CN107036633A - 用于区别多个多维磁场传感器的数据的设备和方法 - Google Patents

用于区别多个多维磁场传感器的数据的设备和方法 Download PDF

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Abstract

实施例涉及用于区别多个多维磁场传感器（120）的数据的设备（200）和方法。第一传感器装置（100‑1）包括第一磁场源（110‑1）和第一多维磁场传感器（120‑1），其中第一磁场源和第一磁场传感器以表征第一传感器装置的第一方式彼此相对地布置。至少一个第二传感器装置（100‑2）包括第二磁场源（110‑2）和第二多维磁场传感器（120‑2），其中第二磁场源和第二磁场传感器以表征第二传感器装置的第二方式彼此相对地布置。

Description

用于区别多个多维磁场传感器的数据的设备和方法
技术领域
本公开的实施例涉及用于区别（Unterscheidung）多个多维磁场传感器的数据的设备和方法，所述磁场传感器例如可以在探测不同开关的开关位置（Schalterstellung）的范围中被使用。
背景技术
尤其可以使用多维（multidimensional）磁场传感器、诸如多维磁阻传感器或者霍尔传感器，用以检测开关的位置（Position）。在此，多维磁场传感器被理解为以下传感器：所述传感器可以检测在多于一个维度或者方向上的磁场分量，并且例如作为空间坐标（多维坐标）或空间矢量（长度、角度）表示或者传输所述磁场分量。
在机动车辆或者作功机械中，磁场传感器可以借助于控制设备或者微控制器系统（英语：Electronic Control Unit（电子控制单元），ECU）对多个开关、诸如转向柱上开关或者操纵杆（Kontroll-Stick）进行检测。在一些应用中，所述开关或者分配给所述开关的磁场传感器可以经由共同的物理接口、诸如数据总线（或通常传感器总线）与控制设备耦合。然而在一些情况下这样的共同的物理接口可能引起差错，所述差错导致：位置传感器的传感器数据错误地被请求/传输，并且控制设备将所述数据分配给错误的传感器。
因此存在对以下方案的需求，所述方案不仅能够避免有错误的传感器分配，而且假如例如用于避免的设备（例如在总线上的寻址、传感器标识（Sensor-Identifikation）等）由于暂时的或者持久的干扰失灵的话，特别是（vor allem）能够可靠地识别（或者诊断）差错情况。
发明内容
按照第一方面，本公开的实施例提供用于区别多个多维磁场传感器的数据的设备。所述设备包括第一传感器装置，所述第一传感器装置具有第一磁场源和第一多维磁场传感器。第一磁场源和第一磁场传感器以表征第一传感器装置的第一方式彼此相对地布置。所述设备此外包括至少一个第二传感器装置，所述第二传感器装置具有第二磁场源和第二多维磁场传感器。第二磁场源和第二磁场传感器以表征第二传感器装置的第二方式彼此相对地布置。
例如考虑永磁体、电磁体、磁极转子作为磁场源，但是也考虑其他对象、诸如齿轮作为磁场源，所述其他对象通过其在电磁总系统中的运动影响磁场。
多维磁场传感器例如可以包括2维（2D）或3维（3D）霍尔传感器。此外，也考虑2D或3D xMR传感器，其中术语“xMR”概括不同的磁阻现象、诸如AMR（英语：AnisotropicMagneto-Resistance（各向异性磁阻））、GMR（英语：Giant Magneto-Resistance（巨磁阻））、TMR（英语：Tunnel Magneto-Resistance（隧道磁阻））或者CMR（英语：Colossal Magneto-Resistance（超巨磁阻））。如已经提及的，数据在此情况下可以以绝对坐标（笛卡尔或者非笛卡尔）、矢量（具有长度和角度）或者两者的组合的方式被提供。但是所述数据通常总是可以被换算成分别另外的表示形式。
在一些实施例中，相应的传感器装置的磁场源和磁场传感器这样彼此相对地布置，使得多维磁场传感器的与预定义的空间分量相对应的传感器信号分量明确地标识相应的传感器装置。如果例如以3维笛卡尔坐标系为基础，那么例如与三个空间坐标x、y或z相对应的传感器信号分量能够（könnte）明确地标识相应的传感器装置，也即例如传感器信号的z分量能够明确地标识相应的传感器装置。
在一些实施例中，也可以以矢量方式检测、表示或者传送磁场的空间分量或者传感器信号分量。至少两个与三个空间坐标x、y或z相对应的传感器信号分量在一些实施例中也可以作为矢量被检测、表示或传送。代替笛卡尔坐标，作为空间分量因此也可以使用其他坐标系的特性、诸如仿射坐标、矢量空间（空间矢量）、极坐标等。
