一种位置传感系统、获取位置传感信号的方法及电子设备与流程

[0001]
本申请涉及传感技术领域，更具体地说，涉及一种位置传感系统、获取位置传感信号的方法及电子设备。


背景技术：

[0002]
随着传感技术的不断发展，各类传感器的测量精确度也有着长足的进步，以位置或距离传感为例，传感器的精度已达微米量级。
[0003]
但在实际的应用过程中发现，当对于距离的传感精度要求在微米量级时，位置传感元件所处环境的细微变化均会对位置传感元件的测量精度造成不良影响。
[0004]
因此，如何消除位置传感元件所处环境的环境因素对于传感精度的不良影响成为本领域技术人员的研究方向之一。


技术实现要素：

[0005]
为解决上述技术问题，本申请提供了一种位置传感系统、获取位置传感信号的方法及电子设备，以实现消除位置传感元件所处环境的环境因素对于传感精度的不良影响的目的。
[0006]
为实现上述技术目的，本申请实施例提供了如下技术方案：
[0007]
一种位置传感系统，包括：信号处理模块、第一位置传感元件和至少一颗第二位置传感元件；其中，
[0008]
所述第一位置传感元件，受磁场的影响，用于响应预设信号的驱动下输出第一位置传感信号；
[0009]
所述第二位置传感元件，用于响应所述预设信号输出第二位置传感信号；
[0010]
所述信号处理模块，用于向所述第一位置传感元件和第二位置传感元件提供所述预设信号，并利用所述第一位置传感信号对至少一个所述第二位置传感元件输出的第二位置传感信号进行修正，根据至少一个修正后的第二位置传感信号，确定目标传感信号。
[0011]
可选的，所述信号处理模块包括：选择控制电路、可变增益放大器、采样保持电路、数字控制电路和电流源控制电路；其中，
[0012]
所述选择控制电路包括多个通道，所述多个通道与所述第一位置传感元件和至少一个所述第二位置传感元件一一对应，所述选择控制电路通过多个通道将第一位置传感元件和至少一个第二位置传感元件与所述可变增益放大器连接起来；
[0013]
所述可变增益放大器用于对所述第一位置传感元件和所述第二位置传感元件的输出信号进行放大，以获得放大后的第一位置传感信号和第二位置传感信号；
[0014]
所述采样保持电路用于将放大后的第一位置传感信号由模拟电压信号形式转换为数字信号形式，并传输到所述数字控制电路中；
[0015]
所述数字控制电路，用于控制所述电流源控制电路向所述第一位置传感元件和所述第二位置传感元件提供所述预设信号；和用于利用数字信号形式的第一位置传感信号对
至少一个数字信号形式的第二位置传感信号进行修正，根据至少一个修正后的第二位置传感信号，确定所述目标传感信号。
[0016]
可选的，所述数字控制电路还用于根据所述第一位置传感元件输出的第一位置传感信号，调节所述预设信号，以使所述第一位置传感元件输出的第一位置传感信号的幅值为预设固定值。
[0017]
可选的，所述数字控制电路利用所述第一位置传感信号对至少一个所述第二位置传感元件输出的第二位置传感信号进行修正具体用于，将所述第一位置传感信号代入第一预设公式中，以计算获得修正后的第二位置传感信号；
[0018]
所述第一预设公式包括：其中，v2表示修正后的第二位置传感信号，vout表示幅值为预设固定值的第一位置传感信号，a2表示所述信号处理模块对所述第二位置传感元件的放大倍数，a1表示所述信号处理模块对所述第一位置传感元件的放大倍数，b2表示所在磁场对所述第二位置传感元件提供的磁场强度，b1表示所在磁场对所述第一位置传感元件提供的磁场强度。
[0019]
可选的，当所述第二位置传感元件的数量大于1个，且修正后的第二位置传感信号的数量大于1个时，所述数字控制电路根据至少一个修正后的第二位置传感信号，确定目标传感信号具体用于，将任意一个修正后的第二位置传感信号确定为所述目标传感信号。
[0020]
可选的，当所述第二位置传感元件的数量大于1个，且修正后的第二位置传感信号的数量大于1个时，所述数字控制电路根据至少一个修正后的第二位置传感信号，确定目标传感信号具体用于，将所有修正后的第二位置传感信号的平均值确定为所述目标传感信号。
