本發(fā)明涉及一種傳感器，特別涉及一種電磁感應(yīng)式扭矩角度傳感器。

背景技術(shù)：

機動車的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要由扭矩角度傳感器、車速傳感器、電子主控器、減速機、電動機、機械轉(zhuǎn)向器構(gòu)成，其中扭矩角度傳感器是電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的核心部分，扭矩信號為ECU控制電機提供合適的輔助扭矩提供依據(jù)，方向盤扭矩信號反映當(dāng)前方向盤的絕對位置，可用于方向盤自動回正、智能泊車、自動導(dǎo)航等功能，其測量的角度差的準(zhǔn)確性對整個電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)有著重要的影響。

傳統(tǒng)的EPS系統(tǒng)中扭矩傳感器和轉(zhuǎn)角傳感器是分立安裝的，主要包括接觸式傳感器、霍爾式傳感器以及電感式傳感器三種，接觸式EPS傳感器多為僅帶有扭矩測量功能，傳感器的壽命短；霍爾式EPS傳感器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且成本高，對外界磁場的干擾表現(xiàn)的較為敏感；電感式EPS傳感器沒有集成方向盤轉(zhuǎn)角測量信號，因此亟需提供一種能夠同時集成測量方向盤角度信號功能和測量扭矩信號功能的扭矩角度傳感器。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種電磁感應(yīng)式扭矩角度傳感器，本發(fā)明集成了測量方向盤角度信號功能和測量扭矩信號功能，且本發(fā)明大大地增強了抗干擾能力、具備結(jié)構(gòu)緊湊、角度測量的精度高、成本低廉、可批量生產(chǎn)的特點。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)措施：

一種電磁感應(yīng)式扭矩角度傳感器包括一個PCB板，套設(shè)在輸入軸上的輸入轉(zhuǎn)子以及套設(shè)在輸出軸上的輸出轉(zhuǎn)子，所述輸入軸與輸出軸之間通過扭桿相連；

所述PCB板上設(shè)置至少一組信號處理電路，所述信號處理電路包括輸入軸信號采集單元與輸出軸信號采集單元以及信號處理單元，所述輸入軸信號采集單元的輸入端連接來自輸入軸的第一轉(zhuǎn)角，輸入軸信號采集單元的輸出端輸出第一角度信號，所述輸出軸信號采集單元的輸入端連接來自輸出軸的第二轉(zhuǎn)角，輸出軸信號采集單元的輸出端輸出第二角度信號，所述輸入軸信號采集單元、輸出軸信號采集單元的輸出端還分別輸出第一角度信號、第二角度信號至信號處理單元的輸入端，所述信號處理單元的輸出端輸出扭矩信號；

所述輸入軸信號采集單元和輸出軸信號采集單元分別分布于所述PCB板的不同層面上，且輸入軸信號采集單元所在的層面與輸出軸信號采集單元所在的層面之間的層面上設(shè)置有至少一個與輸入軸信號采集單元和輸出軸信號采集單元相適配的抗干擾層，所述抗干擾層用于削弱輸入軸信號采集單元與輸出軸信號采集單元之間的電磁干擾。

優(yōu)選的，所述抗干擾層在PCB板所處平面上的投影形成封閉的圓環(huán)。

優(yōu)選的，所述抗干擾層設(shè)置為兩層，每一層所述抗干擾層均包括等間距的沿圓周方向均勻排布的金屬材質(zhì)的格柵，兩層所述抗干擾層分別分布在PCB板中間的兩個層面上，且均與輸入軸信號采集單元、輸出軸信號采集單元之間同軸設(shè)置。

優(yōu)選的，所述抗干擾層在PCB板所處平面上的投影形成間隙盡可能小的沿圓周方向均勻排布的格狀條。

優(yōu)選的，所述抗干擾層設(shè)置為一層，抗干擾層包括等間距的沿圓周方向均勻排布的金屬材質(zhì)的格柵，所述抗干擾層設(shè)置在PCB板中間的層面上，且與輸入軸信號采集單元、輸出軸信號采集單元之間同軸設(shè)置。

優(yōu)選的，所述抗干擾層設(shè)置為兩層，每一層所述抗干擾層均包括等間距的沿圓周方向均勻排布的金屬材質(zhì)的格柵，兩層所述抗干擾層分別設(shè)置在PCB板中間的兩個層面上，且均與輸入軸信號采集單元、輸出軸信號采集單元之間同軸設(shè)置。

優(yōu)選的，所述PCB板上設(shè)置輸入軸信號采集單元與輸出軸信號采集單元共用的激勵線圈，或輸入軸信號采集單元與輸出軸信號采集單元中各自設(shè)置有激勵線圈，所述輸入軸信號采集單元還包括輸入軸線圈，所述輸出軸信號采集單元還包括輸出軸線圈；所述輸入軸線圈和輸出軸線圈繞線結(jié)構(gòu)相同，二者均至少設(shè)置為第一接收線圈和第二接收線圈；