在一些实施例中，多维磁场传感器的其他传感器信号分量作为与预定义的空间分量相对应的传感器信号分量被设置用于检测在相应传感器装置的磁场源和磁场传感器之间的相对位置。如果例如以3维笛卡尔坐标系为基础，那么例如与z分量相对应的传感器信号分量能够明确地标识相应的传感器装置，并且与x分量和y分量相对应的传感器信号分量能够被设置用于检测在相应传感器装置的磁场源和磁场传感器之间的相对位置。
在一些实施例中，所述设备被构造，用以分别将与所有可检测的空间分量相对应的所有传感器信号分量从相应的磁场传感器共同地传送给传感器信号检测单元。如果例如以3维笛卡尔坐标系为基础，那么因此与x分量、y分量和z分量相对应的传感器信号分量可以共同地、也即基本上同时地被发送给传感器信号检测单元。
在一些实施例中，所述设备此外包括传感器信号检测单元，所述传感器信号检测单元被构造，用以基于第一多维磁场传感器的与预定义的空间分量（例如z分量）相对应的传感器信号分量明确地标识（identifizieren）第一传感器装置，并且用以基于第二多维磁场传感器的与预定义的空间分量（例如z分量）相对应的传感器信号分量明确地（eindeutig）标识第二传感器装置。传感器信号检测单元例如可以是控制设备（ECU）的部分。
在一些实施例中，传感器信号检测单元被构造，用以当第一多维磁场传感器的与预定义的空间分量相对应的传感器信号分量处于预定义的第一取值范围之内时，标识第一传感器装置，并且用以当第二多维磁场传感器的与预定义的空间分量相对应的传感器信号分量处于预定义的第二取值范围之内时，标识第二传感器装置。
在一些实施例中，传感器信号检测单元被构造，用以基于第一磁场传感器的至少一个其他传感器信号分量来求取（ermitteln）在第一磁场源和第一磁场传感器之间的第一相对位置，其中所述至少一个其他传感器信号分量对应于由第一磁场传感器所检测的磁场的至少一个其他空间分量，并且用以基于第二磁场传感器的至少一个其他传感器信号分量来求取在第二磁场源和第二磁场传感器之间的第二相对位置，其中所述至少一个其他传感器信号分量对应于由第二磁场传感器所检测的磁场的至少一个其他空间分量或者空间矢量，其中所述第一相对位置和所述第二相对位置可以被区别。
在一些实施例中，传感器信号检测单元经由数据总线与第一和第二传感器装置耦合。数据总线例如可以是所谓的现场总线。现场总线是以下总线系统，所述总线系统在设施（Anlage）中为了通信的目的将现场设备、例如测针（传感器）和执行机构（执行元件）与可编程控制器（Automatisierungsgerät）连接。用于在机动车辆或者作功机械中使用的现场总线系统的示例是CAN（控制器局域网络（Controller Area Network））、LIN（局域互联网络（Local Interconnect Network））或者FlexRay。
在一些实施例中，第一磁场源包括第一磁体并且第二磁场源包括第二磁体。第一磁体的磁极在第一传感器装置的原始位置中以表征第一传感器装置的第一方式相对于第一多维磁场传感器布置。第二磁体的磁极在第二传感器装置的原始位置中以表征第二传感器装置的第二方式相对于第二多维磁场传感器布置。
在一些实施例中，第一磁体在第一传感器装置的原始位置中相对于第一多维磁场传感器具有以下极性，所述极性与第二磁体在第二传感器装置的原始位置中相对于第二多维磁场传感器所具有的极性相反。
在一些实施例中，在第一传感器装置的原始位置中第一磁场源相对于第一磁场传感器具有以下空间偏移，所述空间偏移与在第二传感器装置的原始位置中第二磁场源相对于第二磁场传感器所具有的空间偏移不同。
在一些实施例中，在第一传感器装置的原始位置中第一磁场源相对于第一磁场传感器具有以下角旋转（Verdrehung）（旋转某个角度），所述角旋转与在第二传感器装置的原始位置中第二磁场源相对于第二磁场传感器所具有的角旋转不同。
按照另一方面，实施例提供机动车辆或作功机械，所述机动车辆或作功机械具有按照上述实施方式之一所述的用于检测多个磁场传感器的位置数据的设备。
在一些实施例中，第一传感器装置被构造用于检测第一转向柱上开关的位置，并且第二传感器装置被构造用于检测第二转向柱上开关的位置。配备有操控杆的装置被称作转向柱上开关，所述装置被安置在仪表板和方向盘（Lenkrad）之间的汽车转向柱处。转向柱上开关在机动车辆中直接与转向柱处的控制设备连接（转向柱模块），所述控制设备可以将在操控杆（Hebel）处的不同状态直接转换成总线信号（例如CAN、LIN、Flexray）。控制操控杆或控制杆指的是在作功机械或其遥控装置处的操纵元件，用以能够直接地或者从远处操作所述机械。