[0021]
可选的，所述数字控制电路还用于镜像所述预设信号，并将镜像获得的所述预设信号分别传输给所述第一位置传感元件和所述第二位置传感元件。
[0022]
可选的，所述预设信号包括预设电流信号或预设电压信号。
[0023]
可选的，所述选择控制电路和所述采样保持电路在同一时钟下工作。
[0024]
可选的，所述数字控制电路还用于根据所述目标传感信号确定目标位置信息。
[0025]
一种获取位置传感信号的方法，应用于包括第一位置传感元件和至少一颗第二位置传感元件的位置传感系统，所述获取位置传感信号的方法包括：
[0026]
获取所述第一位置传感元件响应预设信号输出的第一位置传感信号；
[0027]
获取所述第二位置传感元件响应所述预设信号输出的第二位置传感信号；
[0028]
利用所述第一位置传感信号对至少一个所述第二位置传感元件输出的第二位置传感信号进行修正，根据至少一个修正后的第二位置传感信号，确定目标传感信号。
[0029]
可选的，所述利用所述第一位置传感信号对至少一个所述第二位置传感元件输出的第二位置传感信号进行修正包括：
[0030]
将所述第一位置传感信号代入第一预设公式中，以计算获得修正后的第二位置传感信号；
[0031]
所述第一预设公式包括：其中，v2表示修正后的第二位置传感信号，vout表示幅值为预设固定值的第一位置传感信号，a2表示所述信号处理模块对所
述第二位置传感元件的放大倍数，a1表示所述信号处理模块对所述第一位置传感元件的放大倍数，b2表示所在磁场对所述第二位置传感元件提供的磁场强度，b1表示所在磁场对所述第一位置传感元件提供的磁场强度。
[0032]
可选的，当所述第二位置传感元件的数量大于1个，且修正后的第二位置传感信号的数量大于1个时，所述根据至少一个修正后的第二位置传感信号，确定目标传感信号包括：
[0033]
将任意一个修正后的第二位置传感信号确定为所述目标传感信号。
[0034]
可选的，当所述第二位置传感元件的数量大于1个，且修正后的第二位置传感信号的数量大于1个时，所述根据至少一个修正后的第二位置传感信号，确定目标传感信号包括：
[0035]
将所有修正后的第二位置传感信号的平均值确定为所述目标传感信号。
[0036]
一种电子设备，包括：如上述任一项所述的位置传感系统和用于提供磁场的磁石。
[0037]
从上述技术方案可以看出，本申请实施例提供了一种位置传感系统、获取位置传感信号的方法及电子设备，其中，所述位置传感系统中设置有第一位置传感元件和至少一颗第二位置传感元件，所述第一位置传感元件响应预设信号输出的第一位置传感信号可用作对于第二位置传感元件输出的第二位置传感信号的修正信号，以使所述信号处理模块可以利用所述第一位置传感信号对至少一个所述第二位置传感元件输出的第二位置传感信号进行修正，并根据至少一个修正后的第二位置传感信号，确定目标传感信号，以消除位置传感元件所处环境的环境因素对最终获得的位置传感信号的不良影响，有利于提高所述位置传感系统获取的位置传感信号的精度。
附图说明
[0038]
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0039]
图1为本申请的一个实施例提供的一种位置传感系统的结构示意图；
[0040]
图2为本申请的另一个实施例提供的一种位置传感系统的结构示意图；
[0041]
图3为本申请的一个实施例提供的一种获取位置传感信号的方法的流程示意图；
[0042]
图4为本申请的另一个实施例提供的一种获取位置传感信号的方法的流程示意图；
[0043]
图5为本申请的又一个实施例提供的一种获取位置传感信号的方法的流程示意图；
[0044]
图6为本申请的再一个实施例提供的一种获取位置传感信号的方法的流程示意图。
具体实施方式
[0045]
正如背景技术中所述，当位置或距离的传感精度在微米量级时，位置传感元件所处环境的环境因素的变化对位置传感元件的传感精度会造成很大影响。以霍尔元件和可变