所述激勵線圈采用中間抽頭方式繞制，即為激勵線圈設(shè)置為依次串聯(lián)的第一激勵線圈和第二激勵線圈，所述第一激勵線圈和第二激勵線圈分別設(shè)置在接收線圈的內(nèi)外兩側(cè)或同一側(cè)，若第一激勵線圈和第二激勵線圈分別設(shè)置在接收線圈的內(nèi)外兩側(cè)，則第一激勵線圈和第二激勵線圈的旋繞方向相反，若第一激勵線圈和第二激勵線圈設(shè)置在接收線圈的同一側(cè)，則第一激勵線圈和第二激勵線圈的旋繞方向相同；

所述第一激勵線圈和第二激勵線圈的旋繞圈數(shù)相同；

所述第一激勵線圈、第二激勵線圈、第一接收線圈、第二接收線圈均沿圓周方向環(huán)繞排布，且均同軸設(shè)置；

單個接收線圈的繞線軌跡在PCB板所處平面上的投影形成若干依次相連的閉合回路，且相鄰的閉合回路圍設(shè)的格柵的面積相等，且第一接收線圈和第二接收線圈在PCB板所處平面上的投影均布置于所述格柵圍成圓環(huán)的內(nèi)部；

所述第一接收線圈和第二接收線圈之間以同軸設(shè)置的軸心為圓心并旋轉(zhuǎn)偏差一定角度設(shè)置；

所述輸入轉(zhuǎn)子、輸出轉(zhuǎn)子、輸入軸線圈、輸出軸線圈、激勵線圈、輸入軸、輸出軸均以扭桿為軸而同軸設(shè)置。

優(yōu)選的，所述輸入軸上還套設(shè)有與輸入轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置的主動齒輪，所述主動齒輪的旁側(cè)設(shè)置有與主動齒輪相嚙合的從動齒輪，所述主動齒輪與從動齒輪的軸線相平行，且主動齒輪的齒數(shù)多于從動齒輪的齒數(shù)；

所述PCB板靠近輸入軸的一側(cè)安裝有霍爾傳感器，所述從動齒輪的正下方還設(shè)置有磁鐵，所述霍爾傳感器位于磁鐵的正下方，且所述磁鐵、從動齒輪、霍爾傳感器之間均同軸設(shè)置；

所述霍爾傳感器采集的霍爾角度信號與第一角度信號通過游標(biāo)算法得到方向盤轉(zhuǎn)角信號。

優(yōu)選的，所述輸入軸信號采集單元包括第一芯片，所述第一芯片的引腳1接地，第一芯片的引腳2連接第一電阻的一端、第一角度信號以及信號處理單元的輸入端，所述第一電阻的另一端連接電源，所述第一芯片的引腳3連接第四電阻的一端，所述第四電阻的另一端接地，第一芯片的引腳4連接第四電容的一端以及電源，所述第四電容的另一端接地，第一芯片的引腳5連接第三電容的一端并接基準(zhǔn)電源，所述第三電容的另一端連接第一芯片的引腳6、引腳7并接地，所述第一芯片的引腳8、引腳10分別連接第三電感的一端、第四電感的一端，所述第三電感的另一端和第四電感的另一端均接地，所述第一芯片的引腳9懸空放置，所述第一芯片的引腳11連接第二電阻的一端與第三電阻的一端，所述第二電阻的另一端接基準(zhǔn)電源，所述第一芯片的引腳12連接第二電容的一端、第二電感的一端以及輸出軸信號采集單元的一端，第一芯片的引腳13連接第一電容的一端、第一電感的一端以及輸出軸信號采集單元的一端，所述第二電容的另一端、第一電容的另一端以及第三電阻的另一端均接地，所述第一芯片的引腳14連接第五電容的一端，所述第五電容的另一端連接第一電感的另一端、第二電感的另一端以及電源；

所述第一電感即為第一激勵線圈，所述第二電感即為第二激勵線圈，所述第三電感即為第一接收線圈，所述第四電感即為第二接收線圈。

優(yōu)選的，所述輸出軸信號采集單元包括第二芯片，所述第二芯片的引腳1接地，第二芯片的引腳2連接第十一電阻的一端、第二角度信號以及信號處理單元的輸入端，所述第十一電阻的另一端連接電源，所述第二芯片的引腳3連接第十四電阻的一端，所述第十四電阻的另一端接基準(zhǔn)電源，第二芯片的引腳4連接第十四電容的一端以及電源，所述第十四電容的另一端接地，第二芯片的引腳5連接第十三電容的一端并接基準(zhǔn)電源，所述第十三電容的另一端連接第二芯片的引腳6、引腳7并接地，所述第二芯片的引腳8、引腳10分別連接第十三電感、第十四電感的一端，所述第十三電感的另一端、第十四電感的另一端以及第二芯片的引腳9均接地，所述第二芯片的引腳11連接第十二電阻的一端與第十三電阻的一端，所述第十二電阻的另一端接基準(zhǔn)電源，所述第十三電阻的另一端接地，所述第二芯片的引腳12、引腳13分別連接第十二電容的一端、第十一電容的一端，所述第十二電容的另一端、第十一電容的另一端分別連接第一芯片的引腳12、第一芯片的引腳13，所述第二芯片的引腳14連接第十五電容的一端，所述第十五電容的另一端連接電源；

