DE102017221761A1 - Sensor system for determining at least one rotational property of an element rotating about at least one axis of rotation - Google Patents

Sensor system for determining at least one rotational property of an element rotating about at least one axis of rotation Download PDF

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Abstract

Es wird ein Sensorsystem (110) zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines um mindestens eine Rotationsachse (112) rotierenden Elements vorgeschlagen. Das Sensorsystem (110) weist mindestens ein mit dem rotierenden Element verbindbares Geberrad (114) auf, wobei das Geberrad (114) ein Geberradprofil (116) aufweist. Weiterhin umfasst das Sensorsystem (110) mindestens einen Positionssensor (118) sowie mindestens eine analoge Schnittstelle (120) und mindestens eine inkrementelle Schnittstelle (122). Ferner ist das Sensorsystem (110) eingerichtet, um über die analoge Schnittstelle (120) mindestens ein mittels des Positionssensors (118) erzeugtes absolutes Positionssignal (124) auszugeben und über die inkrementelle Schnittstelle (122) mindestens ein Inkrementalsignal auszugeben.

Figure DE102017221761A1_0000
A sensor system (110) for determining at least one rotational property of an element rotating about at least one axis of rotation (112) is proposed. The sensor system (110) has at least one encoder wheel (114) that can be connected to the rotating element, wherein the transmitter wheel (114) has a transmitter wheel profile (116). Furthermore, the sensor system (110) comprises at least one position sensor (118) and at least one analog interface (120) and at least one incremental interface (122). Furthermore, the sensor system (110) is set up to output via the analog interface (120) at least one absolute position signal (124) generated by means of the position sensor (118) and to output at least one incremental signal via the incremental interface (122).
Figure DE102017221761A1_0000

Description

Stand der TechnikState of the art

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Sensoren bekannt, welche mindestens eine Rotationseigenschaft rotierender Elemente erfassen. Unter einer Rotationseigenschaft ist dabei allgemein eine Eigenschaft zu verstehen, welche die Rotation des rotierenden Elements zumindest teilweise beschreibt. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Winkelgeschwindigkeit, eine Drehzahl, eine Winkelbeschleunigung, einen Drehwinkel oder eine andere Eigenschaft handeln, welche eine kontinuierliche oder diskontinuierliche, gleichförmige oder ungleichförmige Rotation oder Drehung des rotierenden Elements charakterisieren kann. Beispiele derartiger Sensoren sind in Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 2. Auflage, 2012, Seiten 63-74 und 120-129 beschrieben.Numerous sensors are known from the prior art which detect at least one rotational property of rotating elements. Under a rotation property is generally a property to understand, which at least partially describes the rotation of the rotating element. This may, for example, be an angular velocity, a rotational speed, an angular acceleration, a rotation angle or another property which may characterize a continuous or discontinuous, uniform or non-uniform rotation or rotation of the rotating element. Examples of such sensors are in Konrad Reif (ed.): Sensors in the motor vehicle, 2nd edition, 2012, pages 63-74 and 120-129 described.

Beispielsweise kann eine Drehzahl eines Rotors oder eine Winkelposition eines Rotors einer elektrischen Maschine, insbesondere einer elektrischen Maschine eines Elektrofahrzeugs bestimmt werden. Weiterhin kann auch eine Lage einer Nockenwelle einer Brennkraftmaschine relativ zu einer Kurbelwelle mit einem so genannten Phasengeber mittels eines Hall-Sensors bestimmt werden. Typischerweise wird auf der sich drehenden Achse ein Geberrad angebracht. Auf dem Geberrad können sich Zähne befinden, die durch den Hall-Sensor abgetastet werden, wenn sich die Nockenwelle dreht.For example, a rotational speed of a rotor or an angular position of a rotor of an electric machine, in particular an electric machine of an electric vehicle can be determined. Furthermore, a position of a camshaft of an internal combustion engine can be determined relative to a crankshaft with a so-called phase encoder by means of a Hall sensor. Typically, a donor wheel is mounted on the rotating axle. There may be teeth on the sender wheel that are sensed by the Hall sensor as the camshaft rotates.

So wird in der europäischen Patentanmeldung EP 0 909 955 A2 ein induktiver Winkelsensor mit einem Rotorelement und einem Statorelement beschrieben, wobei das Statorelement eine mit einer periodischen Wechselspannung beaufschlagte Erregerspule sowie mehrere Empfangsspulen aufweist. Das Rotorelement gibt die Stärke der induktiven Kopplung zwischen Erregerspule und Empfangsspulen in Abhängigkeit seiner Winkelposition relativ zum Statorelement vor. Weiterhin wird in der DE 10 2014 220 458 A1 eine Sensoranordnung zur berührungslosen Erfassung von Drehwinkeln an einem rotierenden Bauteil beschrieben. Das rotierende Bauteil ist mit einem scheibenförmigen Target gekoppelt, welches mindestens eine Metallfläche aufweist und in Verbindung mit einer Spulenanordnung, welche mindestens eine flächige Detektionsspule aufweist, mindestens eine Information zur Ermittlung des aktuellen Drehwinkels des rotierenden Bauteils erzeugt. Ferner wird in der DE10 2013 203 937 A1 eine elektrische Maschine mit einem Rotor, welcher in einem Stator um eine Rotationsachse drehbar gelagert ist beschrieben, wobei zumindest ein optischer Sensor bereitgestellt ist, welcher bezüglich des Stators ortsfest gelagert ist und welcher einen optischen Erfassungsbereich aufweist. Der Rotor weist hier eine Markierungseinrichtung mit zumindest einer optischen Markierung auf.Thus, in the European patent application EP 0 909 955 A2 an inductive angle sensor with a rotor element and a stator described, wherein the stator has an applied with a periodic alternating voltage excitation coil and a plurality of receiving coils. The rotor element specifies the strength of the inductive coupling between exciter coil and receiver coils as a function of its angular position relative to the stator element. Furthermore, in the DE 10 2014 220 458 A1 a sensor arrangement for the contactless detection of rotation angles on a rotating component described. The rotating component is coupled to a disc-shaped target which has at least one metal surface and, in conjunction with a coil arrangement which has at least one planar detection coil, generates at least one information for determining the current rotation angle of the rotating component. Furthermore, in the DE10 2013 203 937 A1 an electrical machine with a rotor which is rotatably mounted in a stator about a rotation axis, wherein at least one optical sensor is provided, which is mounted stationary relative to the stator and which has an optical detection range. The rotor has here a marking device with at least one optical marking.

Trotz der durch derartige Sensorvorrichtungen bewirkten Verbesserungen besteht nach wie vor Verbesserungspotenzial. So spielt in der Regel insbesondere bei hohen Drehzahlen ein Schleppfehler und häufig damit verbunden eine mangelnde Genauigkeit, beispielsweise in der Messung des Drehwinkels, eine große Rolle.Despite the improvements provided by such sensor devices, there is still room for improvement. Thus, a following error usually plays a major role, in particular at high speeds and often associated with a lack of accuracy, for example in the measurement of the angle of rotation.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird daher ein Sensorsystem zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines rotierenden Elements vorgeschlagen. Unter einem „Sensorsystem zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines rotierenden Elements“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzliche eine beliebige Vorrichtung verstanden werden, welche geeignet ist, die mindestens eine Rotationseigenschaft zu erfassen und welche beispielsweise mindestens ein elektrisches Messsignal entsprechend der erfassten Eigenschaft erzeugen kann, wie beispielsweise eine Spannung oder einen Strom. Auch Kombinationen von Eigenschaften können erfassbar sein. Unter einer „Rotationseigenschaft“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine Eigenschaft verstanden werden, welche die Rotation des rotierenden Elements zumindest teilweise beschreibt. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Winkelgeschwindigkeit, eine Drehzahl, eine Winkelbeschleunigung, eine Winkelposition oder eine andere Eigenschaften handeln, welche eine kontinuierliche oder diskontinuierliche, gleichförmige oder ungleichförmige Rotation oder Drehung des rotierenden Elements zumindest teilweise charakterisieren kann. Beispielsweise kann es sich bei der Rotationseigenschaft um eine Position, insbesondere eine Winkelposition, oder um eine Drehzahl oder um eine Kombination beider Größen handeln. Auch andere Eigenschaften und/oder andere Kombinationen von Eigenschaften können erfassbar sein. Unter einer „Winkelposition“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein Drehwinkel einer rotationsfähigen Vorrichtung, beispielsweise des rotierenden Elements oder des Geberrads, bezüglich einer senkrecht auf der Rotationsachse stehenden Achse verstanden werden.In the context of the present invention, therefore, a sensor system for determining at least one rotational property of a rotating element is proposed. In the context of the present invention, a "sensor system for determining at least one rotational property of a rotating element" can in principle be understood to mean any device which is suitable for detecting the at least one rotational property and which, for example, can generate at least one electrical measurement signal corresponding to the detected property, such as a voltage or a current. Combinations of properties can also be detected. In the context of the present invention, a "rotation property" can basically be understood as meaning a property which at least partially describes the rotation of the rotating element. This may be, for example, an angular velocity, a rotational speed, an angular acceleration, an angular position or other properties which may at least partially characterize a continuous or discontinuous, uniform or non-uniform rotation or rotation of the rotating element. For example, the rotation property may be a position, in particular an angular position, or a rotational speed or a combination of both. Other properties and / or other combinations of properties may also be detectable. In the context of the present invention, an "angular position" can basically be understood to mean a rotational angle of a rotatable device, for example of the rotating element or of the encoder wheel, with respect to an axis perpendicular to the axis of rotation.

Das Sensorsystem kann insbesondere zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug, insbesondere in einer Brennkraftmaschine oder einem Elektromotor, eingerichtet sein. Unter einem „rotierenden Element“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges Element verstanden werden, welches eine Rotationsachse aufweist und um diese rotiert. Beispielsweise kann das rotierende Element eine Welle in einer Antriebsmaschine sein, beispielsweise eine Nockenwelle. Beispielsweise kann eine Winkelposition einer Nockenwelle oder eine Drehzahl einer Nockenwelle oder eine Kombination beider Größen bestimmt werden. Ferner kann es sich bei dem rotierenden Element auch um ein rotierendes Element eines Elektromotors handeln, beispielsweise um einen Rotor.The sensor system can in particular be designed for use in a motor vehicle, in particular in an internal combustion engine or an electric motor. In the context of the present invention, a "rotating element" can basically be understood to mean any element which has an axis of rotation and rotates about it. For example, the rotating element may be a shaft in an engine, for example, a camshaft. For example, an angular position of a camshaft or a rotational speed of a camshaft or a combination of both variables can be determined. Furthermore, the rotating element can also be a rotating element of an electric motor, for example a rotor.

Das Sensorsystem zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines um mindestens eine Rotationsachse rotierenden Elements weist ein mit dem rotierenden Element verbindbares Geberrad auf, welches ein Geberradprofil aufweist. Weiterhin umfasst das Sensorsystem mindestens einen Positionssensor. Das Sensorsystem weist ferner mindestens eine analoge Schnittstelle und mindestens eine inkrementelle Schnittstelle auf, wobei das Sensorsystem eingerichtet ist, um über die analoge Schnittstelle mindestens ein mittels des Positionssensors erzeugtes absolutes Positionssignal auszugeben und über die inkrementelle Schnittstelle mindestens ein Inkrementalsignal auszugeben.The sensor system for determining at least one rotational property of an element rotating about at least one axis of rotation has a transmitter wheel which can be connected to the rotating element and has a transmitter wheel profile. Furthermore, the sensor system comprises at least one position sensor. The sensor system further has at least one analog interface and at least one incremental interface, wherein the sensor system is set up to output via the analog interface at least one generated by the position sensor absolute position signal and output via the incremental interface at least one incremental signal.