按照另一方面，实施例提供用于区别多个多维磁场传感器的数据的方法。所述方法包括：以表征第一传感器装置的第一方式相对于第一传感器装置的第一多维磁场传感器布置第一传感器装置的第一磁场源。此外，所述方法包括：以表征第二传感器装置的第二方式相对于第二传感器装置的第二多维磁场传感器布置第二传感器装置的第二磁场源。
在一些实施例中，所述方法此外包括将第一多维传感器数据从第一传感器装置的第一磁场传感器传送给传感器信号检测单元，并且将第二多维传感器数据从第二传感器装置的第二磁场传感器传送给传感器信号检测单元。
在一些实施例中，所述方法此外包括基于第一多维传感器数据的与预定义的空间分量相对应的传感器信号分量来标识第一传感器装置，并且基于第二多维传感器数据的与预定义的空间分量相对应的传感器信号分量来标识第二传感器装置。
在一些实施例中，所述方法此外包括基于第一多维传感器数据的至少一个其他传感器信号分量来确定第一磁场源相对于第一磁场传感器的第一位置，其中所述至少一个其他传感器信号分量与预定义的空间分量不对应，并且基于第二多维传感器数据的至少一个其他传感器信号分量来确定第二磁场源相对于第二磁场传感器的第二位置，其中所述至少一个其他传感器信号分量与预定义的空间分量不对应。
在一些实施例中，在第一传感器装置的原始位置中相对于第一磁场传感器以以下空间偏移和/或角旋转和/或磁极性布置第一磁场源，所述空间偏移和/或角旋转和/或磁极性与在第二传感器装置的原始位置中第二磁场源相对于第二磁场传感器所具有的空间偏移和/或角旋转和/或磁极性不同。
实施例使得能够通过单位置的范围检验立即识别数据记录，所述数据记录由于寻址差错、标识差错或在传感器装置之间通常的数据传输差错而被交换了（vertauscht）。
附图说明
随后参考附图进一步阐述本发明的实施例。其中：
图1a示出具有可移动地布置的磁场源和多维磁场传感器的传感器装置的示例；
图1b示出按照图1a的传感器装置的可能的传感器数据；
图2a示出按照第一实施例的用于区别多个多维磁场传感器的数据的设备；
图2b示出按照图2a的设备的可能的传感器数据；
图3a示出按照第二实施例的用于区别多个多维磁场传感器的数据的设备；
图3b示出按照图3a的设备的可能的传感器数据；
图4a示出按照第三实施例的用于区别多个多维磁场传感器的数据的设备；
图4b示出按照图4a的设备的可能的传感器数据；
图5a示出按照第四实施例的用于区别多个多维磁场传感器的数据的设备；
图5b示出按照图5a的设备的可能的传感器数据；
图6a示出包括对空间矢量的可能使用在内的另一实施例的可能传感器数据，其中传感器可以探测多于四个位置；
图6b示出类似于图6a的另一实施例的可能的传感器数据，其中所有三个传感器测量在Z轴上具有较大间隔的位置；和
图7示出按照第一实施例的用于区别多个多维磁场传感器的数据的方法。
具体实施方式
存在多种常用的方法，用以保证在控制设备（ECU）中将数据分配给确定的传感器，所述数据在物理接口（或简称为总线）上被传输。
一种变型方案是，传感器将标识（简称ID）与所传输的数据一起发送，所述标识在系统中是唯一的。因此，ECU总是可以将数据分配给正确的传感器。所述方法的缺点是，除了有效数据之外发送冗余信息，所述冗余信息导致提高的总线负载。此外，在异构系统（heterogenen System）中不总是给定：各个传感器实际上也拥有相应的ID。或者不同的传感器具有数据的不同格式化，并且因此误解释也许是可能的。
另一可能性是分离针对（zu）单传感器的操纵线路、也即例如选择线路，所述选择线路附加地必须被激活用于在总线上传输。未被选择的构件当在总线上传输期间不应该应答。这可替代地也可以以定义的时间顺序基于单个操纵信号（触发信号（Trigger））发生。所述方法的缺点是，在差错情况下也必须假定：传感器不能被去活，并且因此两个传感器（错误地（fälschlich）选择的传感器和实际上选择的传感器）在共同传输时发生冲突，并且因此错误的数据被生成，所述错误的数据必然不能通过安全措施在总线处100%地（zu 100%）被识别。即使在双重差错（Doppelfehler）的情况下也可以设想：一个传感器持续地保持激活，而第二传感器永不能被激活，对此因此总是仅一个传感器系统的位置被测量。
另一可能性会是使用以下寻址方式，所述寻址方式对于错误传输（Falschübertragung）是稳健的。例如当通过7位地址（或者可替代地也通过10位地址）进行传感器寻址（如在串行数据总线I2C情况下可能的那样）时，为所有参与者（Teilnehmer）选择地址，所述地址与其位组合尽可能远地分开（auseinanderliegen）。这可以通过求取汉明距离（Hamming-Distanz）来确保（数字越大，在两个二进制值之间有越多的位相区别）。