所述第十三電感即為第一接收線圈，所述第十四電感即為第二接收線圈。

優(yōu)選的，所述信號處理單元包括第三芯片，所述第三芯片的引腳1連接第六電容的一端以及基準(zhǔn)電源，所述第六電容的另一端連接第三芯片的引腳8并接地，所述第三芯片的引腳6和引腳7均懸空放置，第三芯片的引腳2、引腳5分別連接第八電阻的一端、第七電阻的一端，所述第八電阻的另一端連接第二芯片的引腳2和第十一電阻的一端，所述第七電阻的另一端連接第一芯片的引腳2和第一電阻的一端，所述第三芯片的引腳4連接第六電阻的一端，所述第六電阻的另一端連接基準(zhǔn)電源，第三芯片的引腳3連接三極管的基極，所述三極管的發(fā)射極接地，三極管的集電極連接第五電阻的一端與扭矩信號，所述第五電阻的另一端連接電源。

進一步的，單個接收線圈沿圓周方向的正反兩個方向旋繞至少兩個圓周；

單個接收線圈沿圓周方向呈彎折狀布置，且單個接收線圈沿某一旋轉(zhuǎn)方向繞設(shè)一個圓周后，再折返沿前述旋轉(zhuǎn)方向的反方向繞設(shè)一個圓周。

進一步的，所述輸入轉(zhuǎn)子的外圓周處設(shè)置有多個第一凸齒，第一凸齒之間設(shè)置有第一空部，所述第一凸齒與第一空部的形狀均相同，且所述第一凸齒沿圓周方向的兩端到圓心的連線所形成的夾角、第一空部沿圓周方向的兩端到圓心的連線所形成的夾角以及所述輸入軸線圈的閉合回路沿圓周方向的兩端到圓心的連線所形成的夾角均相等；所述輸出轉(zhuǎn)子的外圓周處設(shè)置有多個第二凸齒，第二凸齒之間設(shè)置有第二空部，且所述第二凸齒沿圓周方向的兩端到圓心的連線所形成的夾角大于或等于所述輸出軸線圈的閉合回路沿圓周方向的兩端到圓心的連線所形成的夾角，所述第二空部沿圓周方向的兩端到圓心的連線所形成的夾角小于或等于所述輸出軸線圈的閉合回路沿圓周方向的兩端到圓心的連線所形成的夾角。

進一步的，所述輸入轉(zhuǎn)子相鄰的第一凸齒與第一空部沿圓周方向的兩端到圓心的連線所形成的夾角即為第一角度，所述輸入軸線圈的相鄰的兩個閉合回路沿圓周方向的兩端到圓心的連線所形成的夾角即為第二角度，所述輸出轉(zhuǎn)子相鄰的第二凸齒與第二空部沿圓周方向的兩端到圓心的連線所形成的夾角即為第三角度，所述輸出軸線圈相鄰的兩個閉合回路沿圓周方向的兩端到圓心的連線所形成的夾角即為第四角度；所述第一角度與第二角度的角度比為1:1，所述第三角度與第四角度的角度比為1:1，且所述第一角度與第四角度的角度比為1:2。

進一步的，所述格柵由銅條和/或銅片構(gòu)成，且銅條和銅片的總數(shù)為180個；所述銅條和銅片的一端截面較大，另一端截面較小，銅條和銅片的截面較小的一端朝向圓心設(shè)置；任一銅條、銅片所對應(yīng)的圓心角的角度均為1.5度，相鄰的銅條、銅片之間的間隙的圓心角均為0.5度。

本發(fā)明的有益效果在于：

1)、本發(fā)明將輸入軸信號采集單元與輸出軸信號采集單元以及信號處理單元集成在同一PCB板上，輸入軸信號采集單元的輸出端輸出第一角度信號，輸出軸信號采集單元的輸出端輸出第二角度信號，所述輸入軸信號采集單元、輸出軸信號采集單元的輸出端還分別輸出第一角度信號、第二角度信號至信號處理單元的輸入端，所述信號處理單元的輸出端輸出扭矩信號；因此本發(fā)明能夠同時測量方向盤角度信號和扭矩信號，由于本發(fā)明的設(shè)置至少一組信號處理電路，一定會存在一組冗余電路，當(dāng)其中一組電路出現(xiàn)故障時，另一組電路會代替故障的電路來繼續(xù)測量方向盤角度信號和扭矩信號，因此本發(fā)明不會因為故障而停止工作；所述輸入軸信號采集單元和輸出軸信號采集單元分別分布于所述PCB板的不同層面上，輸入軸信號采集單元所在的層面與輸出軸信號采集單元所在的層面之間的層面上設(shè)置有至少一個與輸入軸信號采集單元和輸出軸信號采集單元相適配的抗干擾層，抗干擾層在PCB板所處平面上的投影形成封閉的圓環(huán)或形成間隙盡可能小的沿圓周方向均勻排布的格狀條，這兩種分布均能夠有效地將輸入軸線圈、輸出軸線圈的電磁感應(yīng)隔離開，防止抗干擾層兩側(cè)的輸入軸信號采集單元和輸出軸信號采集單元之間的電磁干擾，大大降低了電感式傳感器內(nèi)部干擾，且本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、適合批量生產(chǎn)。