Unter einem „Geberrad“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges mit dem rotierenden Element verbindbares Bauelement verstanden werden, das eingerichtet ist, bei Verbindung mit dem rotierenden Element pro Umdrehung des rotierenden Elements mindestens ein messbares Signal, beispielsweise eine Magnetfeldänderung, zu bewirken. Unter einem „Geberradprofil“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich die Gesamtheit von Profilelementen und von zwischen den Profilelementen angeordneten Zwischenräumen des Geberrads verstanden werden. Weiterhin kann unter dem Geberradprofil auch die Anordnung, beispielsweise die Reihenfolge, der Profilelemente verstanden werden. Unter einem „Profilelement“ des Geberrads kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges Element verstanden werden, welches als Bestandteil des Geberrads dazu beiträgt, bei Verbindung des Geberrads mit dem rotierenden Element pro Umdrehung des rotierenden Elements das mindestens eine messbare Signal zu bewirken. Insbesondere kann es sich bei dem Profilelement um eine beliebige Ausformung der Kontur des Geberrads handeln, insbesondere eine Ausbuchtung, beispielsweise eine stiftörmige, eine zahnförmige oder eine zackenförmige Ausbuchtung, oder eine Einkerbung oder eine Aussparung, beispielsweise ein Loch. Das Profilelement kann jedoch eine beispielsweise kreisförmige Kontur des Geberrads auch unverändert lassen. Insbesondere kann das Profilelement durch elektrische, magnetische oder optische Eigenschaften zu der Entstehung des messbaren Signals beitragen. Beispielsweise kann ein Geberrad, insbesondere ein Geberrad mit kreisförmiger Kontur, eine Mehrzahl von Profilelementen aufweisen, welche derart angeordnet sein können, dass mindestens ein elektrisch leitfähiges Profilelement von mindestens einem elektrisch nicht leitfähigen Profilelement gefolgt wird. Insbesondere kann das mindestens eine Profilelement mindestens ein Material aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem elektrisch leitfähigem Material; einem ferromagnetischen Material; einem Metall. Weiterhin kann das Geberrad ein Material aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem elektrisch leitfähigem Material; einem ferromagnetischen Material; einem Metall. Ferner kann das Sensorsystem mindestens zwei Geberräder aufweisen, insbesondere zwei Geberräder mit unterschiedlichen Geberradprofilen.In the context of the present invention, a "sensor wheel" can in principle be understood to mean any component which can be connected to the rotating element and is designed to effect at least one measurable signal, for example a change in magnetic field, upon connection to the rotating element per revolution of the rotating element. In the context of the present invention, a "sender wheel profile" can be understood in principle to mean the entirety of profile elements and intermediate spaces of the sender wheel arranged between the profile elements. Furthermore, the arrangement, for example the order, of the profile elements can be understood by the sender wheel profile. In the context of the present invention, a "profile element" of the transmitter wheel can basically be understood to mean any element which, as a component of the transmitter wheel, contributes to effecting the at least one measurable signal upon connection of the transmitter wheel to the rotating element per revolution of the rotating element. In particular, the profile element may be any shape of the contour of the encoder wheel, in particular a bulge, for example a pin-shaped, a tooth-shaped or a serrated bulge, or a notch or a recess, for example a hole. However, the profile element can leave an example, circular contour of the encoder wheel unchanged. In particular, the profile element can contribute to the formation of the measurable signal by electrical, magnetic or optical properties. For example, a donor wheel, in particular a donor wheel with a circular contour, have a plurality of profile elements, which can be arranged such that at least one electrically conductive profile element is followed by at least one electrically non-conductive profile element. In particular, the at least one profile element may comprise at least one material selected from the group consisting of: an electrically conductive material; a ferromagnetic material; a metal. Furthermore, the sender wheel may comprise a material selected from the group consisting of: an electrically conductive material; a ferromagnetic material; a metal. Furthermore, the sensor system can have at least two encoder wheels, in particular two encoder wheels with different transmitter wheel profiles.

Unter einem „Positionssensor“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiger Sensor verstanden werden, der mindestens eine Rotationseigenschaft umfassend eine Winkelposition erfassen kann und der beispielsweise mindestens ein elektrisches Messsignal entsprechend der Winkelposition erzeugen kann, wie beispielsweise eine Spannung oder einen Strom. Bei dem Positionssensor kann es sich beispielsweise um einen induktiven Positionssensor handeln, wobei eine Erzeugung des Messsignals durch den induktiven Positionssensor auf einer Änderung eines magnetischen Flusses beruht. Insbesondere kann der Positionssensor eingerichtet sein, eine Winkelposition des rotierenden Elements in einem Messbereich des Positionssensors kontinuierlich zu erfassen. Der Messbereich des Positionssensors kann 360° entsprechend einer vollen Umdrehung des rotierenden Elements umfassen. Der Messbereich kann jedoch auch einen oder mehrere Abschnitte der vollen Umdrehung umfassen. Insbesondere kann der Positionssensor, beispielsweise der induktive Positionssensor, mindestens eine Spule, insbesondere eine Mehrzahl von mindestens 2 Spulen, aufweisen, beispielsweise mindestens eine Erregerspule und mindestens eine Empfängerspule, insbesondere mindestens 2 Empfängerspulen, bevorzugt 3 Empfängerspulen. Insbesondere können die Empfängerspulen aus jeweils mindestens zwei Teilwindungen bestehen, wobei die unmittelbar aufeinanderfolgenden Teilwindungen gegenläufig orientiert sein können. Insbesondere können die Empfängerspulen zueinander eine elektrische Phasenverschiebung aufweisen. Insbesondere kann der Positionssensor bevorzugt 3 Empfängerspulen aufweisen und die 3 Empfängerspulen können zueinander eine elektrische Phasenverschiebung von 120° aufweisen. Weiterhin können die Teilwindungen der verschiedenen Empfängerspulen gemäß der elektrischen Phasenverschiebung der verschiedenen Empfängerspulen gegeneinander versetzt angeordnet sein. Unter einer „Erregerspule“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine Spule verstanden werden, welche bei Anlegen einer elektrischen Spannung und/oder eines elektrischen Stroms einen magnetischen Fluss erzeugt. Insbesondere kann die Erregerspule mit einer Wechselspannung von 2 MHz bis 10 MHz, bevorzugt von 4 MHz bis 6 MHz, besonders bevorzugt von 5 MHz beaufschlagt sein. Unter einer „Empfängerspule“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine Spule verstanden werden, welche eingerichtet ist, aufgrund einer induktiven Kopplung zwischen Erregerspule und Empfängerspule ein Signal zu erzeugen, welches abhängig ist von der induktiven Kopplung. Auch Positionssensoren, die auf anderen Messprinzipien oder anderen Prinzipien der Messsignalerzeugung beruhen, sind jedoch denkbar.In the context of the present invention, a "position sensor" can basically be understood to mean any sensor which can detect at least one rotational property comprising an angular position and which can generate, for example, at least one electrical measurement signal corresponding to the angular position, such as a voltage or a current. The position sensor may be, for example, an inductive position sensor, wherein generation of the measurement signal by the inductive position sensor is based on a change in a magnetic flux. In particular, the position sensor may be configured to continuously detect an angular position of the rotating element in a measuring range of the position sensor. The measuring range of the position sensor may include 360 ° corresponding to one full revolution of the rotating element. However, the measuring range may also include one or more portions of the full revolution. In particular, the position sensor, for example the inductive position sensor, at least one coil, in particular a plurality of at least 2 coils have, for example at least one excitation coil and at least one receiver coil, in particular at least 2 receiver coils, preferably 3 receiver coils. In particular, the receiver coils can each consist of at least two partial turns, wherein the directly successive partial turns can be oriented in opposite directions. In particular, the receiver coils may have an electrical phase shift relative to each other. In particular, the position sensor may preferably have 3 receiver coils and the 3 receiver coils may have an electrical phase shift of 120 ° to each other. Furthermore, the partial windings of the various receiver coils can be offset relative to each other in accordance with the electrical phase shift of the various receiver coils. In the context of the present invention, an "exciter coil" can basically be understood to mean a coil which generates a magnetic flux when an electrical voltage and / or an electrical current are applied. In particular, the excitation coil with a AC voltage of 2 MHz to 10 MHz, preferably from 4 MHz to 6 MHz, more preferably be acted upon by 5 MHz. In the context of the present invention, a "receiver coil" can basically be understood to mean a coil which is set up to generate a signal due to an inductive coupling between the excitation coil and the receiver coil, which signal is dependent on the inductive coupling. However, position sensors based on other measuring principles or other principles of measuring signal generation are also conceivable.

Das Sensorsystem umfasst weiterhin eine analoge Schnittstelle. Unter einer „analogen Schnittstelle“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Schnittstelle verstanden werden, welche mindestens ein eingehendes Signal in mindestens ein ausgehendes Signal umsetzen kann, wobei das ausgehende Signal mindestens ein analoges Signal umfasst. Insbesondere kann es sich bei dem eingehenden Signal um mindestens ein analoges und/oder digitales Signal handeln. Beispielsweise kann das von der analogen Schnittstelle umgesetzte Signal, insbesondere das absolute Positionssignal, für eine Übertragung an eine weiter unten noch näher beschriebene Steuereinheit vorgesehen sein. Insbesondere kann das über die analoge Schnittstelle ausgegebene Signal, insbesondere das absolute Positionssignal, mindestens ein Spannungssignal umfassend mindestens ein Sinussignal und mindestens ein Kosinussignal umfassen.The sensor system further comprises an analog interface. In the context of the present invention, an "analog interface" can basically be understood to mean any interface which can convert at least one incoming signal into at least one outgoing signal, wherein the outgoing signal comprises at least one analog signal. In particular, the incoming signal may be at least one analog and / or digital signal. For example, the signal converted by the analog interface, in particular the absolute position signal, can be provided for transmission to a control unit described in more detail below. In particular, the signal output via the analog interface, in particular the absolute position signal, may comprise at least one voltage signal comprising at least one sine signal and at least one cosine signal.

Das Sensorsystem umfasst weiterhin mindestens eine inkrementelle Schnittstelle. Unter einer „inkrementellen Schnittstelle“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige Schnittstelle verstanden werden, welche eingerichtet ist, mindestens ein eingehendes Signal in mindestens ein ausgehendes Signal umzusetzen, wobei das eingehende Signal ein diskontinuierlich erzeugtes und/oder diskontinuierlich bereitgestelltes Signal umfasst. Das diskontinuierlich erzeugte und/oder diskontinuierlich bereitgestellte Signal kann insbesondere mindestens einmal pro Umdrehung des um mindestens eine Rotationsachse rotierenden Elements erzeugt oder bereitgestellt sein. Beispielsweise kann es sich bei dem eingehenden Signal um das elektrische Messsignal entsprechend der Rotationseigenschaft des um mindestens eine Rotationsachse rotierenden Elements handeln. Insbesondere kann das eingehende Signal, insbesondere das elektrische Messsignal, von einem weiter unten noch näher beschriebenen Phasengeber erzeugt sein. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem eingehenden Signal um ein diskontinuierlich bereitgestelltes Signal handeln, welches wiederum aus einem kontinuierlich erzeugten, elektrischen Messsignal abgeleitet oder berechnet sein kann. Beispielsweise kann der mindestens eine Positionssensor eingerichtet sein, um ein kontinuierliches elektrisches Messsignal entsprechend der Winkelposition des rotierenden Elements zu liefern, wobei aus dem kontinuierlichen elektrischen Messsignal das diskontinuierliche Signal abgeleitet oder berechnet sein kann, welches als eingehendes Signal der Inkrementalschnittstelle dienen kann. Insbesondere kann das über die inkrementelle Schnittstelle, welche insbesondere als eine Digitalschnittstelle ausgebildet sein kann, ausgegebene Inkrementalsignal einen diskontinuierlichen Wertebereich aufweisen und zwischen diskreten Strom- und/oder Spannungsniveaus wechseln.The sensor system further comprises at least one incremental interface. In the context of the present invention, an "incremental interface" may in principle be understood to mean any interface which is set up to convert at least one incoming signal into at least one outgoing signal, wherein the incoming signal comprises a discontinuously generated and / or intermittently provided signal. The discontinuously generated and / or discontinuously provided signal can in particular be generated or provided at least once per revolution of the element rotating about at least one axis of rotation. By way of example, the incoming signal may be the electrical measurement signal corresponding to the rotational property of the element rotating about at least one axis of rotation. In particular, the incoming signal, in particular the electrical measurement signal, can be generated by a phase transmitter described in more detail below. Alternatively or additionally, the incoming signal may be a discontinuously provided signal, which in turn may be derived or calculated from a continuously generated electrical measurement signal. For example, the at least one position sensor can be set up to provide a continuous electrical measurement signal corresponding to the angular position of the rotating element, wherein from the continuous electrical measurement signal the discontinuous signal can be derived or calculated, which can serve as an incoming signal of the incremental interface. In particular, the incremental signal output via the incremental interface, which may in particular be designed as a digital interface, may have a discontinuous value range and switch between discrete current and / or voltage levels.

Die inkrementelle Schnittstelle kann insbesondere ganz oder teilweise digital und/oder analog ausgebildet sein. Bei dem eingehenden Signal der inkrementellen Schnittstelle kann es sich insbesondere um mindestens ein analoges Signal handeln, insbesondere um ein analoges Signal des Phasengebers. Weiterhin kann es sich bei dem eingehenden Signal der inkrementellen Schnittstelle insbesondere um mindestens ein digitales Signal handeln, insbesondere um ein digitales Signal einer weiter unten noch näher beschriebenen Auswerteeinheit, welche eingerichtet sein kann, aus dem Signal des Positionssensors das eingehende Signal der inkrementellen Schnittstelle bereitzustellen. Bei dem ausgehenden Signal kann es sich insbesondere um mindestens ein digitales Signal handeln. Beispielsweise kann das von der inkrementellen Schnittstelle umgesetzte Signal für eine Übertragung an eine Steuereinheit vorgesehen sein. Die inkrementelle Schnittstelle kann mindestens eines der folgenden Elemente umfassen: eine Komparatorschaltung; einen Schmitt-Trigger. Insbesondere kann die inkrementelle Schnittstelle eingerichtet sein, um das Inkrementalsignal, insbesondere das Inkrementalsignal des Phasengebers, mittels der Komparatorschaltung und/oder mittels des Schmitt-Triggers in ein digitales Signal umzusetzen. Insbesondere kann die inkrementelle Schnittstelle getrennt von der analogen Schnittstelle ausgebildet sein.The incremental interface may in particular be wholly or partially digital and / or analog. The incoming signal of the incremental interface may in particular be at least one analog signal, in particular an analog signal of the phase transmitter. Furthermore, the incoming signal of the incremental interface may in particular be at least one digital signal, in particular a digital signal of an evaluation unit described in more detail below, which may be configured to provide the incoming signal of the incremental interface from the signal of the position sensor. The outgoing signal may in particular be at least one digital signal. For example, the signal converted by the incremental interface may be provided for transmission to a control unit. The incremental interface may include at least one of the following: a comparator circuit; a Schmitt trigger. In particular, the incremental interface can be set up to convert the incremental signal, in particular the incremental signal of the phase transmitter, into a digital signal by means of the comparator circuit and / or by means of the Schmitt trigger. In particular, the incremental interface may be formed separately from the analog interface.

