CN101821591B - 绝对高分辨率分段或转数计数器 - Google Patents

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Abstract

绝对高分辨率线性分段或转数计数器作为具有独立可行的中间方案的单芯片方案，优选地，作为具有韦根元件的绝对磁性多圈，用于对转数或段数进行计数，以及用作计数器、存储器和处理电路的单独电源，其中用于细分辨率的附加传感器和μ控制器是总IC的组件。

Description

绝对高分辨率分段或转数计数器
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的绝对高分辨率分段(segment)或转数(revolution)计数器，其可以在两个方向计数并包括至少一个活动励磁磁体。 
背景技术
绝对线性分段或转数计数器在不需要外部电能的情况下获取其永久存储的计数信息。该计数器从处于任何条件(即，也是在接近零的速度)下的驱动器的动能中产生计数和存储所需的电能。这里，被检测并存储的转数在物理学上讲是无限制的。该计数器以绝对的方式执行其高分辨率功能，即其当前位置在中断电源并再次接通电源后可未延迟地为该计数器可用。 
一般来说，在一转(one revolution)内的高分辨率计数器称为单圈(singleturn)，一转的高分辨率与对几转的计数的组合称为多圈。因此，本发明涉及多圈(multi turn)。 
用于检测平移和/或旋转运动的磁性元件称为脉冲金属丝运动检测器(如US 4,364,013公开的)或韦根(Wiegand)传感器(如DE 4 107 847 C1或DE 2 817 169 C2公开的)，其中铁磁材料的预处理金属丝被传感器线圈所缠绕。起初在铁磁材料中方向随意的磁区(称为磁畴或Weiβ区)在外部机械力和/或磁力的影响下将其自身定向在一个单域。在施加了某个方向和大小的外磁场后，该域“突然翻转(flap over)”，其产生可以作为输出信号的电压脉冲。 
在铁磁材料中，具有不同磁化方向的相邻原子的磁矩的相互作用是非常强的，其导致磁矩在小的空间区域对准。上述磁域、Weiβ区或区域被称为布洛赫壁的过渡层彼此分开。由于外力的影响，如上所述，有可能实现上述单域、铁磁元件的自我形成。如果该域被引入了某大小和方向的外磁场，则起始位置的基础磁体(优选为金属丝端点)像多米诺骨牌一样翻到外磁场的方向，这会导致在铁磁元件中出现具有有限速度的翻转事件的波浪，而且该速度比励磁磁体的速度大，由此可以说是该域的“瞬时翻转”。
根据DE 102 59 223，在铁磁元件之间作用的上述布洛赫壁效应用于估计励磁磁体的极性和位置，其在于通过附加传感器元件，可以确定从两个前端开始的铁磁元件的反磁化部署方向，即铁磁元件的反磁化方向。 
在具有励磁磁体和半圈分辨率的特性的一般情况中，转数计数器系统完全由与最后存储的已知励磁磁体的位置相关的四个已知励磁磁体的状态来描述。 
但是，通过测量，可以实现具有可想到的简单机械结构的位置检测器，该位置检测器可在速度接近零时无故障工作，且一旦出现常规能量供应故障，仅一个铁磁元件位于励磁磁体的两个运动方向中，其中，应当注意的是，有关铁磁元件反磁化部署方向的信息可以从励磁磁体的励磁极及其在同一个时间点Ts处的极性中得到。该位置检测器的最优简化布置使得该位置检测器还可能从传感器线圈的输出信号同时获得用于包括计数器设备的估计电子设备的能量。 
不管基本可能且可想到的该检测器的简单机械结构，经验表明，未来的应用需要极其小型化的系统的结构元件，由此该系统大幅度降低成本，同时不能放弃寿命长以及独立于外部能量的布置的优点。 
发明内容
因此，本发明的目的是进一步将作为高分辨率线性分段或旋转计数器的多圈传感器发展成单芯片方案(one-chip-solution)。 
该目的通过权利要求1的特征来实现。 
从属权利要求体现本发明的进一步的特征。 
在这方面，考虑目前使用的技术是很重要的。 
在以下中存在多圈： 
1.具有光/机械传动装置的光学单圈， 
2.具有磁/机械传动装置的光学单圈， 