当然还存在用以确保总线上的数据传输的其他可能性。但是，所述方法需要在总线自身上的统一行动（Vorgehen）和特定的数据内容，所述特定数据内容在给定的产品中难以事后被实现，并且也同样必须从后来补充的其他传感器来要求。并且必要时与确定的接口类型/方法有关，以及即使在之后所连接的ECU之内在数据输送期间也需要：不丢失对传感器的所述分配。
因此经由数据传输自身来保障这一点的所述方法仅能有条件地并且确实根本不能普遍地被使用。
这里设想的方案前进（weitergehen）一步并且利用所使用的测量方法，用以从根本上（von Grund auf）生成数据，所述数据不会被混淆（verwechselt）。因此不再需要以下必要性：即在生成和传输数据时安装其他安全机制（Sicherheitsmechanismen）。
图1a示出传感器装置100的示例，所述传感器装置具有可移动地布置的磁场源110和多维磁场传感器120。
磁场源110（这里示例性地以永磁体的形式）可以经由可移动的操控杆140相对于磁场传感器120被移动到不同的位置（Positionen），其中所述操控杆140由锚定点或支点130安放。不同的位置在磁场传感器120处分别引起不同的磁场，使得由所探测的磁场可以推断出磁场源110的位置。示例性的传感器装置100因此是位置探测系统。
不同的开关位置在所示的示例中主要通过磁场源110的不同的X坐标和Y坐标来区别。Z坐标的改变与此相对地可以被忽略。如在图1中概述的，磁场传感器120例如可以检测从磁场源110出发的磁场在三个笛卡尔方向分量x、y和z上的磁通密度B（BX、BY、BZ）。传感器信号经由数据总线150、尤其现场总线被传送给在图1中未示出的微控制器。微控制器例如可以是车辆控制设备（ECU）。
传感器装置100可以是转向柱上开关（Lenkstockschalter）、诸如行驶方向指示器、车辆照明装置、从近光灯到远光灯的转换装置、闪光灯（Lichthupe）、玻璃刮水和喷洗控制装置、速度自动调整装置或者汽车收音机的遥控装置。此外，例如在作功机械中的控制系统也是可想像的（例如挖土机、工业机械），其中至少两个输入设备、例如控制杆（经常也被称作Joystick（操纵杆））被用于运行机械，所述机械同样应当被连接在传感器总线上。
如在图1a中示出的，开关位置的测量可以借助于磁体110来执行，所述磁体110关于（über）多维磁场传感器120被引导。磁场传感器120为此可以测量磁场特性H（例如磁阻传感器）或B（例如霍尔传感器或者磁场极板传感器（Feldplatten-Sensoren））。在所示出的示例中，磁体在中心关于传感器120不会引起在X和Y方向上的场偏转（因为这里磁通密度抵消）。但是在Z方向上可以看到场。如果现在使操控杆140朝X或者Y方向移动，那么场分量BX或者BY被传感器120“看到”并且被测量。Z方向上的场参量BZ在第一近似中（在较小偏差（Ausschlägen）的情况下）将几乎不改变。这示意性地在图1b中予以图解。
在该示例中，所示出的偏转根据“向前（Vor）”、“向后（Zurück）”、“向上（Auf）”、“向下（Ab）”进行。可以以与对于转向柱上开关类似的方式构建控制杆，只是相比而言，此外（dann）向上转动90度地实施操控杆140的位置，以便例如实施位置“向左（Links）”、“向右（Rechts）”、“向前”、“向后”（也即以直立的姿态（Lage）进行布置，并且传感器120被装配在操控杆140之下）。其他安装姿态和位置当然同样是可能的，但是在所述实施的范围中现在在随后的示例中相应地示出转向柱上开关的位置的安装姿态。
按照一些实施例可以利用Z通道（Kanal）的特性。所述Z分量对于偏差的探测是无关紧要的，但是可以被用于确保数据传输或者传感器数据分配。
对此，图2a示出用于区别或者用于分配多个多维磁场传感器的数据的设备200的示例。
设备200包括第一传感器装置100-1，所述第一传感器装置具有第一磁场源110-1并且具有第一多维磁场传感器120-1。所述第一磁场源110-1和第一磁场传感器120-1以表征第一传感器装置100-1的第一方式彼此相对地布置。设备200包括至少一个第二传感器装置100-2，所述第二传感器装置100-2具有第二磁场源110-2并且具有第二多维磁场传感器120-2。第二磁场源110-2和第二磁场传感器120-2以表征第二传感器装置的第二方式彼此相对地布置。通过不同的相对布置，两个传感器装置100-1、100-2的数据即使在相同的开关位置情况下也变得可区别。