Unter einem „absoluten Positionssignal“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein von dem Positionssensor erzeugtes, elektrisches Messsignal verstanden werden. Dabei kann es sich bei dem absoluten Positionssignal um das gemäß der mindestens einen erfassten, eine Winkelposition umfassenden Rotationseigenschaft erzeugte elektrische Messsignal handeln. Insbesondere kann das absolute Positionssignal mindestens ein analoges Signal umfassen. Unter einem „Inkrementalsignal“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich mindestens ein entsprechend der Eigenschaft des rotierenden Elements erzeugtes elektrisches Messsignal verstanden werden, welches diskontinuierlich, beispielsweise mindestens einmal pro Umdrehung des rotierenden Elements, erzeugt und/oder bereitgestellt sein kann. Beispielsweise kann es sich bei dem Inkrementalsignal um das von dem Phasengeber erzeugte elektrische Messsignal handeln. Alternativ oder zusätzlich kann es sich bei dem Inkrementalsignal auch um ein diskontinuierlich bereitgestelltes Signal handeln, welches insbesondere aus dem kontinuierlich erzeugten Signal des Positionssensors abgeleitet oder berechnet sein kann. Insbesondere kann das Inkrementalsignal mindestens ein periodisches Signal umfassen. Insbesondere kann das Inkrementalsignal pro Umdrehung des rotierenden Elements mindestens einmal auftreten. Weiterhin kann das Inkrementalsignal mindestens ein analoges Signal umfassen.In the context of the present invention, an "absolute position signal" can basically be understood to mean an electrical measurement signal generated by the position sensor. In this case, the absolute position signal may be the electrical measurement signal generated in accordance with the at least one detected rotational characteristic comprising an angular position. In particular, the absolute position signal may comprise at least one analog signal. In the context of the present invention, an "incremental signal" can basically be understood as meaning at least one electrical measuring signal generated according to the characteristic of the rotating element, which can be generated and / or provided discontinuously, for example at least once per revolution of the rotating element. For example, the incremental signal may be that of the Phase encoder generated electrical measurement signal act. Alternatively or additionally, the incremental signal can also be a discontinuously provided signal, which can be derived or calculated in particular from the continuously generated signal of the position sensor. In particular, the incremental signal may comprise at least one periodic signal. In particular, the incremental signal can occur at least once per revolution of the rotating element. Furthermore, the incremental signal may comprise at least one analog signal.

Insbesondere kann das Inkrementalsignal erzeugt sein durch mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: dem Positionssensor; einem Phasengeber. Unter einem „Phasengeber“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiger Sensor verstanden werden, der geeignet ist, mindestens einmal pro Umdrehung mindestens ein elektrisches Messsignal, insbesondere eine Spannung oder einen Strom, entsprechend einer Eigenschaft eines mindestens einen Signalgeber aufweisenden rotierenden Elements zu erzeugen, welche die Rotation des rotierenden Elements zumindest teilweise beschreibt. Bei der Eigenschaft kann es sich beispielsweise um eine Drehzahl, eine Winkelgeschwindigkeit, eine Winkelbeschleunigung oder eine Winkelposition handeln. Auch andere Eigenschaften oder Kombinationen von Eigenschaften können erfassbar sein. Unter einem „Signalgeber“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige, sich auf dem rotierenden Element befindende oder mit dem rotierenden Element verbundene oder verbindbare Vorrichtung verstanden werden, die geeignet ist, pro Umdrehung des rotierenden Elements mindestens ein messbares Signal zu bewirken, beispielsweise eine Magnetfeldänderung. Beispielsweise kann das oben bereits beschriebene und weiter unten noch näher ausgeführte Geberrad, insbesondere das mindestens eine Profilement des Geberrads, als Signalgeber fungieren. Der Phasengeber kann mindestens einen Magnetfelderzeuger aufweisen, insbesondere mindestens einen Dauermagneten und/oder mindestens einen Elektromagneten. Weiterhin kann der Phasengeber mindestens ein Magnetsensorelement aufweisen, insbesondere ein Magnetsensorelement ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem Hall-Element; einem magnetoresistiven Element. Ferner kann der Phasengeber mindestens eine Spule aufweisen.In particular, the incremental signal may be generated by at least one element selected from the group consisting of: the position sensor; a phase encoder. Within the scope of the present invention, a "phase transmitter" can basically be understood as any sensor which is suitable for generating at least one electrical measurement signal, in particular a voltage or a current, corresponding to a characteristic of a rotating element having at least one signal generator which at least partially describes the rotation of the rotating element. The property can be, for example, a rotational speed, an angular velocity, an angular acceleration or an angular position. Other properties or combinations of properties may also be detectable. In the context of the present invention, a "signal generator" can in principle be understood to mean any device which is located on or connected to the rotating element or is connectable and which is capable of producing at least one measurable signal per revolution of the rotating element, for example a magnetic field change. For example, the encoder wheel already described above and described in more detail below, in particular the at least one profile element of the transmitter wheel, can function as signal transmitters. The phase transmitter can have at least one magnetic field generator, in particular at least one permanent magnet and / or at least one electromagnet. Furthermore, the phase transmitter may comprise at least one magnetic sensor element, in particular a magnetic sensor element selected from the group consisting of: a Hall element; a magnetoresistive element. Furthermore, the phase transmitter can have at least one coil.

Weiterhin kann das Sensorsystem mindestens eine Steuereinheit umfassen, wobei die Steuereinheit eingerichtet ist, um das absolute Positionssignal und das Inkrementalsignal über die Schnittstellen zu erfassen. Unter einer „Steuereinheit“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges elektronisches Modul verstanden werden, welches mindestens eine elektrische und/oder elektronische Schaltung umfasst, welche eingerichtet ist, um mindestens ein Sensorelement, beispielsweise einen Positionssensor und/oder einen Phasengeber, für eine Messung anzusteuern und/oder mindestens ein Messsignal des Sensorelements aufzunehmen. Die Steuereinheit kann insbesondere ein der mehrere elektronische Bauelemente umfassen, wie beispielsweise mindestens einen Verstärker, mindestens ein Speicherelement, mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder Kombinationen der genannten und/oder anderer Elemente.Furthermore, the sensor system may comprise at least one control unit, wherein the control unit is set up to detect the absolute position signal and the incremental signal via the interfaces. In the context of the present invention, a "control unit" can basically be understood to mean any electronic module which comprises at least one electrical and / or electronic circuit which is set up for at least one sensor element, for example a position sensor and / or a phase transmitter To trigger measurement and / or record at least one measurement signal of the sensor element. The control unit may in particular comprise one of the plurality of electronic components, such as at least one amplifier, at least one memory element, at least one data processing device or combinations of said and / or other elements.

Die Steuereinheit kann insbesondere eingerichtet sein, das absolute Positionssignal mithilfe des Inkrementalsignals zu überprüfen und optional zu korrigieren. Ferner kann die Steuereinheit eingerichtet sein, mindestens einen Schleppfehler des absoluten Positionssignals mithilfe des Inkrementalsignals zu ermitteln. Insbesondere kann eine Zeitdauer einer Ausgabe des absoluten Positionssignals über die analoge Schnittstelle und/oder eine Zeitdauer einer Übertragung zu dem Schleppfehler beitragen. Weiterhin kann eine Rechenzeit für eine Bestimmung der Winkelposition aus dem elektrischen Messsignal, insbesondere aus dem absoluten Positionssignal, zu dem Schleppfehler beitragen. Unter einem „Schleppfehler“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine Abweichung des aus einem Messsignal bestimmten Werts einer Messgröße von einem tatsächlichen Wert der Messgröße verstanden werden, wobei die Abweichung zumindest teilweise auf einer zeitlichen Differenz zwischen einem Messzeitpunkt und einer Ausgabe des Messwerts beruht. Damit kann sich insbesondere eine Drehzahlabhängigkeit des Schleppfehlers ergeben. Weiterhin kann die Steuereinheit eingerichtet sein, mithilfe des absoluten Positionssignals und des Inkrementalsignals mindestens ein zweites Positionssignal zu bestimmen, wobei die Rotationseigenschaft aus dem zweiten Positionssignal bestimmbar ist. Insbesondere kann Steuereinheit eingerichtet sein, um das zweite Positionssignal zu bestimmen durch eine Korrektur des absoluten Positionsignals mithilfe des Inkrementalsignals. Unter einer „Korrektur“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung ein zumindest teilweises Beseitigen oder Beheben von mindestens einem Fehler verstanden werden. Beispielsweise kann der Fehler den Schleppfehler umfassen. Weiterhin kann die Steuereinheit eingerichtet sein, das zweite Positionssignal mit dem absoluten Positionssignal zu vergleichen. Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, eine Differenz D zwischen dem absoluten Positionssignal und dem zweiten Positionssignal zu bilden. Die Steuereinheit kann weiterhin eingerichtet sein, die Rotationseigenschaft aus dem absoluten Positionssignals zu bestimmen, wenn die Differenz D kleiner ist als ein Schwellwert Ds, wobei die Steuereinheit ferner eingerichtet sein kann, die Rotationseigenschaft aus dem zweiten Positionssignals zu bestimmen, wenn die Differenz D größer ist als der Schwellwert DS . Der Schwellwert DS kann einem der Bereiche zugeordnet werden. Der Schwellwert DS kann insbesondere ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: einer Frequenz des Inkrementalsignals; einem Wert der Differenz D zwischen dem absoluten Positionssignal und dem zweiten Positionssignal. Insbesondere kann der Schwellwert Ds die Frequenz des Inkrementalsignals umfassen und einen Wert von 2 Hz bis 100 kHz, bevorzugt von 5 Hz bis 50 kHz, besonders bevorzugt von 10 Hz bis 10 kHz aufweisen. Insbesondere kann der Schwellwert DS den Wert der Differenz D zwischen dem absoluten Positionssignal und dem zweiten Positionssignal umfassen und der Wert der Differenz D kann einen Wert von 2 Hz bis 100 kHz, bevorzugt von 5 Hz bis 50 kHz, mehr bevorzugt von 10 Hz bis 10 kHz, besonders bevorzugt von 10 kHz aufweisen.In particular, the control unit can be set up to check the absolute position signal with the help of the incremental signal and to optionally correct it. Furthermore, the control unit may be configured to determine at least one following error of the absolute position signal by means of the incremental signal. In particular, a period of time of an output of the absolute position signal over the analog interface and / or a duration of a transmission can contribute to the following error. Furthermore, a computing time for a determination of the angular position from the electrical measurement signal, in particular from the absolute position signal, can contribute to the following error. In the context of the present invention, a "following error" can basically be understood to mean a deviation of the measured value of a measured variable from an actual value of the measured variable, the deviation being based at least in part on a time difference between a measuring time and an output of the measured value. This can result in particular a speed dependence of the following error. Furthermore, the control unit may be configured to determine at least one second position signal by means of the absolute position signal and the incremental signal, wherein the rotational property can be determined from the second position signal. In particular, the control unit may be configured to determine the second position signal by correcting the absolute position signal using the incremental signal. In the context of the present invention, a "correction" can be understood as an at least partial elimination or removal of at least one fault. For example, the error may include the following error. Furthermore, the control unit may be configured to compare the second position signal with the absolute position signal. In particular, the control unit can be set up a difference D between the absolute position signal and the second position signal. The control unit can furthermore be set up, the rotation property from the absolute position signal to determine if the difference D is less than a threshold ds wherein the control unit may be further configured to determine the rotation characteristic from the second position signal when the difference D is greater than the threshold D S , The threshold D S can be assigned to one of the areas. The threshold D S may in particular be selected from the group consisting of: a frequency of the incremental signal; a value of the difference D between the absolute position signal and the second position signal. In particular, the threshold value Ds may comprise the frequency of the incremental signal and may have a value of 2 Hz to 100 kHz, preferably of 5 Hz to 50 kHz, particularly preferably of 10 Hz to 10 kHz. In particular, the threshold value D S the value of the difference D between the absolute position signal and the second position signal and the value of the difference D may have a value of 2 Hz to 100 kHz, preferably from 5 Hz to 50 kHz, more preferably from 10 Hz to 10 kHz, particularly preferably from 10 kHz.