2)、所述第一角度與第二角度的角度比為1:1，所述第三角度與第四角度的角度比為1:1，且所述第一角度與第四角度的角度比為1:2。有效地解決了輸入轉(zhuǎn)子、輸出轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動的過程中分別對輸出軸線圈、輸入軸線圈的干擾，因此測量扭矩角度精度高。本發(fā)明將所述輸入軸線圈和輸出軸線圈、激勵線圈布置于同一PCB板上，所述輸入轉(zhuǎn)子、輸出轉(zhuǎn)子、輸入軸線圈、輸出軸線圈、第一激勵線圈、第二激勵線圈、輸入軸、輸出軸均以扭桿為軸而同軸設(shè)置，因此本發(fā)明具備體積小、集成度高、成本低廉、可批量生產(chǎn)的優(yōu)點。

3)、本發(fā)明中的第一接收線圈和第二接收線圈均沿圓周方向環(huán)繞排布，且均同軸設(shè)置，單個接收線圈沿圓周方向呈彎折狀布置，且單個接收線圈沿某一旋轉(zhuǎn)方向繞設(shè)一個圓周后，再折返沿前述旋轉(zhuǎn)方向的反方向繞設(shè)一個圓周，使得單個接收線圈的正反回路之間產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢相互抵消，激勵線圈設(shè)置為依次串聯(lián)的第一激勵線圈和第二激勵線圈，可以將第一激勵線圈和第二激勵線圈看成一個采用中間抽頭方式繞制的激勵線圈，因此這種LC自然振蕩線圈結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的正弦激勵信號具備諧波含量低、失真度小、穩(wěn)定性高的優(yōu)點。

4)、所述輸入軸信號采集單元與輸出軸信號采集單元共用一個激勵線圈，所述第一激勵線圈和第二激勵線圈分別設(shè)置在接收線圈的內(nèi)外兩側(cè)，節(jié)約了本發(fā)明的繞線空間，所述第一激勵線圈和第二激勵線圈的旋繞圈數(shù)相同，且第一激勵線圈和第二激勵線圈的旋繞方向相反，確保內(nèi)外側(cè)產(chǎn)生的磁場方向相同，且相互增強，而且本發(fā)明的體積小、集成度高。

5)、所述格柵由銅條和/或銅片構(gòu)成，且銅條和銅片的總數(shù)為180個，大大降低了本發(fā)明的成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的兩組輸入軸信號采集單元與輸出軸信號采集單元以及信號處理單元之間的框圖連接圖；

圖3為本發(fā)明的測量輸入軸多圈角度的正面結(jié)構(gòu)圖；

圖4為發(fā)明的測量輸入軸多圈角度的俯視圖；

圖5為本發(fā)明的兩組輸入軸信號采集單元與輸出軸信號采集單元以及信號處理單元之間的電路原理圖；

圖6為本發(fā)明的轉(zhuǎn)子與定子線圈的繞線結(jié)構(gòu)平面圖；

圖7為本發(fā)明的激勵線圈與第一接收線圈和第二接收線圈之間的繞線結(jié)構(gòu)圖；

圖8為本發(fā)明的第一激勵線圈、第二激勵線圈的一種繞線結(jié)構(gòu)圖；

圖9為本發(fā)明的第一激勵線圈、第二激勵線圈的另一種繞線結(jié)構(gòu)圖；

圖10為本發(fā)明的抗干擾層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為本發(fā)明的抗干擾層在PCB板所處平面上的投影形成封閉的圓環(huán)情況下的抗干擾層設(shè)置為兩層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為本發(fā)明的抗干擾層在PCB板所處平面上的投影形成間隙盡可能小的沿圓周方向均勻排布的格狀條情況下的抗干擾層設(shè)置為一層情況下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖13為本發(fā)明的抗干擾層在PCB板所處平面上的投影形成間隙盡可能小的沿圓周方向均勻排布的格狀條情況下的抗干擾層設(shè)置為兩層情況下的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖14為本發(fā)明的接收線圈在平面上形成投影所圍成的閉合回路與格柵之間的位置關(guān)系；

圖15為圖10的局部放大圖。

1—抗干擾層 10—PCB板 11—格柵

20—輸入軸線圈 30—和輸出軸線圈 40—輸入轉(zhuǎn)子

50—輸出轉(zhuǎn)子 60—輸入軸 70—輸出軸

80—扭桿 101—主動齒輪 102—從動齒輪

103—霍爾傳感器 104—磁鐵 110—輸入軸信號采集單元

120—輸出軸信號采集單元 130—信號處理單元

L1、L2—第一激勵線圈、第二激勵線圈

L3、L4—第一接收線圈、和第二接收線圈

U1～U3—第一芯片～第三芯片 R1～R8—第一電阻～第八電阻

R11～R14—第十一電阻～第十四電阻 C1～C6—第一電容～第六電容

C11～C15—第十一電容～第十五電容 Q1—三極管

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1、2所示，一種電磁感應(yīng)式扭矩角度傳感器包括一個PCB板10，套設(shè)在輸入軸60上的輸入轉(zhuǎn)子40以及套設(shè)在輸出軸70上的輸出轉(zhuǎn)子50，所述輸入軸60與輸出軸70之間通過扭桿80相連；