在所示出的示例中，第一磁场源110-1具有第一磁体并且第二磁场源110-2具有第二磁体。第一磁体的磁极（北极和南极）在第一传感器装置100-1的所示的原始位置中以表征第一传感器装置的第一方式相对于第一多维磁场传感器120-1布置。这里，南极示例性地指着磁场传感器120-1方向。第二磁体的磁极在第二传感器装置100-2的所示的原始位置中以表征第二传感器装置的第二方式相对于第二多维磁场传感器120-2布置。这里，北极示例性地指着磁场传感器120-1方向。在这里示出的示例中，因此第一磁体110-1在第一传感器装置100-1的原始位置中相对于第一多维磁场传感器具有以下极性，所述极性与第二磁体110-2在第二传感器装置100-2的原始位置中相对于第二多维磁场传感器所具有的极性相反（例如旋转180°）。因此可能已经足够的是，在两个位置探测器之一中旋转磁体的极性。由此，相反方向上的Z分量被测量并且被传输。
如在图2b中可以看出的，两个传感器装置100-1（上面）和100-2（下面）的测量数据清楚地在Z分量方面有区别。如果传感器120的X、Y和Z分量的测量数据总是共同地被处理和被传输，那么可以确保：哪个数据记录属于哪个传感器。按照一些实施例，所述设备200因此被构造用以分别将与所有可检测的空间分量相对应的所有传感器信号分量从相应的磁场传感器120共同地传送给（例如控制设备的）可选的传感器信号检测单元210。可以按照标准化协议经由总线150进行数据传送。
设备200因此附加地可以具有传感器信号检测单元210，所述传感器信号检测单元210被构造用以基于第一多维磁场传感器120-1的与预定义的空间分量（这里示例性地是Z分量）相对应的传感器信号分量明确地标识（identifizieren）第一传感器装置100-1，并且用以基于第二多维磁场传感器120-2的与预定义的空间分量相对应的传感器信号分量明确地标识第二传感器装置100-1。
除了所述特性外，第二特性也可以是有益的。在故障（Defekt）（例如磁体不再存在，因为所述磁体例如机械地脱离）情况下，这同样可以被识别，因为Z分量将不再处于预先给定的范围中。因此传感器信号检测单元210也可以被构造，用以当第一多维磁场传感器120-1的与预定义的空间分量（这里示例性地是Z分量）相对应的传感器信号分量处于预定义的第一取值范围之内时，标识第一传感器装置100-1，并且用以当第二多维磁场传感器120-2的与预定义的空间分量相对应的传感器信号分量处于预定义的第二取值范围之内时，标识第二传感器装置100-2。在图1b中图解的示例中，预定义的第一取值范围例如能够包括正的Z值，而预定义的第二取值范围能够包括负的Z值。
附加地或者可替代地，其他实施方式规定：在各个位置探测系统100-1、100-2之间彼此相对地不同地（围绕一个或者多个旋转轴）旋转磁体110-1、110-2和/或传感器120-1、120-2。在此情况下可以利用，仅空间中的确定的位置是有关的（relevant），并且彼此将具有一定的间隔。
图3a此外示出设备300的以下实施例，其中两个传感器装置或者传感器系统100-1、100-2在共同的总线150上被运行，但是两个传感器120-1之一相对于分配给该传感器的磁体110-1被旋转了角度（在该示例中以平行于x轴的旋转轴）。按照一些实施例，在第一传感器装置100-1的原始位置中第一磁场源110-1相对于第一磁场传感器120-1具有以下角旋转，所述角旋转与在第二传感器装置100-2的原始位置中在第二磁场源110-2相对于第二磁场传感器120-2之间的角旋转不同。在图3a中示出的示例中，并且。当然与这里仅仅示范性示出的角度星座（Winkelkonstellationen）和旋转轴不同的任意角度星座和旋转轴是可想像的。
如在图3b中概述的，在利用按照图3的系统测量之后得出空间坐标中的测量值，所述测量值同样区别于角度（vom Winkel unterscheiden）。也即，对于相应的开关位置，两个磁场传感器120-1、120-2的传感器测量数据310-1、310-2相差角度。
即使在这样的实施方式中，传感器的X、Y和Z分量的测量数据优选地也可以共同地被处理和传输。其他区别不再是强制性地需要的，并且丝毫不再要求总线接口或传感器的特定特性。
附加于或替代于根据图3描述的传感器系统100-1、100-2转动，也可以将磁体110-1、110-2从中心（例如放置在平行于x轴的轴上）相对于处于原始位置中的相应传感器120-1、120-2移开。这样的实施例示意性地在图4a中得以概述。
设备400与之前所描述的设备的区别在于，在第一传感器装置100-1的原始位置中第一磁场源110-1相对于第一磁场传感器120-1具有以下空间偏移，所述空间偏移与在第二传感器装置的相应的原始位置中第二磁场源110-2相对于第二磁场传感器120-2所具有的空间偏移不同。在该实施例中，在第一传感器装置100-1的原始位置中，第一磁场传感器120-1不处于第一操控杆140-1的延长部分（这里：平行于x轴）中。更确切地说，第一磁场传感器120-1相对于第一操控杆140-1并且因此也相对于第一磁体110-1以在y方向上移位间隔r的方式布置。然而在第二传感器装置100-2的原始位置中，第二磁场传感器120-1继续地处于第二操控杆140-1的延长部分（这里：平行于x轴）中。