Das Sensorsystem umfasst mindestens eine analoge Schnittstelle. Insbesondere kann das über die analoge Schnittstelle ausgegebene absolute Positionssignal mindestens ein Spannungssignal umfassen, wobei das Spannungssignal mindestens ein Sinussignal und mindestens ein Kosinussignal umfassen kann. Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, um durch eine Division des Sinussignals durch das Kosinussignal und eine Anwendung einer Arcustangens-Operation auf die Winkelposition des rotierenden Elements zu schließen. Unter einem „Sinussignal“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges Signal verstanden werden, welches einen Verlauf einer Sinuskurve insbesondere als Funktion des Drehwinkels aufweist. Beispielsweise kann ein Verlauf mindestens einer vollständigen Sinuskurve umfasst sein oder lediglich ein Teil einer Sinuskurve. Unter einem „Kosinussignal“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiges Signal verstanden werden, welches einen Verlauf einer Kosinuskurve aufweist. Beispielsweise kann ein Verlauf mindestens einer vollständigen Kosinuskurve umfasst sein oder lediglich ein Teil einer Kosinuskurve. Weiterhin kann das Sinussignal mindestens einen Sinussignal-Offset aufweisen. Ferner kann auch das Kosinussignal mindestens einen Kosinussignal-Offset aufweisen. The sensor system comprises at least one analog interface. In particular, the absolute position signal output via the analog interface may comprise at least one voltage signal, wherein the voltage signal may comprise at least one sine signal and at least one cosine signal. In particular, the control unit may be configured to close the angular position of the rotating element by dividing the sine signal by the cosine signal and applying an arctangent operation. In the context of the present invention, a "sinusoidal signal" can in principle be understood to be an arbitrary signal which has a profile of a sine curve, in particular as a function of the angle of rotation. By way of example, a course may be encompassed by at least one complete sinusoid or only part of a sinusoid. In the context of the present invention, a "cosine signal" can basically be understood to mean any signal which has a curve of a cosine curve. By way of example, a course may be encompassed by at least one complete cosine curve or only part of a cosine curve. Furthermore, the sine signal may have at least one sine signal offset. Furthermore, the cosine signal can also have at least one cosine signal offset.

Insbesondere können der Sinussignal-Offset und der Kosinussignal-Offset gleich oder verschieden sein. Unter einem „Sinussignal-Offset“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine Versetzung des Sinussignals bezüglich einer Achse verstanden werden. Unter einem „Kosinussignal-Offset“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine Versetzung des Kosinussignals bezüglich einer Achse verstanden werden.In particular, the sine signal offset and the cosine signal offset may be the same or different. In the context of the present invention, a "sine signal offset" can basically be understood to mean an offset of the sine signal with respect to an axis. In the context of the present invention, a "cosine signal offset" can basically be understood to mean an offset of the cosine signal with respect to an axis.

Ferner kann das Sensorsystem derart eingerichtet sein, dass das über die analoge Schnittstelle ausgegebene absolute Positionssignal weiterhin mindestens ein erstes Fehlerband, umfassend einen ersten Spannungsbereich, und mindestens ein zweites Fehlerband, umfassend einen zweiten Spannungsbereich, aufweisen kann. Unter einem „Fehlerband“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein Spannungsbereich verstanden werden, wobei ein Spannungssignal innerhalb dieses Spannungsbereichs zu einer Kodierung von mindestens einer Sensorstatusinformation beitragen kann.. Unter einer „Sensorstatusinformation“ kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich mindestens ein Inhalt betreffend mindestens ein Sensorsystem un/oder mindestens ein Sensorelement verstanden werden. Insbesondere kann es sich bei dem Sensorelement um den Positionssensor und/oder um den Phasengeber handeln. Insbesondere kann die Sensorstatusinformation mindestens einen Inhalt bezüglich eines Sensortyps, einer Herstellerkennung und/oder eines Defekts des Sensorsystems oder des Sensorelements umfassen. Insbesondere kann das Sensorsystem eingerichtet sein, um über die analoge Schnittstelle mindestens eine Sensorstatusinformation auszugeben. Ferner kann das über die analoge Schnittstelle ausgegebene absolute Positionssignal die Sensorstatusinfomation umfassen. Insbesondere kann die Sensorstatusinformation in dem über die analoge Schnittstelle ausgegebenen, absoluten Positionssignal mithilfe mindestens eines der folgenden Elemente kodierbar sein: des ersten Fehlerbands; des zweiten Fehlerbands; des Sinussignal-Offsets; des Kosinussignal-Offsets. Insbesondere kann das Sensorsystem eingerichtet sein, um mithilfe des ersten Fehlerbands und des zweiten Fehlerbands mindestens 4 Sensorstatusinformationen zu kodieren. Weiterhin kann das Sensorsystem derart eingerichtet sein, dass das Sinussignal mit dem Sinussignal-Offset und das Kosinussignal mit dem Kosinussignal-Offset sich vollständig zwischen dem ersten Fehlerband und dem zweiten Fehlerband befinden, insbesondere nicht in die Fehlerbänder vordringen, beispielsweise durch eine passende Wahl einer Sinussignalsamplitude des Sinussignals und einer Kosinussignalamplitude des Kosinussignals. Weiterhin kann die Steuereinheit eingerichtet sein, den Sinussignal-Offset und den Kosinussignal-Offset miteinander zu vergleichen. Insbesondere kann die Steuereinheit eigerichtet sein, aus dem Vergleich auf die Sensorstatusinformationen zu schließen. Weiterhin kann die Steuereinheit eingerichtet sein, einen Wert des Sinussignal-Offsets und/oder einen Wert des Kosinussignal-Offsets zu messen. Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, aus dem Wert des Sinussignal-Offsets und/oder aus dem Wert des Kosinussignal-Offsets auf die Sensorstatusinformationen zu schließen.Furthermore, the sensor system can be set up such that the absolute position signal output via the analog interface can furthermore have at least one first error band, comprising a first voltage range, and at least one second error band, comprising a second voltage range. In the context of the present invention, an "error band" can basically be understood to mean a voltage range, wherein a voltage signal within this voltage range can contribute to a coding of at least one sensor status information. In the context of the present invention, a "sensor status information" can basically include at least one content at least one sensor system un / or understood at least one sensor element. In particular, the sensor element may be the position sensor and / or the phase transmitter. In particular, the sensor status information may include at least one content relating to a sensor type, a manufacturer identifier and / or a defect of the sensor system or the sensor element. In particular, the sensor system can be set up to output at least one sensor status information via the analog interface. Furthermore, the absolute position signal output via the analog interface may include the sensor status information. In particular, the sensor status information in the absolute position signal output via the analog interface can be coded using at least one of the following elements: the first error band; the second error band; the sinusoidal signal offset; of the cosine signal offset. In particular, the sensor system may be configured to code at least 4 sensor status information using the first error band and the second error band. Furthermore, the sensor system can be set up such that the sine signal with the sine signal offset and the cosine signal with the cosine signal offset are located completely between the first error band and the second error band, in particular do not penetrate into the error bands, for example by an appropriate choice of a sinusoid signal amplitude of the sine signal and a cosine signal amplitude of the cosine signal. Furthermore, the control unit may be configured to compare the sine signal offset and the cosine signal offset with each other. In particular, the control unit may be adapted to infer the sensor status information from the comparison. Furthermore, the control unit may be configured to measure a value of the sinusoidal signal offset and / or a value of the cosine signal offset. In particular, the control unit may be configured to deduce the value of the sinusoidal signal offset and / or the value of the cosine signal offset from the sensor status information.

Das Sensorsystem kann ferner mindestens eine Auswerteeinheit umfassen, wobei die Auswerteeinheit mindestens eine erste Auswerteschaltung aufweisen kann, wobei die erste Auswerteschaltung eingerichtet ist, das absolute Positionssignal aufzubereiten. Weiterhin kann die erste Auswerteschaltung eingerichtet sein, das Inkrementalsignal aus dem absoluten Positionssignal zu bestimmen. Ferner kann die erste Auswerteschaltung eingerichtet sein, um das absolute Positionssignal über die mindestens eine analoge Schnittstelle an die Steuereinheit weiterzuleiten. Insbesondere kann die erste Auswerteschaltung die analoge Schnittstelle umfassen. Die Auswerteeinheit kann weiterhin mindestens eine zweite Auswerteschaltung aufweisen, wobei die zweite Auswerteschaltung eingerichtet sein kann, um das Inkrementalsignal aufzubereiten und/oder um das Inkrementalsignal über die mindestens eine inkrementelle Schnittstelle an die Steuereinheit weiterzuleiten. Insbesondere kann die zweite Auswerteschaltung die inkrementelle Schnittstelle umfassen. Die erste und zweite Auswerteschaltung können ganz oder teilweise getrennt ausgebildet sein. Sie können jedoch auch ganz oder teilweise gemeinsam ausgebildet sein, beispielsweise auf einem gemeinsamen Schaltungsträger.The sensor system may further comprise at least one evaluation unit, wherein the evaluation unit may comprise at least one first evaluation circuit, wherein the first evaluation circuit is set up to process the absolute position signal. Furthermore, the first evaluation circuit may be configured to determine the incremental signal from the absolute position signal. Furthermore, the first evaluation circuit can be set up to forward the absolute position signal to the control unit via the at least one analog interface. In particular, the first evaluation circuit may include the analog interface. The evaluation unit can furthermore have at least one second evaluation circuit, wherein the second evaluation circuit can be set up to process the incremental signal and / or to forward the incremental signal to the control unit via the at least one incremental interface. In particular, the second evaluation circuit may comprise the incremental interface. The first and second evaluation circuit can be formed completely or partially separated. However, they can also be wholly or partially formed together, for example on a common circuit board.

In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines um mindestens eine Rotationsachse rotierenden Elements vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst die Verwendung mindestens eines mit dem rotierenden Element verbindbaren Geberrads, wobei das Geberrad ein Geberradprofil aufweist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge. Auch eine andere Reihenfolge ist grundsätzlich möglich. Weiterhin können einer oder mehrere oder alle Verfahrensschritte auch wiederholt durchgeführt werden. Weiterhin können zwei oder mehrere der Verfahrensschritte auch ganz oder teilweise zeitlich überlappend oder gleichzeitig durchgeführt werden. Das Verfahren kann, zusätzlich zu den genannten Verfahrensschritten auch weitere Verfahrensschritte umfassen.In a further aspect of the present invention, a method is proposed for determining at least one rotational property of an element rotating about at least one axis of rotation. The method comprises the use of at least one encoder wheel which can be connected to the rotating element, wherein the transmitter wheel has a transmitter wheel profile. The method comprises the following steps, preferably in the order given. Also a different order is possible. Furthermore, one or more or all process steps can also be carried out repeatedly. Furthermore, two or more of the method steps may also be performed wholly or partially overlapping in time or simultaneously. The method may, in addition to the method steps mentioned, also comprise further method steps.

Die Verfahrensschritte sind:

  1. a) Erzeugen mindestens eines absoluten Positionssignals durch mindestens einen Positionssensor;
  2. b) Erzeugen mindestens eines Inkrementalsignals;
  3. c) Ausgeben des absoluten Positionssignals an mindestens eine Steuereinheit über mindestens eine analoge Schnittstelle;
  4. d) Ausgeben des Inkrementalsignals an die Steuereinheit über mindestens eine inkrementelle Schnittstelle; und
  5. e) Bestimmen der Rotationseigenschaft durch die Steuereinheit mithilfe mindestens eines der folgenden Signale: des absoluten Positionssignals; des Inkrementalsignals.
The process steps are:
  1. a) generating at least one absolute position signal by at least one position sensor;
  2. b) generating at least one incremental signal;
  3. c) outputting the absolute position signal to at least one control unit via at least one analog interface;
  4. d) outputting the incremental signal to the control unit via at least one incremental interface; and
  5. e) determining the rotation characteristic by the control unit using at least one of the following signals: the absolute position signal; of the incremental signal.

Das Verfahren kann insbesondere unter Verwendung eines Sensorsystems gemäß der vorliegenden Erfindung, also gemäß einer der oben genannten Ausführungsformen oder gemäß einer der unten noch näher beschriebenen Ausführungsformen, durchgeführt werden. Dementsprechend kann für Definitionen und optionale Ausgestaltungen weitgehend auf die Beschreibung des Sensorelements verwiesen werden. Auch andere Ausgestaltungen sind jedoch grundsätzlich möglich.In particular, the method can be carried out using a sensor system according to the present invention, that is to say according to one of the abovementioned embodiments or according to one of the embodiments described in more detail below. Accordingly, for definitions and optional configurations, reference may be made largely to the description of the sensor element. However, other embodiments are possible in principle.

Das Inkrementalsignal kann insbesondere erzeugt werden durch mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: dem Positionssensor; einem Phasengeber. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter dem Ausdruck aus Schritt e) „Bestimmen der Rotationseigenschaft durch die Steuereinheit mithilfe mindestens eines der folgenden Signale: des absoluten Positionssignals; des Inkrementalsignals“ insbesondere verstanden werden, dass die Rotationseigenschaft aus dem absoluten Positionssignal bestimmt wird; oder dass die Rotationseigenschaft aus dem Inkrementalsignal bestimmt wird; oder dass die Rotationseigenschaft unter Verwendung des absoluten Positionssignals und/oder unter Verwendung des Inkrementalsignals bestimmt wird. Insbesondere kann in Schritt e) von der Steuereinheit ein zweites Positionssignal erzeugt werden durch ein Korrigieren des absoluten Positionssignals mithilfe des Inkrementalsignals, wobei die Rotationseigenschaft mithilfe des zweiten Positionssignals bestimmt werden kann. Ferner kann das Verfahren einen Schritt f) umfassen:

  • f) Vergleichen des zweiten Positionssignals mit dem absoluten Positionssignal.
In particular, the incremental signal may be generated by at least one element selected from the group consisting of: the position sensor; a phase encoder. In the context of the present invention, under the expression of step e), "determining the rotation characteristic by the control unit using at least one of the following signals: the absolute position signal; of the incremental signal "can be understood in particular that the rotation property is determined from the absolute position signal; or that the rotation property is determined from the incremental signal; or that the rotation property is determined using the absolute position signal and / or using the incremental signal. In particular, in step e), a second position signal can be generated by the control unit by correcting the absolute position signal by means of the incremental signal, wherein the rotation property can be determined by means of the second position signal. Furthermore, the method may comprise a step f):
  • f) comparing the second position signal with the absolute position signal.