所述PCB板10上設(shè)置至少一組信號處理電路，優(yōu)選的，所述PCB板10上設(shè)置兩組信號處理電路，即為輸入軸信號采集單元110與輸出軸信號采集單元120以及信號處理單元130均設(shè)置為兩組，所述輸入軸信號采集單元110與輸出軸信號采集單元120之間通過導(dǎo)線彼此相連或者彼此不相連，所述輸入軸信號采集單元110的輸入端連接來自輸入軸60的第一轉(zhuǎn)角，輸入軸信號采集單元110的輸出端輸出第一角度信號，所述輸出軸信號采集單元120的輸入端連接來自輸出軸70的第二轉(zhuǎn)角，輸出軸信號采集單元120的輸出端輸出第二角度信號，所述輸入軸信號采集單元110、輸出軸信號采集單元120的輸出端還分別輸出第一角度信號、第二角度信號至信號處理單元130的輸入端，所述信號處理單元130的輸出端輸出扭矩信號；

所述第一轉(zhuǎn)角為輸入軸60偏轉(zhuǎn)所形成的角度，第二轉(zhuǎn)角為輸出軸70偏轉(zhuǎn)所形成的角度。

所述輸入軸信號采集單元110和輸出軸信號采集單元120分別分布于所述PCB板10的不同層面上，且輸入軸信號采集單元110所在的層面與輸出軸信號采集單元120所在的層面之間的層面上設(shè)置有至少一個與輸入軸信號采集單元110和輸出軸信號采集單元120相適配的抗干擾層1，所述抗干擾層1用于削弱輸入軸信號采集單元110與輸出軸信號采集單元120之間的電磁干擾，抗干擾層1能夠有效地將輸入軸線圈20、輸出軸線圈30的電磁感應(yīng)隔離開，大大降低了輸入軸60和輸出軸70之間的相互影響。

具體的，輸入軸信號采集單元110所在的層面與輸出軸信號采集單元120所在的層面中間位置處的層面上設(shè)置有至少一個與輸入軸信號采集單元110和輸出軸信號采集單元120相適配的抗干擾層1。

如圖10、11所示，所述抗干擾層1在PCB板10所處平面上的投影形成封閉的圓環(huán)；所述抗干擾層1設(shè)置為兩層，每一層所述抗干擾層1均包括等間距的沿圓周方向均勻排布的金屬材質(zhì)的格柵11，兩層所述抗干擾層1分別分布在PCB板10中間的兩個層面上，且均與輸入軸信號采集單元110、輸出軸信號采集單元120之間同軸設(shè)置；其中，一層抗干擾層1距離輸入軸信號采集單元110的間距與另一層抗干擾層1距離輸出軸信號采集單元120的間距相等。

所述抗干擾層1在PCB板10所處平面上的投影形成間隙盡可能小的沿圓周方向均勻排布的格狀條。

具體地，間隙盡可能小的沿圓周方向均勻排布的格狀條的圓心角度數(shù)為大于0°且小于0.5°。

如圖10、12所示，所述抗干擾層1設(shè)置為一層，抗干擾層1包括等間距的沿圓周方向均勻排布的金屬材質(zhì)的格柵11，所述抗干擾層1設(shè)置在PCB板10中間的層面上，且與輸入軸信號采集單元110、輸出軸信號采集單元120之間同軸設(shè)置；抗干擾層1設(shè)置為一層情況下，所述抗干擾層1與輸入軸信號采集單元110和輸出軸信號采集單元120相適配，且所述抗干擾層1距離輸入軸信號采集單元110的間距與距離輸出軸信號采集單元120的間距相等。

如圖10、13所示，所述抗干擾層1設(shè)置為兩層，每一層所述抗干擾層1均包括等間距的沿圓周方向均勻排布的金屬材質(zhì)的格柵11，兩層所述抗干擾層1分別設(shè)置在PCB板10中間的兩個層面上，且均與輸入軸信號采集單元110、輸出軸信號采集單元120之間同軸設(shè)置，其中，一層抗干擾層1距離輸入軸信號采集單元110的間距與另一層抗干擾層1距離輸出軸信號采集單元120的間距相等。

本發(fā)明的抗干擾層1設(shè)置為一層或設(shè)置為兩層均能夠大大地降低輸入轉(zhuǎn)子40對輸出軸線圈30的干擾，以及輸出轉(zhuǎn)子50對輸入軸線圈20的干擾。

如圖2、6、7、8所示，所述PCB板10上設(shè)置有輸入軸信號采集單元110與輸出軸信號采集單元120共用的激勵線圈，或輸入軸信號采集單元110與輸出軸信號采集單元120中各自設(shè)置有激勵線圈，所述激勵線圈處于PCB板10的中間層，所述輸入軸信號采集單元110還包括輸入軸線圈20，所述輸出軸信號采集單元120還包括輸出軸線圈30，激勵線圈與輸入軸線圈20配合構(gòu)成第一電感傳感器，激勵線圈與輸入軸線圈20配合構(gòu)成第二電感傳感器；所述輸入軸線圈20和輸出軸線圈30結(jié)構(gòu)相同，二者均至少設(shè)置為第一接收線圈L3和第二接收線圈L4；

所述激勵線圈采用中間抽頭方式繞制，即為激勵線圈設(shè)置為依次串聯(lián)的第一激勵線圈L1和第二激勵線圈L2，所述第一激勵線圈L1和第二激勵線圈L2分別設(shè)置在接收線圈的內(nèi)外兩側(cè)，第一激勵線圈L1和第二激勵線圈L2的旋繞方向相反；