增益放大器等器件组成的位置传感系统为例，在该系统中，霍尔元件在某一驱动电流下的灵敏度、系统中可变增益放大器的放大倍数以及磁石为所述霍尔元件提供的磁场强度均与所述霍尔元件输出的信号正相关，不难发现的是，其中霍尔元件在某一驱动电流下的灵敏度与环境温度相关，磁石为所述霍尔元件提供的磁场强度与磁石和霍尔元件之间的角度相关，这些环境因素均会给霍尔元件的最终输出信号带来负面影响。
[0046]
为了消除该影响，本申请实施例提供了一种位置传感系统，包括：信号处理模块、第一位置传感元件和至少一颗第二位置传感元件；其中，
[0047]
所述第一位置传感元件，受磁场的影响，用于响应预设信号输出第一位置传感信号；
[0048]
所述第二位置传感元件，用于响应所述预设信号输出第二位置传感信号；所述预设信号包括预设电流信号或预设电压信号；
[0049]
所述信号处理模块，用于向所述第一位置传感元件和第二位置传感元件提供所述预设信号，并利用所述第一位置传感信号对至少一个所述第二位置传感元件输出的第二位置传感信号进行修正，根据至少一个修正后的第二位置传感信号，确定目标传感信号。
[0050]
所述位置传感系统中设置有第一位置传感元件和至少一颗第二位置传感元件，所述第一位置传感元件响应预设信号输出的第一位置传感信号可用作对于第二位置传感元件输出的第二位置传感信号的修正信号，以使所述信号处理模块可以利用所述第一位置传感信号对至少一个所述第二位置传感元件输出的第二位置传感信号进行修正，并根据至少一个修正后的第二位置传感信号，确定目标传感信号，以消除位置传感元件所处环境的环境因素对最终获得的位置传感信号的不良影响，有利于提高所述位置传感系统获取的位置传感信号的精度。
[0051]
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0052]
本申请实施例提供了一种位置传感系统，如图1所示，包括：信号处理模块30、第一位置传感元件10和至少一颗第二位置传感元件20；其中，
[0053]
所述第一位置传感元件10，用于响应预设信号输出第一位置传感信号；
[0054]
所述第二位置传感元件20，用于响应所述预设信号输出第二位置传感信号；所述预设信号包括预设电流信号或预设电压信号；
[0055]
所述信号处理模块30，用于向所述第一位置传感元件10和第二位置传感元件20提供所述预设信号，并利用所述第一位置传感信号对至少一个所述第二位置传感元件20输出的第二位置传感信号进行修正，根据至少一个修正后的第二位置传感信号，确定目标传感信号。
[0056]
附图1中还示出了用于提供磁场的磁石40。为了保证第一位置传感元件10输出的第一位置传感信号对于所述第二位置传感元件20输出的第二位置传感信号的修正效果，可选的，所述第一位置传感元件10与所述第二位置传感元件20为型号相同，且参数相同的位置传感元件，以保证环境因素对于第一位置传感信号的影响方向与对于所述第二位置传感信号的影响方向相同(例如均为正相关或均为负相关)。可选的，所述第一位置传感元件10
和第二位置传感元件20可以均为霍尔元件，此时，能够对所述第一位置传感元件10和第二位置传感元件20的输出信号产生影响的环境因素主要包括环境温度，磁石40与位置传感元件之间的角度，其中，环境温度主要影响所述信号处理模块30对于第一位置传感元件10和第二位置传感元件20输出的模拟信号的放大倍数，磁石40与第一位置传感元件10之间的角度主要影响磁石40在第一位置传感元件10处产生的磁场强度，磁石40与第二位置传感元件20之间的角度主要影响磁石40在第二位置传感元件20处产生的磁场强度。
[0057]
另外，驱动所述第一位置传感元件10和第二位置传感元件20工作的预设信号也可由所述信号处理模块30提供，即在本申请的一个实施例中，所述信号处理模块30还用于根据所述第一位置传感元件10输出的第一位置传感信号，调节所述预设信号，以使所述第一位置传感元件10输出的第一位置传感信号的幅值为预设固定值。
[0058]