Weiterhin kann das Vergleichen ein Bilden einer Differenz D zwischen dem absoluten Positionssignal und dem zweiten Positionssignal umfassen. Insbesondere kann die Rotationseigenschaft unter Nutzung des absoluten Positionssignals bestimmt werden, wenn die Differenz D kleiner ist als ein Schwellwert DS , wobei die Rotationseigenschaft unter Nutzung des zweiten Positionssignals bestimmt werden kann, wenn die Differenz D größer ist als der Schwellwert DS . Insbesondere kann der Schwellwert DS ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: einer Frequenz des Inkrementalsignals; einem Wert der Differenz D zwischen dem absoluten Positionssignal und dem zweiten Positionssignal.Furthermore, the comparing may be forming a difference D between the absolute position signal and the second position signal. In particular, the rotational property can be determined using the absolute position signal when the difference D is less than a threshold D S wherein the rotational characteristic can be determined using the second position signal when the difference D is greater than the threshold D S , In particular, the threshold value D S be selected from the group consisting of: a frequency of the incremental signal; a value of the difference D between the absolute position signal and the second position signal.

Weiterhin kann das Ausgeben des Inkrementalsignals in Schritt d) mithilfe mindestens einer inkrementelle Schnittstelle umfassend mindestens eine Komparator-Schaltung und/oder mindestens einen Schmitt-Trigger geschehen. Ferner kann das Ausgeben des absoluten Positionssignals in Schritt c) das Ausgeben des absoluten Positionssignals in Form von mindestens einem Sinussignal und mindestens einem Kosinussignal umfassen. Insbesondere kann das Verfahren das Aufbereiten des mindestens einen absoluten Positionssignals durch mindestens eine Auswerteeinheit, insbesondere mindestens eine erste Auswerteschaltung der Auswerteeinheit, umfassen. Ferner kann das Verfahren das Aufbereiten des mindestens einen Inkrementalsignals durch die Auswerteeinheit, insbesondere mindestens eine zweite Auswerteschaltung der Auswerteeinheit, umfassen. Insbesondere können die erste Auswerteschaltung und die zweite Auswerteschaltung auf einem gemeinsamen Schaltungsträger angeordnet sein. Alternativ können die erste Auswerteschaltung und die zweite Auswerteschaltung auf zwei getrennten Schaltungsträgern angeordnet sein. Weiterhin kann das Verfahren ein Ausgeben mindestens einer Sensorstatusinformation umfassen. Insbesondere kann die Sensorstatusinformation über die mindestens eine analoge Schnittstelle ausgegeben werden. Insbesondere kann das über die analoge Schnittstelle ausgegebene absolute Positionssignal die Sensorstatusinformation umfassen.Furthermore, the outputting of the incremental signal in step d) can take place by means of at least one incremental interface comprising at least one comparator circuit and / or at least one Schmitt trigger. Furthermore, outputting the absolute position signal in step c) may comprise outputting the absolute position signal in the form of at least one sine signal and at least one cosine signal. In particular, can the method comprises processing the at least one absolute position signal by at least one evaluation unit, in particular at least one first evaluation circuit of the evaluation unit. Furthermore, the method may comprise the processing of the at least one incremental signal by the evaluation unit, in particular at least one second evaluation circuit of the evaluation unit. In particular, the first evaluation circuit and the second evaluation circuit can be arranged on a common circuit carrier. Alternatively, the first evaluation circuit and the second evaluation circuit may be arranged on two separate circuit carriers. Furthermore, the method may include outputting at least one sensor status information. In particular, the sensor status information can be output via the at least one analog interface. In particular, the absolute position signal output via the analog interface may comprise the sensor status information.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die vorgeschlagene Vorrichtung und das vorgeschlagene Verfahren weisen gegenüber bekannten Vorrichtungen und Verfahren zahlreiche Vorteile auf. Insbesondere kann es möglich sein, dass das erfindungsgemäße Sensorsystem und/oder das erfindungsgemäße Verfahren eine gegenüber dem Stand der Technik erhöhte Genauigkeit, insbesondere eine erhöhte Diagnosegenauigkeit bei der Bestimmung der mindestens einen Rotationseigenschaft des um mindestens eine Rotationsachse rotierenden Elements aufweisen kann, insbesondere da es möglich ist, dass mit dem Inkrementalsignal eine redundante Sensorinformation und dadurch eine zusätzliche Plausibilisierungsmöglichkeit des elektrischen Messsignals, insbesondere des absoluten Positionssignals, vorhanden sein kann. Insbesondere kann dadurch eine funktionale Sicherheit im Vergleich zum Stand der Technik erhöht sein. Ferner kann es möglich sein, dass das Inkrementalsignal, insbesondere Pulse, die einem Inkrementalwinkel entsprechen, über die inkrementelle Schnittstelle ausgegeben werden, insbesondere in Echtzeit gesendet werden. Weiterhin kann es möglich sein, dass das erfindungsgemäße Sensorsystem und/oder das erfindungsgemäße Verfahren gegenüber dem Stand der Technik eine erhöhte Genauigkeit, insbesondere bei hohen Drehzahlen, aufweisen kann, da es möglich sein kann, dass ein Schleppfehler kompensiert werden kann. Weiterhin kann es möglich sein, dass das über die analoge Schnittstelle ausgegebene absolute Positionssignal, insbesondere ein analoges Sensorsignal, einem weiteren Signal, insbesondere einem Signal eines weit verbreiteten Resolvers, entspricht, so dass es möglich sein kann, dass für die Steuereinheit auf eine bestehende Hardware, insbesondere auf eine bestehende Steuergerätehardware, zurückgegriffen werden kann. Ferner kann es möglich sein, dass im Rahmen einer Nutzung des erfindungsgemäßen Sensorelements und/oder des erfindungsgemäßen Verfahrens lediglich eine zusätzliche Leitung nötig sein kann. Weiterhin kann es möglich sein, dass die bestimmte Rotationseigenschaft, insbesondere eine Rotorlageinformation, zeitgleich zu einer Strommessung von Phasenströmen des rotierenden Elements, insbesondere des Motors, vorliegen können, so dass es möglich ist, dass aus diesen beiden Informationen ein abgegebenes Moment des rotierenden Elements, insbesondere der Maschine, berechnet werden kann.The proposed device and method have numerous advantages over known devices and methods. In particular, it may be possible for the sensor system according to the invention and / or the method according to the invention to have an increased accuracy compared to the prior art, in particular an increased diagnostic accuracy in the determination of the at least one rotational property of the element rotating around at least one axis of rotation, in particular because it is possible is that with the incremental signal redundant sensor information and thereby an additional plausibility of the electrical measurement signal, in particular the absolute position signal, may be present. In particular, this can increase a functional safety in comparison to the prior art. Furthermore, it may be possible for the incremental signal, in particular pulses corresponding to an incremental angle, to be output via the incremental interface, in particular in real time. Furthermore, it may be possible that the sensor system according to the invention and / or the method according to the invention compared to the prior art, an increased accuracy, especially at high speeds, may have, since it may be possible that a tracking error can be compensated. Furthermore, it may be possible for the absolute position signal output via the analog interface, in particular an analog sensor signal, to correspond to a further signal, in particular a signal of a widely used resolver, so that it may be possible for the control unit to use existing hardware , in particular to an existing ECU hardware, can be used. Furthermore, it may be possible that in the context of using the sensor element according to the invention and / or the method according to the invention, only one additional line may be necessary. Furthermore, it may be possible for the determined rotational property, in particular rotor position information, to be present at the same time as current measurement of phase currents of the rotating element, in particular of the motor, so that it is possible for a torque of the rotating element to be emitted from these two information. especially the machine, can be calculated.

Figurenlistelist of figures

Weitere optionale Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind.Further optional details and features of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments, which are shown schematically in the figures.

Es zeigen:

  • 1 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Sensorelement in einer Draufsicht;
  • 2 einen Phasengeber in einer Querschnittsansicht;
  • 3 ein Geberrad eines erfindungsgemäßen Sensorsystems in einer Draufsicht;
  • 4 ein über die analoge Schnittstelle ausgegebenes absolutes Positionssignal;
  • 5A und 5B jeweils einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Sensorsystemen in einer Draufsicht; und
  • 6 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines um mindestens eine Rotationsachse rotierenden Elements.
Show it:
  • 1 a detail of a sensor element according to the invention in a plan view;
  • 2 a phase encoder in a cross-sectional view;
  • 3 a sensor wheel of a sensor system according to the invention in a plan view;
  • 4 an absolute position signal output via the analog interface;
  • 5A and 5B in each case a section of a sensor systems according to the invention in a plan view; and
  • 6 a flowchart of a method according to the invention for determining at least one rotational property of an element rotating about at least one axis of rotation.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt jeweils einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Sensorsystem 110 zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines um mindestens eine Rotationsachse 112 rotierenden Elements. Das Sensorsystem 110 weist ein mit dem rotierenden Element verbindbares Geberrad 114 auf. Das Geberrad 114 weist ein Geberradprofil 116 auf. Das Sensorsystem 110 umfasst mindestens einen Positionssensor 118. Das Sensorsystem 110 weist ferner mindestens eine analoge Schnittstelle 120 und mindestens eine inkrementelle Schnittstelle 122 auf, wobei das Sensorsystem 110 eingerichtet ist, um über die analoge Schnittstelle 120 mindestens ein mittels des Positionssensors 118 erzeugtes absolutes Positionssignal 124 auszugeben und über die inkrementelle Schnittstelle 122 mindestens ein Inkrementalsignal auszugeben. 1 each shows a section of a sensor system according to the invention 110 for determining at least one rotational property of one about at least one axis of rotation 112 rotating element. The sensor system 110 has a donor wheel connectable to the rotating element 114 on. The donor wheel 114 has a sender wheel profile 116 on. The sensor system 110 includes at least one position sensor 118 , The sensor system 110 also has at least one analog interface 120 and at least one incremental interface 122 on, with the sensor system 110 is set up over the analog interface 120 at least one by means of the position sensor 118 generated absolute position signal 124 output and via the incremental interface 122 to output at least one incremental signal.

Wie in 1 gezeigt, kann es sich bei dem Positionssensor 118 beispielsweise um einen induktiven Positionssensor 118 handeln, wobei eine Erzeugung des elektrischen Messsignals durch den induktiven Positionssensor 118 auf einer Änderung eines magnetischen Flusses beruht. So kann der Positionssensor 118, insbesondere der induktive Positionssensor 118, mindestens eine Spule 126, insbesondere eine Mehrzahl von mindestens 2 Spulen 126, aufweisen. Insbesondere kann der induktive Positionssensor 118 mindestens eine Erregerspule 128 und mindestens eine Empfängerspule 130 aufweisen, insbesondere mindestens 2 Empfängerspulen 130, bevorzugt 3 Empfängerspulen 130. In 1 ist beispielhaft ein induktiver Positionssensor 118 mit einer Empfängerspule 130 dargestellt. Insbesondere können die Empfängerspulen 130 aus jeweils mindestens zwei Teilwindungen 132 bestehen, wobei die unmittelbar aufeinanderfolgenden Teilwindungen 132 gegenläufig orientiert sein können, wie ebenfalls in 1 zu sehen. Wie gleichfalls in 1 dargestellt, kann die mindestens eine Empfängerspule 130 mindestens einen Kreuzungspunkt 133 aufweisen, wobei Spulenabschnitte der Empfängerspule 130, welche an einer Bildung des Kreuzungspunkts 133 beteiligt sind, in dem Kreuzungspunkt 133 übereinander hinweglaufen können ohne einander zu berühren. Insbesondere können die Empfängerspulen 130 zueinander eine elektrische Phasenverschiebung aufweisen. Insbesondere kann der Positionssensor 118 bevorzugt 3 Empfängerspulen 130 aufweisen und die 3 Empfängerspulen 130 können zueinander eine elektrische Phasenverschiebung von 120° aufweisen. Weiterhin können die Teilwindungen 132 der verschiedenen Empfängerspulen 130 gemäß der elektrischen Phasenverschiebung der verschiedenen Empfängerspulen 130 gegeneinander versetzt angeordnet sein. Weiterhin kann die Erregerspule 128 insbesondere mit einer Wechselspannung von 2 MHz bis 10 MHz, bevorzugt von 4 MHz bis 6 MHz, besonders bevorzugt von 5 MHz beaufschlagt sein. Auch Positionssensoren 118, die auf anderen Messprinzipien oder anderen Prinzipien der Messsignalerzeugung beruhen, sind jedoch denkbar. As in 1 As shown, the position sensor may be 118 for example, an inductive position sensor 118 act, wherein a generation of the electrical measurement signal by the inductive position sensor 118 based on a change of a magnetic flux. So can the position sensor 118 , in particular the inductive position sensor 118 , at least one coil 126 , in particular a plurality of at least 2 coils 126 , respectively. In particular, the inductive position sensor 118 at least one exciter coil 128 and at least one receiver coil 130 have, in particular at least 2 receiver coils 130 , preferably 3 receiver coils 130 , In 1 is an example of an inductive position sensor 118 with a receiver coil 130 shown. In particular, the receiver coils 130 from at least two partial turns 132 exist, with the immediately consecutive Teilwindungen 132 be oriented in opposite directions, as also in 1 to see. As also in 1 shown, the at least one receiver coil 130 at least one crossing point 133 wherein coil sections of the receiver coil 130 , which at a formation of the crossing point 133 are involved in the crossing point 133 can run over each other without touching each other. In particular, the receiver coils 130 have an electrical phase shift to each other. In particular, the position sensor 118 preferably 3 receiver coils 130 and the 3 receiver coils 130 can each have an electrical phase shift of 120 °. Furthermore, the partial turns 132 the different receiver coils 130 according to the electrical phase shift of the different receiver coils 130 be offset from each other. Furthermore, the exciter coil 128 In particular, be charged with an AC voltage of 2 MHz to 10 MHz, preferably from 4 MHz to 6 MHz, more preferably from 5 MHz. Also position sensors 118 However, based on other measuring principles or other principles of measurement signal generation, but are conceivable.