3.具有光/机械传动装置的磁单圈， 
4.具有磁/机械传动装置的磁单圈。 
此外，与相应传动装置方案相结合的电容性单圈是已知的。 
尽管传动装置不能保证绝对旋转速度的检测(这是因为只有严格限定的旋转圈数可以被检测，且由于可能的尺寸和可预计的成本，他们仅能够经受严格限定的速度和加速度)，但无论如何均以比较评价的方式提及该传动装置，以阐述本发明的概念。 
电动(battery-operated)的多圈不是绝对的多圈，因为它们具有外部电能源，而且从技术上讲，在许多方面都不安全。 
本发明专利申请公开的绝对多圈不受限于应用技术而受限于物理学。 
这里，几个105rpm是可能的。转数的数量被检测并存储，该转数实际上是无限制的。磁单圈目前达到的分辨率与光单圈相同。 
尽管技术优点显著，但新技术发现很难占领分散的市场。占领分散的市场只能从成本的角度来实现。使用单芯片方案作为绝对多圈的最终目标可以成功建立起市场。 
但是，已有的在技术和经济上有优势的中间方案滞碍了市场。这里必须强调的是，如果被集成的元件具有相同的基础(优选是磁性元件)，则单芯片方案可以以更简单低成本的方式来实现。关于上述修改，该单芯片方案仅可在只存在机械或能量原因以外的困难的情况下(如果存在困难的话)实现)。 
本发明的基础和目的是单个元件的连续集成，该单个元件已经部分是IC，且部分在遵循重要的整个条件时(如从属权利要求所示)，仍然直接通过有利的中间方案来实现单芯片方案的最终目标。 
因此，示例和附图公开了通过中间方案到作为磁性多圈的最终芯片的最优实现。 
绝对高分辨率分段或转数计数器包括一个单铁磁元件，具有至少一个围绕该元件的作为韦根元件的线圈；至少一个附加传感器元件，用于在两个方向检测对段数(segments)或转数进行计数的信息；附加磁传感器，用于段数或转数的细分辨率；至少一个公共励磁磁体，用于分段/转数计数器和附加传感器；控制逻辑和功率控制器，用于分段/旋转计数器；用于多圈应用的逻辑或用于细分辨率的μ控制器；以及非易失性计数器和存储器单元，用于永久存储计数信息。 
由于韦根元件直接位于两个励磁磁体之间的主磁场中的创造性排列，磁体的磁性背部连接(该连接由公共铁磁背部连接体形成)优选地形成为封闭环，转数计数器被提供，其被形成为几何形状以及磁特性是对称的，旋转计数器达到最小尺寸，而且由于很大程度上屏蔽了外部影响，还能够检测最大的旋转速度。 
在附加传感器元件的反应时间大于来自通过铁磁元件的线圈的电压脉冲的持续时间的情况下，能量存储装置是必须的。这种情况例如是具有目前的霍尔传感器但是没有在场板中使用的情况。 
优选地，能量存储装置被形成为电容器。在目前看来，从经济角度上，铁磁元件通常是脉冲或韦根金属丝。 
以有利的方式，通过线圈，励磁磁体的极性适于被检测，且用于计数器和存储器单元、附加传感器元件以及具有功率控制的控制单元的能量供应得到保证。 
为了确定铁磁元件的状态，一旦接通与附加传感器同步的外部电压，则以有利的方式方便地向线圈提供斜坡形电流。 
优选地，附加传感器元件和/或附加传感器被形成为场板和/或霍尔传感器。 
以有利的方式，附加传感器接管附加传感器元件的工作，即检测励磁磁体的位置。 
优选地，附加传感器包括内部电压源和外部电压源。 
优选地，附加传感器在出现内部电压(即，在低电流操作)时，执行至少半个分段或半转的粗分辨率，并检测励磁磁体的极性。 
优选地，在应用外部电压的情况下，由时钟来操作附加传感器。由此，保证电流消耗在4mA临界界限以下，从而高分辨率分段或旋转计数器还分别适用于自身安全系统。 
为了高精确的分辨率，以有利的方式，附加传感器的模拟信号通过傅里叶分析而在分别用于细分辨率的μ控制器或逻辑中被校正。 
优选地，具有环绕线圈的铁磁元件和附加传感器位于两个磁体之间的磁场中，该两个磁体具有通过铁磁环或传感器顶盖(cover)的公共磁性背部连接。 
优选地，这里至少两个励磁磁体是通过塑料束缚的硬磁性材料。 
优选地，非易失性存储器被形成为铁电随机存取存储器(FRAM)，其适用于由感应线圈而被提供内部电压，且至少在一部分时间被提供外部电压用于读取计数信息。 