按照图4a的装置也产生测量数据，所述测量数据可以彼此相区别，如在图4b的坐标系中的图示示出的。在此情况下，示例性地假定第一传感器旋转以及位置移位间隔r，也即根据图3a和4a示出的实施例的组合。
尽管基于迄今的实施是容易想到的，但是在此处还应提及的是，可以多种多样地组合所示出的和所描述的实施，以便在总线150上运行系统中的更多数量的传感器。
通过将磁体极性的交换与磁体或传感器的旋转或者移位相互组合，可以执行数据范围，用以可靠地根据传感器数据自身在总线上区别各个位置传感器。
通常也可以在2D位置系统情况下使用这里根据3D位置系统予以描述的方案。在该情况下，例如可以使用轴X用于位置探测，而使用第二轴Y用于区别传感器数据。这里也可以使用机械旋动和/或移位，以便生成可区别的数据记录。
图5a示出设备500的示例，所述设备500具有三个传感器装置100-1、100-2、100-3。也可以利用其他传感器继续进行所述组合。
如可以识别出的，在图5a中示出的示例情况下，磁体110-3的南极指向所分配的磁场传感器120-3，而在另外两个传感器装置100-1和100-2情况下，磁体110-1和110-2的南极分别指向分别所分配的磁场传感器120-1和120-2。磁体110-2的极性因此与磁体110-1、110-2相反。第一传感器装置100-1的磁场传感器120-1相对于两个另外的磁场传感器120-2和120-3以旋转了角度的方式布置（旋转轴平行于X轴）。因此，三个磁场传感器120-1、120-2、120-3的测量数据510-1、510-2、510-3可以明确地被区别，这根据图5b变得清楚。在此情况下限制性因素是，即使在一个传感器的测量差错和磁体差错的情况下，数据也不应当与另一传感器的数据范围重叠。换句话说：位置测量系统越精确，用于系统旋转的角度可以被选择得越小。
除此之外，所述区别当然也可以借助于传感器地址或者数据标识来执行，这在共同的总线上也完全可能是需要的。
但是每个单独的位置分析自身的分析通过范围检查变得能够：可以立即识别由于差错而被交换的数据记录。
可以表明，在这里所描述的位置识别可以应用于空间中的多个平面和位置的识别。在图6a中示意性地示出以下示例，其中第三传感器装置100-3探测多于四个可能的开关位置。借助第三传感器装置100-3的可能的传感器数据610-3可以识别出，通常多于四个的不同开关位置也是可能的，如尤其在档位选择开关或玻璃刷选择开关情况下可能需要的那样。这也有可能与这里所描述的方案集成。仅仅移位r或转动的求取的复杂性随着每传感器的点以及位置传感器的数量而升高，其中移位r或转动的求取用于针对每传感器所偏转的位置生成明确地要区别的数据记录。
此外在图6a中示出，位置识别不必仅经由各个空间坐标（例如X、Y、Z）进行。如果角度传感器用于位置识别（或者进行3D位置数据的预处理），那么例如也可以利用到各个位置上的矢量进行分析。各个空间坐标的独立性当然也可以在数学上被转化成其空间坐标的独立性，其中例如对单传感器的包括角度在内的空间矢量也或者仅仅矢量长度610-4在其允许的公差之内进行检验，因为它们同样应该明确地识别位置。
刚好参考矢量长度的检验，在旋转传感器的方法情况下可能不利地发生：传感器数据610-2和610-1在其矢量长度方面不会或者几乎不会相区别。可以改善这一点，其方式是改变传感器的磁场强度，这导致坐标在Z轴上对应于610-5（参见图6b）的移位。因此可以实现，所有三个传感器不仅获得空间坐标（如这里是Z轴）中的独立的值，而且具有独立的矢量长度，所述矢量长度可以明确地被区别。
概括地说，一些实施例涉及使用机械旋转和/或移位用于在总线系统上生成多个多维位置传感器的测量数据记录，所述机械旋转和/或移位可以明确地被分配给位置传感器系统。由此可能的是，通过单位置的范围检验立即识别数据记录，所述数据记录由于寻址差错、标识差错或者在位置系统之间通常的数据传输差错被交换了。
一些实施例例如可以被用于在汽车中借助于磁体和3D霍尔传感器实施位置识别。所述实施例尤其可以被用于识别转向柱上开关的位置。在此情况下，多个传感器可以借助于微控制器系统（简称ECU）检测多个所述开关、例如检测闪光器/灯光操控杆（Lichthebel）、玻璃刷操控杆和在方向盘之后的档位选择操控杆。利用实施例在考虑差错模式的情况下可以遵守对功能安全性的要求，所述差错模式可能干扰总系统或者系统的部分，使得可能发生安全性关键的（行驶）情形。