Das Inkrementalsignal kann insbesondere erzeugt sein durch mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: dem Positionssensor 118; einem Phasengeber 134. Das in 1 ausschnittsweise dargestellte Ausführungsbeispiel umfasst einen Phasengeber 134. 2 zeigt den Phasengeber 134 in einer Querschnittsansicht. Der Phasengeber 134 kann mindestens einen Magnetfelderzeuger 136 aufweisen, insbesondere mindestens einen Dauermagneten 138 und/oder mindestens einen Elektromagneten, wie in 2 zu sehen. Weiterhin kann der Phasengeber 120 mindestens ein Magnetsensorelement aufweisen, insbesondere ein Magnetsensorelement ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem Hall-Element; einem magnetoresistiven Element. Alternativ oder zusätzlich kann der Phasengeber 120 mindestens eine Spule 126, insbesondere eine Planarspule 140 aufweisen. Beispielsweise kann die Spule 126, insbesondere die Planarspule 140, auf einer Leiterplatte 142 aufgebracht sein, wie in 2 dargestellt. Die in den 1 und 2 weiterhin abgebildeten Koordinatensysteme dienen der Veranschaulichung der Perspektive.In particular, the incremental signal may be generated by at least one element selected from the group consisting of: the position sensor 118 ; a phase encoder 134 , This in 1 partial embodiment illustrated comprises a phase encoder 134 , 2 shows the phase encoder 134 in a cross-sectional view. The phase encoder 134 can at least one magnetic field generator 136 have, in particular at least one permanent magnet 138 and / or at least one electromagnet, as in 2 to see. Furthermore, the phase encoder 120 at least one magnetic sensor element, in particular a magnetic sensor element selected from the group consisting of: a Hall element; a magnetoresistive element. Alternatively or additionally, the phase encoder 120 at least one coil 126 , in particular a planar coil 140 respectively. For example, the coil 126 , in particular the planar coil 140 , on a circuit board 142 be upset, like in 2 shown. The in the 1 and 2 Coordinate systems that are still shown serve to illustrate the perspective.

Das erfindungsgemäße Sensorsystem 110 umfasst weiterhin ein Geberrad 114 mit einem Geberradprofil 116. 3 zeigt beispielhaft ein Geberrad 114 mit Geberradprofil 116 umfassend eine Mehrzahl von Profilelementen 144. Wie in 3 dargestellt, kann das mindestens eine Profilelement 144 eine beispielsweise kreisförmige Kontur 146 des Geberrads 114 auch unverändert lassen. Insbesondere kann das Profilelement 144 durch elektrische, magnetische oder optische Eigenschaften zu der Entstehung des messbaren Signals beitragen. Beispielsweise kann ein Geberrad 114, insbesondere ein Geberrad 114 mit kreisförmiger Kontur 146, eine Mehrzahl von Profilelementen 144 aufweisen, welche derart angeordnet sein können, dass mindestens ein elektrisch leitfähiges 148 Profilelement 142 von mindestens einem elektrisch nicht leitfähigen 150 Profilelement 144 gefolgt wird. Insbesondere kann das mindestens eine Profilelement 144 mindestens ein Material aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem elektrisch leitfähigen Material 148; einem ferromagnetischen Material; einem Metall. Weiterhin kann das Geberrad ein Material aufweisen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: einem elektrisch leitfähigem Material 148; einem ferromagnetischen Material; einem Metall. Ferner kann das Sensorsystem 110 mindestens zwei Geberräder 114 aufweisen, insbesondere zwei Geberräder 114 mit unterschiedlichen Geberradprofilen 116.The sensor system according to the invention 110 also includes a donor wheel 114 with a sender wheel profile 116 , 3 shows an example of a donor wheel 114 with encoder wheel profile 116 comprising a plurality of profile elements 144 , As in 3 shown, the at least one profile element 144 an example circular contour 146 the donor wheel 114 also leave unchanged. In particular, the profile element 144 Contribute to the formation of the measurable signal by electrical, magnetic or optical properties. For example, a donor wheel 114 , in particular a donor wheel 114 with circular contour 146 , a plurality of profile elements 144 have, which may be arranged such that at least one electrically conductive 148 profile element 142 of at least one electrically non-conductive 150 profile element 144 followed. In particular, the at least one profile element 144 at least one material selected from the group consisting of: an electrically conductive material 148 ; a ferromagnetic material; a metal. Furthermore, the transmitter wheel may comprise a material selected from the group consisting of: an electrically conductive material 148 ; a ferromagnetic material; a metal. Furthermore, the sensor system 110 at least two donor wheels 114 have, in particular two encoder wheels 114 with different encoder wheel profiles 116 ,

Das Sensorsystem 110 ist eingerichtet, um über die analoge Schnittstelle 120 mindestens ein mittels des Positionssensors 118 erzeugtes absolutes Positionssignal 124 auszugeben. Insbesondere kann das über die analoge Schnittstelle 120 ausgegebene absolute Positionssignal 124 mindestens ein Spannungssignal 154 umfassend mindestens ein Sinussignal 156 und mindestens ein Kosinussignal 158 umfassen. 4 zeigt beispielhaft das über die analoge Schnittstelle 120 ausgegebene absolute Positionssignal 124 umfassend ein Sinussignal 156 und ein Kosinussignal 158 aufgetragen als Spannung 159 auf der y-Achse gegen einen Winkel 164 auf der x-Achse. Insbesondere kann das von der analogen Schnittstelle 120 umgesetzte absolute Positionssignal 124 für eine Übertragung an eine weiter unten noch näher beschriebene Steuereinheit 152 vorgesehen sein. Insbesondere kann die Steuereinheit 152 eingerichtet sein, um durch eine Division des Sinussignals 156 durch das Kosinussignal 158 und eine Anwendung einer Arcustangens-Operation den Winkel 164 zu berechnen und auf die Winkelposition des rotierenden Elements zu schließen. Das Sinussignal 156 kann mindestens einen Sinussignal-Offset 160 aufweisen. Ferner kann auch das Kosinussignal 158 mindestens einen Kosinussignal-Offset 162 aufweisen. Insbesondere können der Sinussignal-Offset 160 und der Kosinussignal-Offset 162 gleich oder verschieden sein. Ferner kann das Sensorsystem 110 derart eingerichtet sein, dass das über die analoge Schnittstelle 120 ausgegebene absolute Positionssignal 124 weiterhin mindestens ein erstes Fehlerband 166, umfassend einen ersten Spannungsbereich, und mindestens ein zweites Fehlerband 168, umfassend einen zweiten Spannungsbereich, aufweisen kann, wie in 4 gezeigt. Insbesondere kann das über die analoge Schnittstelle 120 ausgegebene absolute Positionssignal 124 eine Sensorstatusinfomation umfassen. Insbesondere kann die Sensorstatusinformation in dem über die analoge Schnittstelle 120 ausgegebenen, absoluten Positionssignal 124 mithilfe mindestens eines der folgenden Elemente kodierbar sein: des ersten Fehlerbands 166; des zweiten Fehlerbands 168; des Sinussignal-Offsets 160; des Kosinussignal-Offsets 162. Weiterhin kann das Sinussignal 156 eine Sinussignalamplitude 170 aufweisen. Das Kosinussignal kann eine Kosinussignalamplitude 172 aufweisen.The sensor system 110 is set up to use the analog interface 120 at least one by means of the position sensor 118 generated absolute position signal 124 issue. In particular, this can be done via the analog interface 120 output absolute position signal 124 at least one voltage signal 154 comprising at least one sinusoidal signal 156 and at least one cosine signal 158 include. 4 shows an example of this via the analog interface 120 output absolute position signal 124 comprising a sinusoidal signal 156 and a cosine signal 158 applied as tension 159 on the y -Axis against an angle 164 on the x-axis. In particular, this can be done by the analog interface 120 converted absolute position signal 124 for transmission to a control unit described in more detail below 152 be provided. In particular, the control unit 152 be set up by dividing the sinusoidal signal 156 through the cosine signal 158 and an application of an arctangent operation the angle 164 to calculate and to close the angular position of the rotating element. The sinewave signal 156 can have at least one sine signal offset 160 respectively. Furthermore, the cosine signal can also be used 158 at least one cosine signal offset 162 respectively. In particular, the sine signal offset 160 and the cosine signal offset 162 be the same or different. Furthermore, the sensor system 110 be set up so that via the analog interface 120 output absolute position signal 124 at least a first error band 166 comprising a first voltage range, and at least a second error band 168 comprising a second voltage range, may have, as in 4 shown. In particular, this can be done via the analog interface 120 output absolute position signal 124 include a sensor status information. In particular, the sensor status information in the via the analog interface 120 output, absolute position signal 124 be codable using at least one of the following: the first error band 166 ; of the second error band 168 ; of the sine wave signal offset 160 ; of the cosine signal offset 162 , Furthermore, the sine signal 156 a sinusoidal signal amplitude 170 respectively. The cosine signal can be a cosine signal amplitude 172 respectively.

Die 5A und 5B zeigen jeweils einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Sensorsystemen 110 mit Augenmerk auf der analogen Schnittstelle 120 und der inkrementellen Schnittstelle 122, wobei den 5A und 5B zwei unterschiedliche Ausführungsformen des Sensorelements 110 zugrunde liegen. Das Sensorsystem 110 weist mindestens eine analoge Schnittstelle 120 auf, wobei das Sensorsystem 110 eingerichtet ist, um über die analoge Schnittstelle mindestens ein mittels des Positionssensors 118 erzeugtes absolutes Positionssignal 124 auszugeben. Das Sensorsystem 110 kann weiterhin mindestens eine Auswerteeinheit 174 aufweisen, wobei die Auswerteeinheit 174 mindestens eine erste Auswerteschaltung 176 aufweisen kann, wobei die erste Auswerteschaltung 176 eingerichtet ist, das absolute Positionssignal 124 aufzubereiten. Insbesondere kann das absolute Positionssignal 124 durch eine Auswerteeinheit 174, insbesondere eine erste Auswerteschaltung 176, bearbeitet und/oder gewandelt an der analogen Schnittstelle 120 eingehen. Insbesondere kann es sich bei dem an der analogen Schnittstelle 120 eingehenden absoluten Positionssignal 118 um mindestens ein analoges und/oder digitales Signal handeln. Insbesondere kann die Auswerteeinheit 174, insbesondere die erste Auswerteschaltung 176, die analoge Schnittstelle 120 aufweisen, wie in 5A dargestellt. Die analoge Schnittstelle 120 kann insbesondere vier Leitungen 180 aufweisen, wie in den 5A und 5B zu sehen. Insbesondere kann die analoge Schnittstelle eine Spannungsversorgungsleitung 182, eine Sinussignalleitung 184, eine Kosinussignalleitung 186 und eine Masseleitung 188 aufweisen.The 5A and 5B each show a section of a sensor systems according to the invention 110 paying attention to the analog interface 120 and the incremental interface 122 , where the 5A and 5B two different embodiments of the sensor element 110 underlie. The sensor system 110 has at least one analog interface 120 on, with the sensor system 110 is set up via the analog interface at least one by means of the position sensor 118 generated absolute position signal 124 issue. The sensor system 110 can continue to at least one evaluation unit 174 have, wherein the evaluation unit 174 at least one first evaluation circuit 176 may have, wherein the first evaluation circuit 176 is set up, the absolute position signal 124 prepare. In particular, the absolute position signal 124 through an evaluation unit 174 , in particular a first evaluation circuit 176 , edited and / or converted at the analog interface 120 received. In particular, it may be in the case of the analog interface 120 incoming absolute position signal 118 to act at least one analog and / or digital signal. In particular, the evaluation unit 174 , in particular the first evaluation circuit 176 , the analog interface 120 have, as in 5A shown. The analog interface 120 can in particular four lines 180 have, as in the 5A and 5B to see. In particular, the analog interface may be a power supply line 182 , a sinusoidal signal line 184 , a cosine signal line 186 and a ground line 188 respectively.