如圖9所示，所述第一激勵線圈L1和第二激勵線圈L2分別設(shè)置在接收線圈的同一側(cè)，則第一激勵線圈L1和第二激勵線圈L2的旋繞方向相同；

所述第一激勵線圈L1、第二激勵線圈L2、第一接收線圈L3和第二接收線圈L4均沿圓周方向環(huán)繞排布，且均同軸設(shè)置；

所述第一激勵線圈L1和第二激勵線圈L2的旋繞圈數(shù)相同；

所述第一激勵線圈L1和第二激勵線圈L2分別設(shè)置在接收線圈的內(nèi)外兩側(cè)，且第一激勵線圈L1和第二激勵線圈L2的旋繞方向相反；

如圖14所示，單個接收線圈的繞線軌跡在PCB板10所處平面上的投影形成若干依次相連的閉合回路，且相鄰的閉合回路圍設(shè)的格柵11的面積相等，相鄰閉合回路中的一個閉合回路所圍面積為在其中的每一個格柵11面積相加之和即為S1，另一個閉合回路所圍面積為在其中的每一個格柵11面積相加之和即為S2，S1等于S2，且第一接收線圈L3和第二接收線圈L4在PCB板10所處平面上的投影均布置于所述格柵11圍成圓環(huán)的內(nèi)部；

優(yōu)選的，所述接收線圈的繞線方式相同，即單個接收線圈可沿圓周方向的正反兩個方向旋繞至少兩個圓周；

如圖6、7所示，單個接收線圈沿圓周方向呈彎折狀布置，且單個接收線圈沿某一旋轉(zhuǎn)方向繞設(shè)一個圓周后，再折返沿前述旋轉(zhuǎn)方向的反方向繞設(shè)一個圓周；接收線圈可以有不同的繞法，但最終在PCB板10所處平面上的投影形成若干依次相連的閉合回路，單個接收線圈也可以沿第一旋轉(zhuǎn)方向繞設(shè)小于一個圓周后，再折返沿前述旋轉(zhuǎn)方向的反方向即為第二旋轉(zhuǎn)方向繞設(shè)一個圓周，再沿第一旋轉(zhuǎn)方向旋繞至起點。

所述第一接收線圈L3和第二接收線圈L4之間以同軸設(shè)置的軸心為圓心并旋轉(zhuǎn)偏差一定角度設(shè)置；

所述輸入轉(zhuǎn)子40、輸出轉(zhuǎn)子50、輸入軸線圈20、輸出軸線圈30、第一激勵線圈L1、第二激勵線圈L2、輸入軸60、輸出軸70均以扭桿80為軸而同軸設(shè)置。

如圖15所示，優(yōu)選地，所述格柵11由銅條和/或銅片構(gòu)成，且銅條和銅片的總數(shù)為180個，大大地降低了本發(fā)明的成本，所述銅條的一端截面較大，另一端截面較小，銅條的截面較小的一端朝向圓心設(shè)置；任一銅條所對應(yīng)的圓心角即為圖12中的β1的角度均為1.5度，相鄰的銅條之間的間隙的圓心角即為圖12中的β2均為0.5度。

經(jīng)實驗測試，共測試了10組，分別是在輸入軸信號采集單元110所在的層面與輸出軸信號采集單元120所在的層面的中間位置處的層面上沒有設(shè)置圓環(huán)狀格柵11的狀態(tài)，以及添加格柵11的狀態(tài)：分別為抗干擾層1在PCB板10所處平面上的投影形成封閉的圓環(huán)即為格柵11之間無間隙的情況，以及所述抗干擾層1在PCB板10所處平面上的投影形成間隙盡可能小的沿圓周方向均勻排布的格狀條即為格柵11之間有間隙的情況，在這三種狀態(tài)下分別測量輸入軸60與輸出軸70之間相互干擾度的變化，通過測試對比發(fā)現(xiàn)，如表一所示，添加格柵11能夠有效的降低輸入軸60與輸出軸70之間的相互影響，因此可以看出，抗干擾層1在PCB板10所處平面上的投影形成封閉的圓環(huán)即為格柵11之間無間隙的情況下，大大降低了本傳感器的內(nèi)部干擾，輸入軸信號采集單元110與輸出軸信號采集單元120之間的干擾度趨近為零，抗干擾效果最好。

表一：

如圖3、4所示，所述輸入軸60上還套設(shè)有與輸入轉(zhuǎn)子40同軸設(shè)置的主動齒輪101，所述主動齒輪101的旁側(cè)設(shè)置有與主動齒輪101相嚙合的從動齒輪102，所述主動齒輪101與從動齒輪102的軸線相平行，且主動齒輪101的齒數(shù)多于從動齒輪102的齒數(shù)；

所述PCB板10靠近輸入軸60的一面安裝有霍爾傳感器103，所述從動齒輪102的正下方還設(shè)置有磁鐵104，所述霍爾傳感器103位于磁鐵104的正下方，且所述磁鐵104、從動齒輪102、霍爾傳感器103之間均同軸設(shè)置；

