可以将系统软件和硬件诊断故障代码输出到外部设备。诊断故障代码可以被与来自磁性位置传感器10的磁性位置信号和来自温度传感器602的温度信号分开地传输或者一起传输。在一些实施例中，磁性位置传感器10在带有或不带有嵌入的诊断故障代码的情况下将一个或多个磁性位置信号直接传输到外部设备。

图7示出了电子控制器604(例如，计算机，微控制器，微处理器，电子处理器或类似设备或设备组)的方框图。在所示的实施例中，电子控制器604包括电子处理器700，存储器708，输入设备710和输出设备712。电子处理器700、存储器708、输入设备710和输出设备712以及连接到电子控制器604的各种模块或电路通过一个或多个控制和/或数据总线连接。存储器708包括程序存储区域和数据存储区域。程序存储区域和数据存储区域可以包括不同类型的存储器708的组合，诸如机器可读非暂时性存储器，只读存储器(“ROM”)，随机存取存储器(“RAM”)(例如，动态RAM[“DRAM”]，同步DRAM[“SDRAM”]等)，电可擦除可编程只读存储器(“EEPROM”)，闪存，硬盘，SD卡或其它合适的磁性、光学、物理或电子存储设备。电子处理器700连接到存储器708，并且执行能够被存储在存储器708的RAM(例如，在执行期间)、存储器708的ROM(例如，在大体永久基础上)或其它非暂时性计算机可读介质中的软件指令。用于系统600的过程和方法所包括的软件可以被存储在电子控制器604的存储器708中。软件可以包括固件，一个或多个应用程序，程序数据，滤波器，规则，一个或多个程序模块，以及其它可执行指令。电子控制器604被配置用以从存储器708中检索并执行尤其是与本文所述的控制过程和方法有关的指令。在其它构造中，电子控制器604包括附加的、更少的或不同的组件。

磁性位置传感器10的组件(例如，轨道14和62)的电气和(电)磁特性(例如，磁导率)可以取决于温度。因而，磁传感器30、32、64和66所经受的磁通量也可以取决于温度。在一些实施例中，电子控制器604被配置用以基于一个或多个磁性位置信号以及所述一个或多个温度信号来确定磁体12、60的位置。

例如，图8示出了由电子控制器604执行的用于确定磁体的位置的方法800的方框图。在方框802，电子控制器604从磁性位置传感器10接收一个或多个磁性位置信号。所述一个或多个磁性位置信号可以例如是第一磁性传感器30、第二磁性传感器32，或者第一磁性传感器30和第二磁性传感器32的组合所经受的磁通量。在一些实施例中，所述一个或多个磁性位置信号可以表示第三磁性传感器64、第四磁性传感器66，或者第三磁性传感器64和第四磁性传感器66的组合所经受的磁通量。

在方框804，电子控制器604从温度传感器602接收一个或多个温度信号。温度信号可以表示环境温度，磁性位置传感器10的组件(诸如轨道14、62)的温度，或者环境温度和磁性位置传感器10的组件的温度的组合。在方框806，电子控制器604基于所述一个或多个磁性位置信号和所述一个或多个温度信号确定磁体12、60的位置。在一些实施例中，电子控制器604将磁体12、60的位置传输到外部设备。在传输之前，磁体12、60的位置可以使用滤波器(例如，低通滤波器，高通滤波器等)进行调节，并且可以被转换成数字格式等。在一些实施例中，输出信号的线性化可以在传输到外部设备之前由磁性传感器10、电子控制器604或磁性传感器10和电子控制器604的某种组合来执行。

水位传感器示例

水位检测是磁性位置传感器10的许多应用之一。在一个示例中，水箱包括四个潜在水位(例如，水位1，水位2，水位3和水位4)。在一些实施例中，水位1是低水位(1/4)，水位2是中等水位(1/2)，水位3是高水位(3/4)，水位4是满箱(1)。水箱可以包括例如被构造用以保持水的储水器和被构造用以允许水进入和离开储水器的一个或多个开口。磁性位置传感器10可以例如附接到储水器的一侧，使得第一端18a和第三端18b位于储水器的底部，并且使得第二端20a和第四端20b位于储水器的顶部。另外，磁体12连接至浮力浮子或以其它方式结合于浮力浮子中，使得磁体12的物理位置对应于被容纳在储水器内的水的顶表面的物理水位。

参考图2，当储水器处于水位1的水位时，磁性位置传感器10所经受的磁通量可以是例如由图像200所示的磁通量。当储水器处于水位2的水位时，磁性位置传感器10所经受的磁通量可以是例如由图像202所示的磁通量。当储水器处于水位3的水位时，磁性位置传感器10所经受的磁通量可以是例如由图像204所示的磁通量。当储水器处于水位4的水位时，磁性位置传感器10所经受的磁通量可以是例如由图像206所示的磁通量。

电子控制器604从磁性位置传感器10接收一个或多个磁性位置信号。在一些实施例中，电子控制器604还从温度传感器602接收指示水的温度的一个或多个温度信号。基于所述一个或多个磁性位置信号和所述一个或多个温度信号，电子控制器604确定储存在水箱的储水器内的水的水位。

因而，实施例尤其提供了磁性位置传感器。在所附权利要求书中阐述了各种特征和优点。