Das Sensorsystem 110 umfasst ferner mindestens eine inkrementelle Schnittstelle 122, wobei das Sensorsystem 110 eingerichtet ist, um über die inkrementelle Schnittstelle 122 mindestens ein Inkrementalsignal auszugeben. Die inkrementelle Schnittstelle 122 kann mindestens eines der folgenden Elemente umfassen: eine Komparatorschaltung; einen Schmitt-Trigger 190. Insbesondere kann die inkrementelle Schnittstelle 122 eingerichtet sein, um das Inkrementalsignal, insbesondere das Inkrementalsignal des Phasengebers 134, mittels der Komparatorschaltung und/oder mittels des Schmitt-Triggers 190 in ein digitales Signal umzusetzen. Insbesondere kann die inkrementelle Schnittstelle 122 getrennt von der analogen Schnittstelle 120 ausgebildet sein. Das Inkrementalsignal kann insbesondere erzeugt sein durch mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: dem Positionssensor 118; dem Phasengeber 134. Die Auswerteeinheit 174 kann mindestens eine zweite Auswerteschaltung 178 aufweisen, wobei die Auswerteeinheit 174, insbesondere die zweite Auswerteschaltung 178, eingerichtet sein kann, um das Inkrementalsignal aufzubereiten und/oder um das Inkrementalsignal über die mindestens eine inkrementelle Schnittstelle 122 an die Steuereinheit 152 weiterzuleiten. Insbesondere kann die Auswerteeinheit 174, insbesondere die zweite Auswerteschaltung 178, die inkrementelle Schnittstelle umfassen. Die erste Auswerteschaltung 176 und zweite Auswerteschaltung 178 können ganz oder teilweise getrennt ausgebildet sein, wie in 5A gezeigt. Sie können jedoch auch ganz oder teilweise gemeinsam ausgebildet sein, beispielsweise auf einem gemeinsamen Schaltungsträger 179, wie in 5B zu sehen. Die inkrementelle Schnittstelle 122 kann mindestens eine Leitung 180, insbesondere eine Inkrementalsignalleitung 189, aufweisen, wie in 5B gezeigt. Die inkrementelle Schnittstelle 122 kann auch, wie in 5A zu sehen, mindestens zwei Leitungen 180 aufweisen, beispielsweise eine Masseleitung 188 und eine Inkrementalsignalleitung 189.The sensor system 110 further comprises at least one incremental interface 122 , wherein the sensor system 110 is set up to use the incremental interface 122 to output at least one incremental signal. The incremental interface 122 may comprise at least one of the following elements: a comparator circuit; a Schmitt trigger 190 , In particular, the incremental interface 122 be set up to the incremental signal, in particular the incremental signal of the phase encoder 134 , by means of the comparator circuit and / or by means of the Schmitt trigger 190 to translate into a digital signal. In particular, the incremental interface 122 separated from the analog interface 120 be educated. In particular, the incremental signal may be generated by at least one element selected from the group consisting of: the position sensor 118 ; the phase encoder 134 , The evaluation unit 174 can be at least a second evaluation circuit 178 have, wherein the evaluation unit 174 , in particular the second evaluation circuit 178 , may be configured to process the incremental signal and / or the incremental signal via the at least one incremental interface 122 to the control unit 152 forward. In particular, the evaluation unit 174 , in particular the second evaluation circuit 178 that include incremental interface. The first evaluation circuit 176 and second evaluation circuit 178 may be formed completely or partially separated, as in 5A shown. However, they can also be wholly or partially formed together, for example on a common circuit board 179 , as in 5B to see. The incremental interface 122 can at least one line 180 , in particular an incremental signal line 189 , exhibit, as in 5B shown. The incremental interface 122 can also, as in 5A to see at least two wires 180 have, for example, a ground line 188 and an incremental signal line 189 ,

Wie in den 5A und 5B gezeigt, kann das Sensorsystem 110 weiterhin mindestens eine Steuereinheit 152 umfassen. Die Steuereinheit 152 kann eingerichtet sein, um das absolute Positionssignal 124 und das Inkrementalsignal über die Schnittstellen 120, 122 zu erfassen. Die Steuereinheit 152 kann insbesondere ein oder mehrere, hier nicht gezeigte, elektronische Bauelemente umfassen, wie beispielsweise mindestens einen Verstärker, mindestens ein Speicherelement, mindestens eine Datenverarbeitungsvorrichtung oder Kombinationen der genannten und/oder anderer Elemente. Die Steuereinheit 152 kann insbesondere eingerichtet sein, das absolute Positionssignal 124 mithilfe des Inkrementalsignals zu überprüfen und optional zu korrigieren. Ferner kann die Steuereinheit 152 eingerichtet sein, mindestens einen Schleppfehler des absoluten Positionssignals 124 mithilfe des Inkrementalsignals zu ermitteln. Weiterhin kann die Steuereinheit 152 eingerichtet sein, mithilfe des absoluten Positionssignals 124 und des Inkrementalsignals mindestens ein zweites Positionssignal zu bestimmen, wobei die Rotationseigenschaft aus dem zweiten Positionssignal bestimmbar ist. Insbesondere kann die Steuereinheit 152 eingerichtet sein, um das zweite Positionssignal zu bestimmen durch eine Korrektur des absoluten Positionsignals 124 mithilfe des Inkrementalsignals. Weiterhin kann die Steuereinheit 152 eingerichtet sein, das zweite Positionssignal mit dem absoluten Positionssignal 124 zu vergleichen. Insbesondere kann die Steuereinheit 152 eingerichtet sein, eine Differenz D zwischen dem absoluten Positionssignal 124 und dem zweiten Positionssignal zu bilden. Die Steuereinheit 152 kann weiterhin eingerichtet sein, die Rotationseigenschaft aus dem absoluten Positionssignals 124 zu bestimmen, wenn die Differenz D kleiner ist als ein Schwellwert Ds, wobei die Steuereinheit 152 ferner eingerichtet sein kann, die Rotationseigenschaft aus dem zweiten Positionssignals zu bestimmen, wenn die Differenz D größer ist als der Schwellwert DS . Der Schwellwert DS kann einem der Bereiche zugeordnet werden. Der Schwellwert DS kann insbesondere ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: einer Frequenz des Inkrementalsignals; einem Wert der Differenz D zwischen dem absoluten Positionssignal 124 und dem zweiten Positionssignal. Insbesondere kann der Schwellwert DS die Frequenz des Inkrementalsignals umfassen und einen Wert von 2 Hz bis 100 kHz, bevorzugt von 5 Hz bis 50 kHz, besonders bevorzugt von 10 Hz bis 10 kHz aufweisen. Insbesondere kann der Schwellwert DS den Wert der Differenz D zwischen dem absoluten Positionssignal 124 und dem zweiten Positionssignal umfassen und der Wert der Differenz kann einen Wert von 2 Hz bis 100 kHz, bevorzugt von 5 Hz bis 50 kHz, mehr bevorzugt von 10 Hz bis 10 kHz, besonders bevorzugt von 10 kHz aufweisen.As in the 5A and 5B shown, the sensor system 110 at least one control unit 152 include. The control unit 152 can be set to the absolute position signal 124 and the incremental signal over the interfaces 120 . 122 capture. The control unit 152 may in particular comprise one or more, not shown, electronic components, such as at least one amplifier, at least one memory element, at least one data processing device or combinations of said and / or other elements. The control unit 152 can be set up in particular, the absolute position signal 124 help to check the incremental signal and optionally correct. Furthermore, the control unit 152 be set up, at least one following error of the absolute position signal 124 using the incremental signal to determine. Furthermore, the control unit 152 be set up using the absolute position signal 124 and the incremental signal to determine at least a second position signal, wherein the rotational property of the second position signal can be determined. In particular, the control unit 152 be arranged to determine the second position signal by a correction of the absolute position signal 124 using the incremental signal. Furthermore, the control unit 152 be set up, the second position signal with the absolute position signal 124 to compare. In particular, the control unit 152 be set up a difference D between the absolute position signal 124 and the second position signal. The control unit 152 can also be set up, the rotation property of the absolute position signal 124 to determine if the difference D is less than a threshold Ds, where the control unit 152 may further be configured to determine the rotation characteristic from the second position signal when the difference D is greater than the threshold D S , The threshold D S can be assigned to one of the areas. The threshold D S may in particular be selected from the group consisting of: a frequency of the incremental signal; a value of the difference D between the absolute position signal 124 and the second position signal. In particular, the threshold value D S comprise the frequency of the incremental signal and have a value of 2 Hz to 100 kHz, preferably from 5 Hz to 50 kHz, more preferably from 10 Hz to 10 kHz. In particular, the threshold value D S the value of the difference D between the absolute position signal 124 and the second position signal, and the value of the difference may have a value from 2 Hz to 100 kHz, preferably from 5 Hz to 50 kHz, more preferably from 10 Hz to 10 kHz, most preferably from 10 kHz.

In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines um mindestens eine Rotationsachse rotierenden Elements vorgeschlagen.In a further aspect of the present invention, a method is proposed for determining at least one rotational property of an element rotating about at least one axis of rotation.

Das Verfahren umfasst die Verwendung mindestens eines mit dem rotierenden Element verbindbaren Geberrads 114, wobei das Geberrad 114 ein Geberradprofil 116 aufweist. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge. Auch eine andere Reihenfolge ist grundsätzlich möglich. Weiterhin können einer oder mehrere oder alle Verfahrensschritte auch wiederholt durchgeführt werden. Weiterhin können zwei oder mehrere der Verfahrensschritte auch ganz oder teilweise zeitlich überlappend oder gleichzeitig durchgeführt werden. Das Verfahren kann, zusätzlich zu den genannten Verfahrensschritten auch weitere Verfahrensschritte umfassen.The method includes using at least one donor wheel connectable to the rotating element 114 , where the donor wheel 114 a transmitter wheel profile 116 having. The method comprises the following steps, preferably in the order given. Also a different order is possible. Furthermore, one or more or all process steps can also be carried out repeatedly. Furthermore, two or more of the method steps may also be performed wholly or partially overlapping in time or simultaneously. The method may, in addition to the method steps mentioned, also comprise further method steps.

Wie in 6 dargestellt, umfasst das Verfahren in einem ersten Schritt a) (Verfahrensschritt 192) ein Erzeugen mindestens eines absoluten Positionssignals 124 durch mindestens einen Positionssensor 118; in einem zweiten Schritt b) (Verfahrensschritt 194) ein Erzeugen mindestens eines Inkrementalsignals; in einem dritten Schritt c) (Verfahrensschritt 196) ein Ausgeben des absoluten Positionssignals 124 an mindestens eine Steuereinheit 152 über mindestens eine analoge Schnittstelle 120; in einem vierten Schritt d) (Verfahrensschritt 198) ein Ausgeben des Inkrementalsignals an die Steuereinheit 152 über mindestens eine inkrementelle Schnittstelle 122; und in einem fünften Schritt e) (Verfahrensschritt 200) ein Bestimmen der Rotationseigenschaft durch die Steuereinheit 152 mithilfe mindestens eines der folgenden Signale: des absoluten Positionssignals 124; des Inkrementalsignals.As in 6 represented, the method comprises in a first step a) (method step 192 ) generating at least one absolute position signal 124 by at least one position sensor 118 ; in a second step b) (method step 194 ) generating at least one incremental signal; in a third step c) (method step 196 ) outputting the absolute position signal 124 to at least one control unit 152 via at least one analog interface 120 ; in a fourth step d) (method step 198 ) outputting the incremental signal to the control unit 152 via at least one incremental interface 122 ; and in a fifth step e) (method step 200 ) determining the rotation characteristic by the control unit 152 using at least one of the following signals: the absolute position signal 124 ; of the incremental signal.