优选地，利用FRAM技术来形成电容器。优选地，绝对多圈被形成为绝对磁性多圈。多圈被称为磁性多圈，其有源元件(韦根元件、附加传感器元件、附加传感器)对磁场产生反应，而电子设备的其它元件分别对电信号或能量产生反应。根据一个实施方式，在第一个集成步骤中，附加传感器元 件、控制逻辑和功率控制器IC以及附加传感器被组合成作为目标IC1的总IC。 
根据进一步的实施方式，具有非易失性存储器和(如果可应用)具有存储电容器的计数器单元在IC级与目标IC1结合成目标IC2。 
在进一步的实施方式中，目标IC2在IC级与μ控制器集成为目标IC3。 
在最终的实施方式中，作为单芯片方案的终端IC、铁磁元件以及线圈被集成。目标IC还可以被形成为仅一个外壳的多个IC。 
必然的是，IC和组件在各个集成阶段中的结合以及到单芯片方案的阶段的顺序是任意的。这里提出的集成阶段以及集成阶段的步骤的顺序只显示了一种实施方式中的最优方案。 
附图说明
下面参考在附图中差不多示意性示出的实施方式来描述本发明。 
图1示出了在第一个集成阶段之前的本发明的绝对磁高分辨率分段或旋转计数器的示意性排列的俯视图，该计数器具有环形背部连接体； 
图2示出了根据图1的分段或旋转计数器的剖视图； 
图3示出了最后集成阶段的本发明的绝对磁高分辨率分段或转数计数器的实施方式的示意性排列的俯视图，该计数器具有环形背部连接体； 
图4示出了根据图3的分段或转数计数器的剖视图； 
图5示出了在第一个集成阶段之前的开放实施中的本发明的绝对磁高分辨率分段或转数计数器的实施方式的示意性排列； 
图6示出了根据图5的实施方式的示意性排列的剖视图； 
图7示出了在最后集成阶段之后的根据图5的实施方式的示意性排列； 
图8示出了根据图7的实施方式的示意性排列的剖视图； 
图9示出了在第一个集成阶段之前的具有从图1到图8的绝对磁性多圈 的铁磁元件和线圈的整个电子设备的框图； 
图10示出了在第一个集成阶段之后具有目标IC1以及绝对磁性多圈的铁磁元件和线圈的整个电子设备的框图； 
图11示出了在第二个集成阶段之后具有目标IC2以及绝对磁性多圈的铁磁元件和线圈的整个电子设备的框图； 
图12示出了在第三个集成阶段之后具有目标IC3以及绝对磁性多圈的铁磁元件和线圈的整个电子设备的框图； 
图13示出了绝对磁性多圈的框图，包括铁磁元件和线圈的整个电子设备在最后集成阶段被结合成IC。 
具体实施方式
在图1和图2示出的绝对磁体高分辨率转数计数器的第一个集成阶段之前的实施方式的示例中，活动体是轴10，其适用于沿箭头R1和R2(即顺时针或逆时针方向)旋转。为了能够对轴10的转数进行计数，轴10连接到磁体载体12，该磁体载体12与两个相对排列的励磁磁体EM1和EM2联合，该励磁磁体EM1和EM2被形成圆弧形截面(circular section)形状且包括北极N和南极S。励磁磁体被一个环围绕，该环形成为铁磁背部连接体14，该环的半径对应于以圆形弧形截面形状形成的励磁磁体的半径。在励磁磁体的相对的输出面之间，设置有韦根元件，其包括被传感器线圈SP围绕的铁磁元件FE。韦根元件WE由励磁磁体EM1和EM2的输出面之间的电路板15支撑，由此韦根元件WE的铁磁元件FE面向这些输出面，从而可以被励磁磁场轴向穿过。 
为了确定在经过铁磁元件FE时励磁磁体的极性，提供霍尔传感器作为附加传感器元件SE，其也由电路板15支撑，且在该传感器的输出25处，根据励磁磁体的极性是N或S以及其位置，可以输出正、负或零信号。 
另外，提供了附加传感器ZS，其可以提供针对一转的细分辨率。该附加传感器也被设置在两个励磁磁体EM1和EM2之间的主磁场中，由此该附加传感器也被电磁屏蔽。出于这个目的，该附加传感器“寻求”几乎均匀的磁场，其可以大幅降低磁激励造成的干扰。因此，测量信号能够实现最高的精确性和分辨率。韦根元件和附加传感器ZS面向共同的背部连接体14，即以这种方式，韦根元件对附加传感器的反应效应被大幅削减。由于附加传感器ZS也位于两个励磁磁体之间的主磁场中，因此其也被电磁屏蔽。附加传感器元件SE为安置在杂散磁场(stray field)中。 