在上述说明书、随后的权利要求书和附图中所公开的特征不仅可以单独地而且可以以任意组合方式对于以其不同的扩展方案实现实施例是有意义的并且被实施。
尽管结合设备描述了一些方面，但是可理解的是，这些方面也是相应方法的描述，使得设备的块或者部件也可以被理解为相应的方法步骤或者方法步骤的特征。
也即因此实施例也包括用于区别多个多维磁场传感器的数据的方法700（参见图7）。所述方法包括：以表征第一传感器装置的第一方式相对于第一传感器装置的第一多维磁场传感器布置710第一传感器装置的第一磁场源。所述方法此外包括：以表征第二传感器装置的第二方式相对于第二传感器装置的第二多维磁场传感器布置720第二传感器装置的第二磁场源。两个所得出的相对布置于是彼此相区别。
从本公开中得出例如以其他方法步骤形式的方法700的可能改进方案。
上面描述的实施例仅仅是本发明的原理阐明。可理解的是，其他专业人员将明白在这里所描述的装置和细节的修改和变化。因此，打算的是，本发明应仅仅通过下述专利权利要求的保护范围限制，而不应通过特定的细节限制，所述细节在这里已经根据实施例的描述和阐述得以呈现。

Claims (19)

1.用于区别多个多维磁场传感器（120）的数据的设备（200；300；400；500），包括：
第一传感器装置（100-1），所述第一传感器装置包括第一磁场源（110-1）和第一多维磁场传感器（120-1），其中所述第一磁场源和所述第一磁场传感器以表征所述第一传感器装置的第一方式彼此相对地布置；
至少一个第二传感器装置（100-2），所述第二传感器装置包括第二磁场源（110-2）和第二多维磁场传感器（120-2），其中所述第二磁场源和所述第二磁场传感器以表征所述第二传感器装置的第二方式彼此相对地布置。
2.按照权利要求1所述的设备（200；300；400；500），其中所述相应的传感器装置（100-1；100-2）的所述磁场源（110-1；110-2）和所述磁场传感器（120-1；120-2）彼此相对地布置，使得所述多维磁场传感器的与预定义的空间分量相对应的传感器信号分量明确地标识所述相应的传感器装置。
3.按照权利要求2所述的设备（200；300；400；500），其中所述多维磁场传感器（120-1；120-2）的以下传感器信号分量被设置用于检测在所述相应的传感器装置的磁场源（110-1；110-2）和磁场传感器（120-1；120-2）之间的相对位置，即所述传感器信号分量不同于与所述预定义的空间分量相对应的所述传感器信号分量。
4.按照上述权利要求之一所述的设备（200；300；400；500），其中所述设备被构造用于分别将与所有可检测的空间分量相对应的所有传感器信号分量从所述相应的磁场传感器（120-1；120-2）共同地传送给传感器信号检测单元（210）。
5.按照上述权利要求之一所述的设备（200；300；400；500），此外包括：
传感器信号检测单元（210），所述传感器信号检测单元（210）被构造，用以基于所述第一多维磁场传感器（120-1）的与预定义的空间分量相对应的传感器信号分量明确地标识所述第一传感器装置（100-1），并且用以基于所述第二多维磁场传感器（120-2）的与所述预定义的空间分量相对应的传感器信号分量明确地标识所述第二传感器装置（100-2）。
6.按照权利要求5所述的设备（200；300；400；500），其中所述传感器信号检测单元（210）被构造，用以当所述第一多维磁场传感器的与所述预定义的空间分量相对应的所述传感器信号分量处于预定义的第一取值范围之内时，标识所述第一传感器装置（100-1），并且用以当所述第二多维磁场传感器的与所述预定义的空间分量相对应的所述传感器信号分量处于预定义的第二取值范围之内时，标识所述第二传感器装置（100-2）。
7.按照权利要求5或6所述的设备（200；300；400；500），其中所述传感器信号检测单元（210）被构造，用以基于所述第一磁场传感器（120-1）的至少一个其他传感器信号分量来求取在第一磁场源（110-1）和第一磁场传感器（120-1）之间的第一相对位置，其中所述第一磁场传感器（120-1）的所述至少一个其他传感器信号分量对应于由所述第一磁场传感器所检测的磁场的至少一个其他空间分量，并且，用以基于所述第二磁场传感器（120-2）的至少一个其他传感器信号分量来求取在第二磁场源（110-2）和第二磁场传感器（120-2）之间的第二相对位置，其中所述第二磁场传感器（120-2）的所述至少一个其他传感器信号分量对应于由所述第二磁场传感器所检测的磁场的至少一个其他空间分量。