参考图2，图2示出了一种可行的信号处理模块30的结构，所述信号处理模块30包括选择控制电路、可变增益放大器、采样保持电路、电流源控制电路和数字控制电路；其中，所述选择控制电路包括多个通道，所述多个通道与所述第一位置传感元件和至少一个所述第二位置传感元件一一对应，所述选择控制电路通过多个通道将第一位置传感元件10和至少一个第二位置传感元件20与可变增益放大器连接起来，所述选择控制电路的每个通道对应于一个位置传感元件(第一位置传感元件10或第二位置传感元件20)，可变增益放大器用于对第一位置传感元件10和第二位置传感元件20的输出信号进行放大，以获得放大后的第一位置传感信号和第二位置传感信号，放大后的第一位置传感信号和第二位置传感信号为模拟电压信号，经过采样保持电路将放大后的第一位置传感信号由模拟电压信号形式转换为数字信号形式，并传输到所述数字控制电路中，通过数字控制电路调节电流源控制电路为第一位置传感元件10提供的预设信号的幅值大小，可以将所述第一位置传感元件10的输出信号(第一位置传感信号)的幅值调整为预设固定值，保留此时的预设信号的大小，并通过所述电流源控制电路将所述预设信号镜像到第二位置传感器所在的支路，使得所述预设信号驱动所述第二位置传感器。同时所述数字控制电路利用数字信号形式的第一位置传感信号对至少一个数字信号形式的第二位置传感信号进行修正，根据至少一个修正后的第二位置传感信号，确定所述目标传感信号。在确定了所述目标传感信号后，所述数字控制电路还可根据所述目标传感信号确定目标位置信息，以根据所述目标位置信息进行后续应用。
[0059]
可选的，在本实施例中，选择控制电路和采样保持电路在同一时钟下工作，在同一时钟下工作的选择控制电路和采用保持电路可以保持时钟同步，有利于减少采样保持电路输出信号的毛刺，提高整个系统稳定性和信号处理精度。
[0060]
所述预设信号包括预设电流信号，假设在某一时刻，所述预设电流信号为i1，可变增益放大器对于第一位置传感元件10的预设电流信号的放大倍数为ki1，对于第二位置传感元件20的预设电流信号的放大倍数也为ki1，磁石40在第一位置传感元件10所在位置处产生的磁场强度为b1，磁石40在第二位置传感元件20所在位置处产生的磁场强度为b2，则有第一位置传感元件10输出的第一位置传感信号经过可变增益放大器放大后为：v1＝a1
×
ki1
×
b1＝vout(1)，其中，vout表示幅值为预设固定值的第一位置传感信号，通过调整预设电流大小，可以使得经过可变增益放大器后的信号v1为固定电压信号vout；第二位置传感元件20经过可变增益放大器放大后的第二位置传感信号为v2＝a2
×
ki1
×
b2(2)。由公式(1)可得：ki1＝vout/a1/b1(3)；将公式(3)代入公式(2)，即可获得可用于对第二位置传感
信号进行修正的第一预设公式：
[0061]
即可选的，所述数字控制电路利用所述第一位置传感信号对至少一个所述第二位置传感元件20输出的第二位置传感信号进行修正具体为，将所述第一位置传感信号代入第一预设公式中，以计算获得修正后的第二位置传感信号；
[0062]
所述第一预设公式包括：其中，v2表示修正后的第二位置传感信号，vout表示幅值为预设固定值的第一位置传感信号，a2表示所述信号处理模块30对所述第二位置传感元件20输出的模拟信号的放大倍数(具体为可变增益放大器对第二位置传感元件20输出的模拟信号的放大倍数)，a1表示所述信号处理模块30对所述第一位置传感元件10输出的模拟信号的放大倍数(具体为可变增益放大器对第一位置传感元件10输出的模拟信号的放大倍数)，b2表示所在磁场对所述第二位置传感元件20提供的磁场强度，b1表示所在磁场对所述第一位置传感元件10提供的磁场强度。
[0063]
下面对所述数字控制电路的具体工作过程进行说明，在本申请的一个实施例中，所述信号处理模块30在获得所述第一位置传感信号后，任意选取一个例如随机选取一个所述第二位置传感元件20，并对选取的第二位置传感元件20输出的第二位置传感信号进行修正，将该修正后的第二位置传感信号确定为位置传感信号进行输出。
[0064]