所述霍爾傳感器103采集的霍爾角度信號與第一角度信號通過游標(biāo)算法得到方向盤轉(zhuǎn)角信號，方向盤轉(zhuǎn)角信號即為最終測得的方向盤角度信號，轉(zhuǎn)動方向盤時，所述從動齒輪102會跟著方向盤的齒輪即為主動齒輪101旋轉(zhuǎn)，所述從動齒輪102正下方的磁鐵104跟著旋轉(zhuǎn)，此時所述霍爾傳感器103會輸出霍爾角度信號。

單一的霍爾傳感器或者是電感傳感器，測量都是有周期的，因此在采集信號時，不能確定是哪一個周期內(nèi)的，因此將霍爾傳感器103與第一電感傳感器結(jié)合起來使用，用于確定所采集的第一轉(zhuǎn)角具體是在哪一個周期內(nèi)，從而測量輸入軸的多圈角度。

如圖6所示，所述輸入轉(zhuǎn)子40的外圓周處設(shè)置有多個第一凸齒，第一凸齒之間設(shè)置有第一空部，所述第一凸齒與第一空部的形狀均相同，且所述第一凸齒沿圓周方向的兩端到圓心的連線所形成的夾角、第一空部沿圓周方向的兩端到圓心的連線所形成的夾角以及所述輸入軸線圈20的閉合回路沿圓周方向的兩端到圓心的連線所形成的夾角均相等；所述輸出轉(zhuǎn)子50的外圓周處設(shè)置有多個第二凸齒，第二凸齒之間設(shè)置有第二空部，且所述第二凸齒沿圓周方向的兩端到圓心的連線所形成的夾角大于或等于所述輸出軸線圈30的閉合回路沿圓周方向的兩端到圓心的連線所形成的夾角，所述第二空部沿圓周方向的兩端到圓心的連線所形成的夾角小于或等于所述輸出軸線圈30的閉合回路沿圓周方向的兩端到圓心的連線所形成的夾角。

所述輸入轉(zhuǎn)子40相鄰的第一凸齒與第一空部沿圓周方向的兩端到圓心的連線所形成的夾角即為第一角度，所述輸入軸線圈20相鄰的兩個閉合回路沿圓周方向的兩端到圓心的連線所形成的夾角即為第二角度，所述輸出轉(zhuǎn)子50相鄰的第二凸齒與第二空部沿圓周方向的兩端到圓心的連線所形成的夾角即為第三角度，所述輸出軸線圈30相鄰的兩個閉合回路沿圓周方向的兩端到圓心的連線所形成的夾角即為第四角度；所述第一角度與第二角度的角度比為1:1，所述第三角度與第四角度的角度比為1:1，且所述第一角度與第四角度的角度比為1:2。

圖6(一)為輸入軸線圈20與輸入轉(zhuǎn)子40的繞線結(jié)構(gòu)平面圖，所述第一角度α1即為所述輸入轉(zhuǎn)子40的周期為20度，第二角度α2即為所述輸入軸線圈20的周期為20度，α1與α2的角度比為1:1；圖6(二)為輸出軸線圈30與輸出轉(zhuǎn)子50的繞線結(jié)構(gòu)平面圖，所述第三角度α3即為所述輸出轉(zhuǎn)子50的周期為40度，第四角度α4即為所述輸出軸線圈30的周期為40度，α3與α4的角度比為1:1，且α1與α4的角度比為1:2。

如圖5所示，所述輸入軸信號采集單元110包括第一芯片U1，所述輸出軸信號采集單元120包括第二芯片U2，所述第一芯片U1和第二芯片U2的引腳1為接地引腳、引腳2為數(shù)字輸出引腳、引腳3為模擬輸出引腳、引腳4為可編程電源口引腳、引腳5為電源引腳、引腳6和引腳7均為懸空引腳、引腳8和引腳10均為信號接收引腳、引腳9為接地引腳、引腳11為信號鎖端口引腳、引腳12和引腳13均為正弦交流信號產(chǎn)生引腳、引腳14為懸空引腳；所述信號處理單元130包括第三芯片U3，所述第三芯片U3的引腳1為電源引腳、引腳2為信號輸入引腳、引腳3為信號輸出引腳、引腳4為電源引腳、引腳5為信號輸入引腳、引腳6和引腳7均為懸空引腳；所述第一芯片U1、第二芯片U2以及第三芯片U3均為可定制芯片，凡是帶有上述引腳功能的芯片均可使用。