该旋转计数器包括例如10-15mm的直径，且可以在大于105rpm时工作。 
在图3和图4中，示出了在最后集成阶段的参考图1和2所述的绝对磁性多圈。这里，终端IC位于在两个励磁磁体EM1和EM2之间的磁场中的铁磁背部连接体14的转轴的中间。 
图5和图6示出的在第一个集成阶段之前的本发明的绝对磁性多圈的实施方式到目前为止是展开式排列，因为磁性背部连接体14在铁磁元件FE中省略了，附加传感器元件SE和附加传感器ZS位于只有一个共同励磁磁体的杂散磁场中，该共同励磁磁体被放置作为直接位于驱动轴10上的沿直径磁化的圆形磁体。 
在有足够的空间用于多圈传感器且给定转速较低的情况下，可以总是选择该实施方式。具有大直径的软铁铁磁顶盖可以屏蔽外部影响。 
图7和图8示出了在最后集成阶段之后的参考图5和图6所述的多圈。 
图9以框图的形式示出了在开始阶段(即在第一个集成阶段之前)的参考图1-图8所述的多圈。公开了包括铁磁元件和线圈的整个电子设备。在分散的实施方式中，提供了韦根元件和电容器，其余元件作为IC。 
在图9以及下面的框图中，点线/箭头表示外部能量流向，虚线/箭头表 示内部能量流向以及实线/箭头表示信号流向。 
为了减小结构尺寸和成本，根据框图图10提供的实施方式是可以预见的。附加传感器、附加传感器元件以及用于控制和功率控制的电子设备在第一个集成步骤被组合成目标IC1。该目标IC1包括霍尔传感器，其在低电流自支持操作中以低分辨率工作，其用于检测励磁磁体的磁极。该目标IC1在提供外部能量时可以实现全分辨率，其中，出于能量原因，以有利的方式，该IC1受时钟控制。 
图11通过第二个集成步骤示出了参考图10描述如上所述的在方向上的进一步步骤。根据该实施方式，具有非易失性存储器的计数器单元和至少一个电容器(如果被提供)在IC级被结合到目标IC1再到目标IC2。该步骤是有意义的，因为在此体现了将被集成的新技术FRAM。由于需要nF级的电容器，因此在FRAM技术中，只有一个IC电容器是符合成本效益的。 
在根据图12的实施方式中，目标IC2例如与μ控制器结合成目标IC3。通过该第三个集成步骤，不仅能实现对功能很重要的电子设备的最佳化成本结合，而且能获得功能和屏蔽的改善。同时，可以达到目前易于制造的界限。 
通过根据图13的框图中所示的最后集成步骤，绝对多圈的单芯片方案被提供作为最终目标。理想的步骤从物理学观点是可能的，其基本取决于从哪个时间点开始，具有更低限度的屏蔽电压(其应当低于2V)的FRAM存储器在市场上是可获得的。即，线圈绕组数量减少，由此芯片线圈是符合成本效益的。 
附图标记列表 
10轴 
12磁体载体 
14背部连接体 
15电路板 
21线圈输出连接点 
22线圈输出连接点 
25霍尔传感器输出连接点 
EM1励磁磁体 
EM2励磁磁体 
WE韦根元件 
FE铁磁元件 
SP韦根线圈 
SE附加传感器元件 
SV控制逻辑和功率控制器 
ZD具有非易失性数据存储器的计数器单元 
ZS附加传感器 
MC分别用于多圈排列的μ控制器或逻辑 
EL具有负载电路的能量存储装置 
EC单芯片方案＝终端IC 
N北极 
S南极 
R1箭头 
R2箭头 

Claims (8)

1.一种绝对高分辨率分段或转数计数器，包括以下元件：
至少一个活动励磁磁体（EM1）；
韦根元件（WE），包括铁磁元件（FE），该铁磁元件（FE）被感应线圈（SP）沿轴向环绕；
至少一个附加传感器元件（SE）；
分别用于分段或旋转计数器的控制逻辑和功率控制器（SV）；
至少一个具有非易失性数据存储器（ZD）的计数器单元；
这些元件用于确定针对计数器值的完整信息，并用于所述附加传感器元件（SE）、控制逻辑和功率控制器（SV）以及非易失性数据存储器（ZD）的内部供应；以及
用于段数或转数的细分辨率的附加传感器（ZS）；和
分别用于多圈应用的μ控制器或逻辑（MC）；