8.按照权利要求4至7之一所述的设备（200；300；400；500），其中所述传感器信号检测单元（210）经由数据总线（150）与所述第一和所述第二传感器装置（100-1；100-2）耦合。
9.按照上述权利要求之一所述的设备（200；300；400；500），其中所述第一磁场源（110-1）包括第一磁体并且所述第二磁场源（110-2）包括第二磁体，其中所述第一磁体的磁极在所述第一传感器装置（100-1）的原始位置中以表征所述第一传感器装置的第一方式相对于所述第一多维磁场传感器（120-1）布置，并且其中所述第二磁体的磁极在所述第二传感器装置（100-2）的原始位置中以表征所述第二传感器装置的第二方式相对于所述第二多维磁场传感器（120-2）布置。
10.按照权利要求9所述的设备（200；300；400；500），其中所述第一磁体在所述第一传感器装置（100-1）的所述原始位置中相对于所述第一多维磁场传感器（120-1）具有以下极性，所述极性与所述第二磁体在所述第二传感器装置（100-2）的所述原始位置中相对于所述第二多维磁场传感器（120-2）所具有的极性相反。
11.按照上述权利要求之一所述的设备（200；300；400；500），其中在所述第一传感器装置（100-1）的原始位置中所述第一磁场源（110-1）相对于所述第一磁场传感器（120-1）具有以下空间偏移，所述空间偏移与在所述第二传感器装置（100-2）的原始位置中所述第二磁场源（110-2）相对于所述第二磁场传感器（120-2）所具有的空间偏移不同。
12.按照上述权利要求之一所述的设备（200；300；400；500），其中在所述第一传感器装置（100-1）的原始位置中所述第一磁场源（110-1）相对于所述第一磁场传感器（120-1）具有以下角旋转，所述角旋转与在所述第二传感器装置（100-2）的原始位置中所述第二磁场源（110-2）相对于所述第二磁场传感器（120-2）所具有的角旋转不同。
13.机动车辆或作功机械，所述机动车辆或作功机械具有按照上述权利要求之一所述的设备（200；300；400；500），用于检测多个磁场传感器的位置数据。
14.按照权利要求13所述的机动车辆或作功机械，其中所述第一传感器装置（100-1）被构造用于检测第一转向柱上开关的位置，并且其中所述第二传感器装置（100-2）被构造用于检测第二转向柱上开关的位置。
15.用于区别多个多维磁场传感器的数据的方法（700），包括：
以表征第一传感器装置（100-1）的第一方式相对于所述第一传感器装置的第一多维磁场传感器（120-1）布置（710）所述第一传感器装置的第一磁场源（110-1）；
以表征第二传感器装置（100-2）的第二方式相对于所述第二传感器装置的第二多维磁场传感器（120-2）布置（720）所述第二传感器装置的第二磁场源（110-1）。
16.按照权利要求15所述的方法（700），此外包括：
将第一多维传感器数据从所述第一传感器装置（100-1）的所述第一磁场传感器（120-1）传送给传感器信号检测单元（210）；并且
将第二多维传感器数据从所述第二传感器装置（100-2）的所述第二磁场传感器（120-2）传送给传感器信号检测单元（210）。
17.按照权利要求16所述的方法（700），此外包括：
基于所述第一多维传感器数据的与预定义的空间分量相对应的传感器信号分量来标识所述第一传感器装置（100-1）；和
基于所述第二多维传感器数据的与所述预定义的空间分量相对应的传感器信号分量来标识所述第二传感器装置（100-2）。
18.按照权利要求17所述的方法（700），此外包括：
基于所述第一多维传感器数据的至少一个其他传感器信号分量来确定所述第一磁场源（110-1）相对于所述第一磁场传感器（120-1）的第一位置，其中所述第一多维传感器数据的所述至少一个其他传感器信号分量与所述预定义的空间分量不对应；并且
基于所述第二多维传感器数据的至少一个其他传感器信号分量来确定所述第二磁场源（110-2）相对于所述第二磁场传感器（120-2）的第二位置，其中所述第二多维传感器数据的所述至少一个其他传感器信号分量与所述预定义的空间分量不对应。
19.按照权利要求15至18之一所述的方法（700），其中在所述第一传感器装置（100-1）的原始位置中以以下空间偏移和/或角旋转和/或磁极性相对于所述第一磁场传感器（120-1）布置所述第一磁场源（110-1），所述空间偏移和/或角旋转和/或磁极性与在所述第二传感器装置（100-2）的原始位置中所述第二磁场源（110-2）相对于所述第二磁场传感器（120-2）所具有的空间偏移和/或角旋转和/或磁极性不同。
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