Das Verfahren kann insbesondere unter Verwendung eines Sensorsystems 110 gemäß der vorliegenden Erfindung, also gemäß einer der oben genannten Ausführungsformen oder gemäß einer der unten noch näher beschriebenen Ausführungsformen, durchgeführt werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann unter dem Ausdruck aus Schritt e) „Bestimmen der Rotationseigenschaft durch die Steuereinheit 152 mithilfe mindestens eines der folgenden Signale: des absoluten Positionssignals 124; des Inkrementalsignals“ insbesondere verstanden werden, dass die Rotationseigenschaft aus dem absoluten Positionssignal 124 bestimmt wird; oder dass die Rotationseigenschaft aus dem Inkrementalsignal bestimmt wird; oder dass die Rotationseigenschaft unter Verwendung des absoluten Positionssignals 124 und/oder unter Verwendung des Inkrementalsignals bestimmt wird, beispielsweise aus einem zweiten Positionssignal, welches insbesondere durch ein Korrigieren des absoluten Positionssignals 124 mithilfe des Inkrementalsignals bestimmt werden kann. So kann insbesondere in Schritt e) von der Steuereinheit 152 das zweites Positionssignal erzeugt werden durch ein Korrigieren des absoluten Positionssignals 124 mithilfe des Inkrementalsignals, wobei die Rotationseigenschaft mithilfe des zweiten Positionssignals bestimmt werden kann. Ferner kann das Verfahren einen Schritt f) umfassen:
f) Vergleichen des zweiten Positionssignals mit dem absoluten Positionssignal 124.The method can be used in particular using a sensor system 110 According to the present invention, that is, according to one of the above embodiments or according to one of the embodiments described in more detail below, are performed. In the context of the present invention, under the expression from step e) "determining the rotation property by the control unit 152 using at least one of the following signals: the absolute position signal 124 ; of the incremental signal "can be understood in particular that the rotation property of the absolute position signal 124 is determined; or that the rotation property is determined from the incremental signal; or that the rotation property using the absolute position signal 124 and / or determined using the incremental signal, for example from a second position signal, which in particular by correcting the absolute position signal 124 can be determined by means of the incremental signal. Thus, in particular in step e) of the control unit 152 the second position signal is generated by correcting the absolute position signal 124 using the incremental signal, wherein the rotational property can be determined using the second position signal. Furthermore, the method may comprise a step f):
f) comparing the second position signal with the absolute position signal 124 ,

Weiterhin kann das Vergleichen ein Bilden einer Differenz D zwischen dem absoluten Positionssignal 124 und dem zweiten Positionssignal umfassen. Insbesondere kann die Rotationseigenschaft unter Nutzung des absoluten Positionssignals 124 bestimmt werden, wenn die Differenz D kleiner ist als ein Schwellwert DS , wobei die Rotationseigenschaft unter Nutzung des zweiten Positionssignals bestimmt werden kann, wenn die Differenz D größer ist als der Schwellwert DS . Insbesondere kann der Schwellwert DS ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus: einer Frequenz des Inkrementalsignals; einem Wert der Differenz D zwischen dem absoluten Positionssignal 124 und dem zweiten Positionssignal.Furthermore, the comparing may be forming a difference D between the absolute position signal 124 and the second position signal. In particular, the rotation property can be obtained by using the absolute position signal 124 be determined when the difference D is less than a threshold D S wherein the rotational characteristic can be determined using the second position signal when the difference D is greater than the threshold D S , In particular, the threshold value D S be selected from the group consisting of: a frequency of the incremental signal; a value of the difference D between the absolute position signal 124 and the second position signal.

Weiterhin kann das Ausgeben des Inkrementalsignals in Schritt d) mithilfe mindestens einer inkrementelle Schnittstelle 122 umfassend mindestens eine Komparator-Schaltung und/oder mindestens einen Schmitt-Trigger 190 geschehen. Ferner kann das Ausgeben des absoluten Positionssignals 124 in Schritt c) das Ausgeben des absoluten Positionssignals 124 in Form von mindestens einem Sinussignal 156 und mindestens einem Kosinussignal 158 umfassen. Insbesondere kann das Verfahren das Aufbereiten des mindestens einen absoluten Positionssignals 124 durch mindestens eine Auswerteeinheit 174, insbesondere mindestens eine erste Auswerteschaltung 176 der Auswerteeinheit 174, umfassen. Ferner kann das Verfahren das Aufbereiten des mindestens einen Inkrementalsignals durch die Auswerteeinheit 174, insbesondere mindestens eine zweite Auswerteschaltung 178 der Auswerteeinheit 174, umfassen. Insbesondere können die erste Auswerteschaltung 176 und die zweite Auswerteschaltung 178 auf einem gemeinsamen Schaltungsträger 179 angeordnet sein. Alternativ können die erste Auswerteschaltung 176 und die zweite Auswerteschaltung 178 auf zwei getrennten Schaltungsträgern 179 angeordnet sein. Weiterhin kann das Verfahren ein Ausgeben mindestens einer Sensorstatusinformation umfassen. Insbesondere kann die Sensorstatusinformation über die mindestens eine analoge Schnittstelle 120 ausgegeben werden. Insbesondere kann das über die analoge Schnittstelle 120 ausgegebene absolute Positionssignal 124 die Sensorstatusinformation umfassen.Furthermore, the outputting of the incremental signal in step d) can be effected by means of at least one incremental interface 122 comprising at least one comparator circuit and / or at least one Schmitt trigger 190 happen. Furthermore, outputting the absolute position signal 124 in step c) outputting the absolute position signal 124 in the form of at least one sinusoidal signal 156 and at least one cosine signal 158 include. In particular, the method may include processing the at least one absolute position signal 124 by at least one evaluation unit 174 , in particular at least one first evaluation circuit 176 the evaluation unit 174 , include. Furthermore, the method may include the processing of the at least one incremental signal by the evaluation unit 174 , in particular at least one second evaluation circuit 178 the evaluation unit 174 , include. In particular, the first evaluation circuit 176 and the second evaluation circuit 178 on a common circuit carrier 179 be arranged. Alternatively, the first evaluation circuit 176 and the second evaluation circuit 178 on two separate circuit carriers 179 be arranged. Furthermore, the method may include outputting at least one sensor status information. In particular, the sensor status information about the at least one analog interface 120 be issued. In particular, this can be done via the analog interface 120 output absolute position signal 124 include the sensor status information.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Konrad Reif (Hrsg.): Sensoren im Kraftfahrzeug, 2. Auflage, 2012, Seiten 63-74 und 120-129 [0001]Konrad Reif (ed.): Sensors in the motor vehicle, 2nd edition, 2012, pages 63-74 and 120-129 [0001]

Claims (15)

Sensorsystem (110) zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines um mindestens eine Rotationsachse (112) rotierenden Elements, wobei das Sensorsystem (110) mindestens ein mit dem rotierenden Element verbindbares Geberrad (114) aufweist, wobei das Geberrad (114) ein Geberradprofil (116) aufweist, wobei das Sensorsystem (110) mindestens einen Positionssensor (118) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorsystem (110) mindestens eine analoge Schnittstelle (120) und mindestens eine inkrementelle Schnittstelle (122) aufweist, wobei das Sensorsystem (110) eingerichtet ist, um über die analoge Schnittstelle (120) mindestens ein mittels des Positionssensors (118) erzeugtes absolutes Positionssignal (124) auszugeben und über die inkrementelle Schnittstelle (122) mindestens ein Inkrementalsignal auszugeben.Sensor system (110) for determining at least one rotational property of an element rotating about at least one axis of rotation (112), wherein the sensor system (110) has at least one encoder wheel (114) which can be connected to the rotating element, wherein the transmitter wheel (114) has a transmitter wheel profile (116). wherein the sensor system (110) comprises at least one position sensor (118), characterized in that the sensor system (110) has at least one analog interface (120) and at least one incremental interface (122), wherein the sensor system (110) is set up to output via the analog interface (120) at least one generated by the position sensor (118) absolute position signal (124) and output via the incremental interface (122) at least one incremental signal. Sensorsystem (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Inkrementalsignal erzeugt ist durch mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: dem Positionssensor (118); einem Phasengeber (134).The sensor system (110) of the preceding claim, wherein the incremental signal is generated by at least one element selected from the group consisting of: the position sensor (118); a phase encoder (134). Sensorsystem (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorsystem (110) weiterhin mindestens eine Steuereinheit (152) umfasst, wobei die Steuereinheit (152) eingerichtet ist, um das absolute Positionssignal (124) und das Inkrementalsignal über die Schnittstellen (120, 122) zu erfassen.Sensor system (110) according to one of the preceding claims, wherein the sensor system (110) further comprises at least one control unit (152), wherein the control unit (152) is arranged to transmit the absolute position signal (124) and the incremental signal via the interfaces (120, 120). 122). Sensorsystem (110) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (152) eingerichtet ist, mithilfe des absoluten Positionssignals (124) und des Inkrementalsignals mindestens ein zweites Positionssignal zu bestimmen, wobei die Rotationseigenschaft aus dem zweiten Positionssignal bestimmbar ist.Sensor system (110) according to one of the three preceding claims, wherein the control unit (152) is arranged to determine at least one second position signal by means of the absolute position signal (124) and the incremental signal, wherein the rotational property can be determined from the second position signal. Sensorsystem (110) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Steuereinheit (152) eingerichtet ist, eine Differenz D zwischen dem absoluten Positionssignal (124) und dem zweiten Positionssignal zu bilden.A sensor system (110) according to any one of the preceding claims, wherein the control unit (152) is arranged to form a difference D between the absolute position signal (124) and the second position signal. Sensorsystem (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Steuereinheit (152) eingerichtet ist, die Rotationseigenschaft aus dem absoluten Positionssignals (124) zu bestimmen, wenn die Differenz D kleiner als ein Schwellwert DS ist, wobei die Steuereinheit (152) eingerichtet ist, die Rotationseigenschaft aus dem zweiten Positionssignals zu bestimmen, wenn die Differenz D größer als der Schwellwert Ds ist.A sensor system (110) according to the preceding claim, wherein the control unit (152) is arranged to determine the rotation characteristic from the absolute position signal (124) when the difference D is less than a threshold value D S , the control unit (152) being arranged to determine the rotation characteristic from the second position signal when the difference D is greater than the threshold value Ds. Sensorsystem (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das über die analoge Schnittstelle (120) ausgegebene absolute Positionssignal (124) mindestens ein Spannungssignal (154) umfasst, wobei das Spannungssignal (154) mindestens ein Sinussignal (156) und mindestens ein Kosinussignal (158) umfasst.Sensor system (110) according to one of the preceding claims, wherein the absolute position signal (124) output via the analog interface (120) comprises at least one voltage signal (154), wherein the voltage signal (154) comprises at least one sine signal (156) and at least one cosine signal ( 158). Sensorsystem (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorsystem (110) eingerichtet ist, um über die analoge Schnittstelle (120) mindestens eine Sensorstatusinformation auszugeben.Sensor system (110) according to one of the preceding claims, wherein the sensor system (110) is set up to output at least one sensor status information via the analog interface (120). Sensorsystem (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Sensorsystem (110) mindestens eine Auswerteeinheit (174) umfasst, wobei die Auswerteeinheit (174) mindestens eine erste Auswerteschaltung (176) aufweist, wobei die erste Auswerteschaltung (176) eingerichtet ist, das absolute Positionssignal (124) aufzubereiten.Sensor system (110) according to one of the preceding claims, wherein the sensor system (110) comprises at least one evaluation unit (174), wherein the evaluation unit (174) at least one first evaluation circuit (176), wherein the first evaluation circuit (176) is arranged, the to prepare absolute position signal (124). Sensorsystem (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die erste Auswerteschaltung (176) eingerichtet ist, das Inkrementalsignal aus dem absoluten Positionssignal (124) zu bestimmen.A sensor system (110) according to the preceding claim, wherein the first evaluation circuit (176) is arranged to determine the incremental signal from the absolute position signal (124). Verfahren zur Bestimmung mindestens einer Rotationseigenschaft eines um mindestens eine Rotationsachse (112) rotierenden Elements, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Erzeugen mindestens eines absoluten Positionssignals (124) durch mindestens einen Positionssensor (118); b) Erzeugen mindestens eines Inkrementalsignals; c) Ausgeben des absoluten Positionssignals (124) an mindestens eine Steuereinheit (152) über mindestens eine analoge Schnittstelle (120); d) Ausgeben des Inkrementalsignals an die Steuereinheit (152) über mindestens eine inkrementelle Schnittstelle (122); und e) Bestimmen der Rotationseigenschaft durch die Steuereinheit (152) mithilfe mindestens eines der folgenden Signale: des absoluten Positionssignals (120); des Inkrementalsignals.Method for determining at least one rotation property of an element rotating about at least one axis of rotation (112), the method comprising the following steps: a) generating at least one absolute position signal (124) by at least one position sensor (118); b) generating at least one incremental signal; c) outputting the absolute position signal (124) to at least one control unit (152) via at least one analogue interface (120); d) outputting the incremental signal to the control unit (152) via at least one incremental interface (122); and e) determining the rotation characteristic by the control unit (152) using at least one of the following signals: the absolute position signal (120); of the incremental signal. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Inkrementalsignal erzeugt wird durch mindestens ein Element ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: dem Positionssensor (118); einem Phasengeber (134).The method of the preceding claim, wherein the incremental signal is generated by at least one element selected from the group consisting of: the position sensor (118); a phase encoder (134). Verfahren nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei in Schritt e) von der Steuereinheit (152) ein zweites Positionssignal erzeugt wird durch ein Korrigieren des absoluten Positionssignals (124) mithilfe des Inkrementalsignals, wobei die Rotationseigenschaft mithilfe des zweiten Positionssignals bestimmt wird.Method according to one of the two preceding claims, wherein in step e), a second position signal is generated by the control unit (152) by correcting the absolute position signal (124) by means of the incremental signal, wherein the rotation property is determined by means of the second position signal. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch ferner umfassend: f) Vergleichen des zweiten Positionssignals mit dem absoluten Positionssignal (124). The method of the preceding claim further comprising: f) comparing the second position signal to the absolute position signal (124). Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Vergleichen ein Bilden einer Differenz D zwischen dem absoluten Positionssignal (124) und dem zweiten Positionssignal umfasst, wobei die Rotationseigenschaft unter Nutzung des absoluten Positionssignals (124) bestimmt wird, wenn die Differenz D kleiner ist als ein Schwellwert Ds, wobei die Rotationseigenschaft unter Nutzung des zweiten Positionssignals bestimmt wird, wenn die Differenz D größer ist als der Schwellwert Ds.The method of the preceding claim, wherein the comparing comprises forming a difference D between the absolute position signal (124) and the second position signal, wherein the rotation characteristic is determined using the absolute position signal (124) if the difference D is less than a threshold Ds, wherein the rotational property is determined using the second position signal when the difference D is greater than the threshold value Ds.
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