其特征在于，韦根元件（WE）、附加传感器元件（SE）、控制逻辑和功率控制器（SV）、具有非易失性数据存储器（ZD）的计数器单元、附加传感器（ZS）以及μ控制器（MC）中的元件分别被集成到目标IC，其中所述目标IC包括IC1、IC2、IC3和IC4，所述目标IC中的每个目标IC通过在IC级上通过一些集成步骤而包括一个或一些元件而被组合成单芯片方案，从而由集成步骤产生的目标IC在技术和经济上是自支持方案。
2.根据权利要求1所述的绝对高分辨率分段或转数计数器，其特征在于下列元件：附加传感器元件（SE）、控制逻辑和功率控制器（SV）以及附加传感器（ZS）被集成到目标IC1。
3.根据权利要求1或2所述的绝对高分辨率分段或转数计数器，其特征在于至少一个具有充电电路的能量存储装置（EL）与所述计数器联接，其中该能量存储装置包括至少一个电容器。
4.根据权利要求3所述的绝对高分辨率分段或转数计数器，其特征在于所述目标IC1与具有充电电路的能量存储装置（EL）元件和/或具有非易失性数据存储器（ZD）的计数器单元被集成到目标IC2。
5.根据权利要求4所述的绝对高分辨率分段或转数计数器，其特征在于所述目标IC2与μ控制器（MC）元件被集成到目标IC3。
6.根据权利要求5所述的绝对高分辨率分段或转数计数器，其特征在于所述目标IC3与韦根元件（WE）被集成到终端IC4，作为单芯片方案。
7.根据权利要求1所述的绝对高分辨率分段或转数计数器，其特征在于所述附加传感器（ZS）接管所述附加传感器元件（SE）的任务，即确定所述励磁磁体（EM）的位置。
8.根据权利要求1所述的绝对高分辨率分段或转数计数器，其特征在于用于估计至少励磁磁体（EM1）的极性和运动方向的完整信息，即用于计数的完整信息，包括所述非易失性数据存储器中的数据、来自所述感应线圈（SP）的信号的数据以及来自所述附加传感器元件（SE）的数据。
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Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102007039051B8 (de) 2007-08-17 2023-09-28 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Absoluter feinauflösender Segment- oder Umdrehungszähler
DE102007039050B8 (de) * 2007-08-17 2024-02-15 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Linearsegment- oder Umdrehungszähler mit einem ferromagnetischen Element
FR2947902B1 (fr) 2009-07-07 2011-07-22 Moving Magnet Technologies M M T Capteur de position absolue et multi-periodique
FR2952430B1 (fr) 2009-11-06 2012-04-27 Moving Magnet Technologies M M T Capteur de position magnetique bidirectionnel a rotation de champ
FR2965347B1 (fr) 2010-09-29 2015-04-03 Moving Magnet Tech Capteur de position ameliore
DE102011002179B4 (de) * 2011-04-19 2023-10-12 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Verfahren und Anordnung zur Synchronisation eines Segmentzählers mit einem Feinpositionssensor
CH706043B1 (de) * 2012-01-30 2015-12-15 Contelec Ag Winkelsensor.