在本申请的其他实施例中，所述数字控制电路还可以在获得所述第一位置传感信号后，对两个或两个以上的所述第二位置传感元件20输出的第二位置传感信号均进行修正(即当所述第二位置传感元件20的数量大于1个，且修正后的第二位置传感信号的数量大于1个时)，所述信号处理模块30可以将任意一个修正后的第二位置传感信号确定为所述目标传感信号(即所述信号处理模块30根据至少一个修正后的第二位置传感信号，确定目标传感信号具体用于，将任意一个修正后的第二位置传感信号确定为所述目标传感信号)，另外所述信号处理模块30还可以将所有修正后的第二位置传感信号的平均值确定为所述目标传感信号(即所述信号处理模块30根据至少一个修正后的第二位置传感信号，确定目标传感信号具体用于，将所有修正后的第二位置传感信号的平均值确定为所述目标传感信号。)
[0065]
下面对本申请实施例提供的获取位置传感信号的方法进行描述，下文描述的获取位置传感信号的方法可与上文描述的位置传感系统相互对应参照。
[0066]
相应的，本申请实施例提供了一种获取位置传感信号的方法，应用于包括第一位置传感元件和至少一颗第二位置传感元件的位置传感系统，如图3所示，所述获取位置传感信号的方法包括：
[0067]
s101：获取所述第一位置传感元件响应预设信号输出的第一位置传感信号；
[0068]
s102：获取所述第二位置传感元件响应所述预设信号输出的第二位置传感信号；
[0069]
s103：利用所述第一位置传感信号对至少一个所述第二位置传感元件输出的第二位置传感信号进行修正，根据至少一个修正后的第二位置传感信号，确定目标传感信号。
[0070]
可选的，参考图4，所述利用所述第一位置传感信号对至少一个所述第二位置传感元件输出的第二位置传感信号进行修正包括：
[0071]
s1031：将所述第一位置传感信号代入第一预设公式中，以计算获得修正后的第二位置传感信号；
[0072]
所述第一预设公式包括：其中，v2表示修正后的第二位置传感信号，vout表示幅值为预设固定值的第一位置传感信号，a2表示所述信号处理模块对所述第二位置传感元件输出的模拟信号的放大倍数(具体为可变增益放大器对第二位置传感元件输出的模拟信号的放大倍数)，a1表示所述信号处理模块对所述第一位置传感元件的放大倍数，b2表示所在磁场对所述第二位置传感元件提供的磁场强度，b1表示所在磁场对所述第一位置传感元件提供的磁场强度。
[0073]
可选的，当所述第二位置传感元件的数量大于1个，且修正后的第二位置传感信号的数量大于1个时，参考图5，所述根据至少一个修正后的第二位置传感信号，确定目标传感信号包括：
[0074]
s1032：将任意一个修正后的第二位置传感信号确定为所述目标传感信号。
[0075]
可选的，当所述第二位置传感元件的数量大于1个，且修正后的第二位置传感信号的数量大于1个时，参考图6，所述根据至少一个修正后的第二位置传感信号，确定目标传感信号包括：
[0076]
s1033：将所有修正后的第二位置传感信号的平均值确定为所述目标传感信号。
[0077]
相应的，本申请实施例还提供了一种电子设备，包括如上述任一实施例所述的位置传感系统，相对应地，该电子设备还包括用于提供磁场的器件例如磁石。具体地，该电子设备可以是智能手机，平板电脑等，本发明实施例对此不作限定。
[0078]
综上所述，本申请实施例提供了一种位置传感系统、获取位置传感信号的方法及电子设备，其中，所述位置传感系统中设置有第一位置传感元件和至少一颗第二位置传感元件，所述第一位置传感元件响应预设信号输出的第一位置传感信号可用作对于第二位置传感元件输出的第二位置传感信号的修正信号，以使所述信号处理模块可以利用所述第一位置传感信号对至少一个所述第二位置传感元件输出的第二位置传感信号进行修正，并根据至少一个修正后的第二位置传感信号，确定目标传感信号，以消除位置传感元件所处环境的环境因素对最终获得的位置传感信号的不良影响，有利于提高所述位置传感系统获取的位置传感信号的精度。
[0079]
本说明书中各实施例中记载的特征可以相互替换或者组合，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
[0080]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。