如圖5所示，所述輸入軸信號采集單元110包括第一芯片U1，所述第一芯片U1的引腳1接地，第一芯片U1的引腳2連接第一電阻R1的一端、第一角度信號以及信號處理單元130的輸入端，所述第一電阻R1的另一端連接電源，所述第一芯片U1的引腳3連接第四電阻R4的一端，所述第四電阻R4的另一端接地，第一芯片U1的引腳4連接第四電容C4的一端以及電源，所述第四電容C4的另一端接地，第一芯片U1的引腳5連接第三電容C3的一端并接基準(zhǔn)電源，所述第三電容C3的另一端連接第一芯片U1的引腳6、引腳7并接地，所述第一芯片U1的引腳8、引腳10分別連接第三電感L3的一端、第四電感L4的一端，所述第三電感L3的另一端和第四電感L4的另一端均接地，所述第一芯片U1的引腳9懸空放置，所述第一芯片U1的引腳11連接第二電阻R2的一端與第三電阻R3的一端，所述第二電阻R2的另一端接基準(zhǔn)電源，所述第一芯片U1的引腳12連接第二電容C2的一端、第二電感L2的一端以及輸出軸信號采集單元120的一端，第一芯片U1的引腳13連接第一電容C1的一端、第一電感L1的一端以及輸出軸信號采集單元120的一端，所述第二電容C2的另一端、第一電容C1的另一端以及第三電阻R3的另一端均接地，所述第一芯片U1的引腳14連接第五電容C5的一端，所述第五電容C5的另一端連接第一電感L1的另一端、第二電感L2的另一端以及電源；

所述第一電感L1即為第一激勵線圈L1，所述第二電感L2即為第二激勵線圈L2，所述第三電感L3即為第一接收線圈L3，所述第四電感L4即為第二接收線圈L4。

所述輸出軸信號采集單元120包括第二芯片U2，所述第二芯片U2的引腳1接地，第二芯片U2的引腳2連接第十一電阻R11的一端、第二角度信號以及信號處理單元130的輸入端，所述第十一電阻R11的另一端連接電源，所述第二芯片U2的引腳3連接第十四電阻R14的一端，所述第十四電阻R14的另一端接基準(zhǔn)電源，第二芯片U2的引腳4連接第十四電容C14的一端以及電源，所述第十四電容C14的另一端接地，第二芯片U2的引腳5連接第十三電容C13的一端并接基準(zhǔn)電源，所述第十三電容C13的另一端連接第二芯片U2的引腳6、引腳7并接地，所述第二芯片U2的引腳8、引腳10分別連接第十三電感L13、第十四電感L14的一端，所述第十三電感L13的另一端、第十四電感L14的另一端以及第二芯片U2的引腳9均接地，所述第二芯片U2的引腳11連接第十二電阻R12的一端與第十三電阻R13的一端，所述第十二電阻R12的另一端接基準(zhǔn)電源，所述第十三電阻R13的另一端接地，所述第二芯片U2的引腳12、引腳13分別連接第十二電容C12的一端、第十一電容C11的一端，所述第十二電容C12的另一端、第十一電容C11的另一端分別連接第一芯片U1的引腳12、第一芯片U1的引腳13，所述第二芯片U2的引腳14連接第十五電容C15的一端，所述第十五電容C15的另一端連接電源；

所述第十三電感L13即為第一接收線圈L3，所述第十四電感L14即為第二接收線圈L4。

所述信號處理單元130包括第三芯片U3，所述第三芯片U3的引腳1連接第六電容C6的一端以及基準(zhǔn)電源，所述第六電容C6的另一端連接第三芯片U3的引腳8并接地，所述第三芯片U3的引腳6和引腳7均懸空放置，第三芯片U3的引腳2、引腳5分別連接第八電阻R8的一端、第七電阻R7的一端，所述第八電阻R8的另一端連接第二芯片U2的引腳2和第十一電阻R11的一端，所述第七電阻R7的另一端連接第一芯片U1的引腳2和第一電阻R1的一端，所述第三芯片U3的引腳4連接第六電阻R6的一端，所述第六電阻R6的另一端連接基準(zhǔn)電源，第三芯片U3的引腳3連接三極管Q1的基極，所述三極管Q1的發(fā)射極接地，三極管Q1的集電極連接第五電阻R5的一端與扭矩信號，所述第五電阻R5的另一端連接電源。

更進一步的，所述閉合回路的形狀為菱形。

如圖1、6所示，當(dāng)輸入軸60隨著方向盤的轉(zhuǎn)動而旋轉(zhuǎn)時，由于輸入轉(zhuǎn)子40固定于輸入軸60上，因此輸入轉(zhuǎn)子40跟隨輸入軸60一起旋轉(zhuǎn)，同時，扭桿80靠近輸入軸60的一端也會跟著旋轉(zhuǎn)，扭桿80的另一端會跟著轉(zhuǎn)動，然后帶著輸出軸70轉(zhuǎn)動，由于輸出轉(zhuǎn)子50固定于輸出軸70上，因此跟隨輸出軸70轉(zhuǎn)動；輸入轉(zhuǎn)子40、輸出轉(zhuǎn)子50對接收線圈的正反回路進行依次遮蓋時，第一接收線圈L3和第二接收線圈L4產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢呈周期性變化。所述激勵線圈與輸入軸線圈20之間構(gòu)成了輸入軸的20度電感傳感器，所述激勵線圈與輸出軸線圈30之間構(gòu)成了輸出軸的40度電感傳感器，輸入軸信號采集單元110、輸出軸信號采集單元120分別采集輸入軸、輸出軸的第一轉(zhuǎn)角、第二轉(zhuǎn)角，所述輸入軸信號采集單元110的輸出端通過現(xiàn)有技術(shù)中的游標(biāo)算法得出多圈的第一角度信號，所述輸出軸信號采集單元120的輸出端輸出第二角度信號，所述第一角度信號與第二角度信號均被送入所述信號處理單元130，最終信號處理單元130輸出扭矩信號。