US9631948B2 (en) 2012-04-15 2017-04-25 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Method and arrangement for synchronizing a segment counter with a fine position sensor
WO2013164361A1 (de) 2012-04-30 2013-11-07 Fritz Kuebler Gmbh Zaehl- Und Sensortechnik Energieautarker multiturn-drehgeber und verfahren zur ermittlung einer eindeutigen position einer geberwelle mit dem multiturn-drehgeber
DE102012008888A1 (de) * 2012-04-30 2013-10-31 Fritz Kübler GmbH Zähl- und Sensortechnik Energieautarker Multiturn-Drehgeber und Verfahren zur Ermittlung einer eindeutigen Position einer Geberwelle mit dem Multiturn-Drehgeber
DE102012012874B4 (de) * 2012-06-28 2019-06-19 Sew-Eurodrive Gmbh & Co Kg Anordnung zur Bestimmung einer Umdrehungsanzahl einer drehbar gelagerten Welle und Verfahren zur Bestimmung einer Umdrehungsanzahl einer drehbar gelagerten Welle
JP5889144B2 (ja) * 2012-09-04 2016-03-22 ヒロセ電機株式会社 回転検出装置
DE202012009560U1 (de) 2012-10-08 2014-01-09 Oechsler Aktiengesellschaft Ereignisdetektor und Medikamentenspender mit solchem Ereignisdetektor
US9350216B2 (en) 2012-12-28 2016-05-24 Quicksilver Controls, Inc. Integrated multi-turn absolute position sensor for high pole count motors
CN105074474B (zh) * 2013-02-22 2017-12-29 三菱电机株式会社 转速检测器
EP2801793A1 (de) * 2013-05-08 2014-11-12 Baumer Electric Ag Vorrichtung zur Erfassung der absoluten Winkelposition eines drehbaren Drehelements
CN103344262B (zh) * 2013-06-29 2016-09-28 宜昌盛开特电气有限公司 基于韦根效应的旋转自供电磁电式多圈绝对值编码器
US10969214B2 (en) 2013-12-31 2021-04-06 Joral Llc Position sensor with Wiegand wire, position magnet(s) and reset magnet
US9803998B1 (en) 2013-12-31 2017-10-31 Joral Llc Absolute position sensor with fine resolution
DE102015117080B4 (de) 2015-09-28 2020-07-30 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Magnetischer absoluter Positionssensor
DE102015117067B4 (de) 2015-09-28 2023-06-07 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Integrierte Schaltungsanordnung für einen Positionssensor
DE102015117064B4 (de) * 2015-09-28 2023-06-07 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Positionsdetektor
JP6535270B2 (ja) * 2015-10-30 2019-06-26 ヒロセ電機株式会社 回転検出装置
JP6542101B2 (ja) * 2015-10-30 2019-07-10 株式会社シマノ 自転車用ハブ
US9879775B2 (en) * 2015-11-13 2018-01-30 Sl Corporation Shifting lever assembly
US10093349B2 (en) * 2016-03-02 2018-10-09 Trw Automotive U.S. Llc Monitoring of an electric motor in an electric power steering assembly
DE102017203676B4 (de) 2016-05-31 2023-11-23 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Magnetischer absoluter Positionssensor
DE102017203683B4 (de) * 2016-05-31 2023-02-23 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Zählsensor mit korrekturfunktion
CN110326197B (zh) * 2016-09-23 2021-10-19 苏州力特奥维斯保险丝有限公司 带有双磁体配置的旋转位置传感器
JP7082323B2 (ja) * 2018-01-15 2022-06-08 株式会社ニコン エンコーダ装置、駆動装置、ステージ装置、及びロボット装置
CN111801551B (zh) * 2018-03-28 2023-12-26 株式会社尼康 编码器装置及其制造方法、驱动装置、工作台装置及机械手装置
US11079253B2 (en) * 2018-04-16 2021-08-03 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Wiegand module and methods of forming the same
EP3588101B1 (de) * 2018-06-28 2020-09-02 Baumer Hübner GmbH Maschinenkomponente mit wiegand-sensor im feld eines diametralmagneten
DE102018117600A1 (de) * 2018-07-20 2020-01-23 Fraba B.V. Drehwinkelmesssystem
DE102019116636A1 (de) 2019-06-19 2020-12-24 Fraba B.V. Sensorvorrichtung und Fluiddurchfluss-Messanordnung mit einer derartigen Sensorvorrichtung
CN114270144B (zh) * 2019-09-05 2024-02-23 弗瑞柏私人有限公司 旋转角度测量装置、旋转角度测量系统和电机

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5148106A (en) * 1990-07-06 1992-09-15 Mitsubishi Denki K.K. Angle detection sensor with setting of ratio of magnetic forces of rotating magnet and bias magnet
DE19722016A1 (de) * 1997-05-27 1998-12-03 Bosch Gmbh Robert Anordnung zur berührungslosen Drehwinkelerfassung
FR2861459A1 (fr) * 2003-10-22 2005-04-29 Skf Ab Systeme de mesure de rotation haute resolution absolu multitour et roulement equipe d'un tel systeme.
EP1607720A2 (de) * 2004-06-18 2005-12-21 Valeo Schalter und Sensoren GmbH Lenkwinkelsensor
CN1739031A (zh) * 2002-11-20 2006-02-22 瓦尔特·梅纳特 位置检测器

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2817169C2 (de) 1978-04-20 1986-10-23 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Einrichtung zur Abgabe von Impulsen
FR2456955A1 (fr) 1979-05-16 1980-12-12 Thomson Csf Capteur magnetique et dispositif de detection de proximite comportant un tel capteur
DE4018148A1 (de) * 1990-06-06 1991-12-12 Siemens Ag Magnetfeldsensitive einrichtung mit mehreren magnetfeldsensoren
DE4107847C1 (en) 1991-03-12 1992-09-24 Mercedes-Benz Aktiengesellschaft, 7000 Stuttgart, De Impulse sensor using Wiegand effect - has winding connected to single pole switch for short circuiting winding when physical quantity e.g. temp., pressure, acceleration etc. changes
JPH08136558A (ja) * 1994-11-11 1996-05-31 Nippon Seiko Kk 回転速度検出装置
FR2834024B1 (fr) 2001-12-20 2004-01-30 Valeo Mecanisme d'embrayage, notamment pour vehicule automobile
WO2004046735A1 (de) 2002-11-20 2004-06-03 Walter Mehnert Positionsdetektor
DE202004000413U1 (de) 2003-12-24 2004-04-01 Mehnert, Walter, Dr. Positionsdetektor
DE102005040150A1 (de) 2005-08-25 2007-03-01 Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg Elektronischer Winkelsensor und Schaltungsanordnung
DE102007039051B8 (de) 2007-08-17 2023-09-28 Avago Technologies International Sales Pte. Limited Absoluter feinauflösender Segment- oder Umdrehungszähler

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5148106A (en) * 1990-07-06 1992-09-15 Mitsubishi Denki K.K. Angle detection sensor with setting of ratio of magnetic forces of rotating magnet and bias magnet
DE19722016A1 (de) * 1997-05-27 1998-12-03 Bosch Gmbh Robert Anordnung zur berührungslosen Drehwinkelerfassung
CN1739031A (zh) * 2002-11-20 2006-02-22 瓦尔特·梅纳特 位置检测器
FR2861459A1 (fr) * 2003-10-22 2005-04-29 Skf Ab Systeme de mesure de rotation haute resolution absolu multitour et roulement equipe d'un tel systeme.
EP1607720A2 (de) * 2004-06-18 2005-12-21 Valeo Schalter und Sensoren GmbH Lenkwinkelsensor

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