CN107810389A - 带有检测设备的驱动装置和方法 - Google Patents

带有检测设备的驱动装置和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107810389A
CN107810389A CN201580080826.6A CN201580080826A CN107810389A CN 107810389 A CN107810389 A CN 107810389A CN 201580080826 A CN201580080826 A CN 201580080826A CN 107810389 A CN107810389 A CN 107810389A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetic field
measured magnetic
drive device
sensor elements
detection device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201580080826.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107810389B (zh
Inventor
J.夸斯
M.布劳恩
F.特拉帕索
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Festo SE and Co KG
Original Assignee
Festo SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Festo SE and Co KG filed Critical Festo SE and Co KG
Publication of CN107810389A publication Critical patent/CN107810389A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107810389B publication Critical patent/CN107810389B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/08—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for safeguarding the apparatus, e.g. against abnormal operation, against breakdown
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24457—Failure detection
    • G01D5/24461—Failure detection by redundancy or plausibility
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24471—Error correction
    • G01D5/24485—Error correction using other sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/0094—Sensor arrays

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于提供驱动体的驱动移动的驱动装置，该驱动体包括磁体组件，与彼此间隔开且构造成提供磁场测量值的至少两个磁场传感器元件，以及构造成基于磁场测量值中的一个或多个来检测驱动体的位置的检测设备，其特征在于，检测设备构造成根据至少两个磁场传感器元件的至少两个磁场测量值和/或根据基于至少两个磁场测量值的至少两个位置值以及考虑代表磁场测量值和/或位置值之间的目标关系的信息来检查位置检测的有效性，且取决于检查结果提供有效性信号。

Description

带有检测设备的驱动装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于提供驱动体的驱动移动的驱动装置，该驱动体包括磁体组件，与彼此间隔开且适于提供磁场测量值的至少两个磁场传感器元件，以及适于基于磁场测量值中的一个或多个来检测驱动体的位置的检测设备。
本发明具体涉及用于过程技术(Prozesstechnik，有时也称为工艺技术)或过程自动化中的驱动装置，其用于经由驱动体来驱动过程阀(Prozessventil)的阀体，阀体安装成以便可线性移动，且借助于检测设备来检测驱动体的当前位置。在此驱动装置中，驱动体例如适合作为杆，且优选地气动地或电地驱动。
本发明还涉及一种方法，在其中至少两个磁场测量值借助于与彼此间隔开的至少两个磁场传感器元件来检测。
背景技术
一种用于借助多个磁场转换器检测磁体的位置的装置从文件DE 695 10 357 T2中已知。转换器输出对应于磁体位置的多个输出信号值。输出信号值被拟合至曲线。针对磁体相对于转换器的布置从曲线零点作出了结论。
然而，在此装置中，可出现的是，外部干扰例如温度波动或干扰磁场影响场转换器的变换特征，由此削弱了位置检测的准确性。在此情况下，从现有技术已知的装置继续输出位置值，且不可能检查到这些位置值甚至有效或生效的程度。这可导致操作安全性的削弱，例如，如果促动器基于不准确检测的或无效的位置值促动。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供介绍中提到的类型的驱动装置，借助于其可确保提高的操作安全性。
对于带有权利要求1的特征的在介绍中提到的类型的驱动装置达成该目的。根据本发明的驱动装置包括检测设备，其适于根据来自至少两个磁场传感器元件的至少两个磁场测量值和/或根据基于至少两个磁场测量值的至少两个位置值来检查，且考虑了检查信息，其代表磁场测量值和/或位置值、位置检测的有效性之间的目标关系，且作为检查结果的函数提供有效性信号。
根据本发明，因此提供了信息片段(有效性信号)，其指出位置检测是否有效或生效。相比于上述现有技术，由此出现的优点在于，可评估由检测设备检测的驱动体的位置是否可靠，且/或其对应于驱动体的实际位置的程度。此信息片段的提供提高了操作安全性，因为其允许了待识别的位置检测的准确性的任何削弱，且/或引入了对应的手段。因此，可减小由于未注意到的检测的位置检测出现的破坏的概率。
根据本发明，为了有效性检查，使用了磁场传感器元件的磁场测量值或基于其的位置值，其已经用于检测驱动体的位置。这意味着已经针对位置检测存在的磁场传感器元件现在也用于有效性检查，使得附加的传感器不必针对根据本发明的有效性检查而提供。这具有的优点在于，本发明可以以容易且成本效益合算的方式实施。
为了检查位置检测是否有效，使用了与彼此间隔开的两个磁场传感器元件的至少两个磁场测量值。优选地，使用了来自各个磁场传感器元件的一个磁场测量值。在此背景下，磁场测量值是代表由磁场传感器元件检测到的磁场的依赖位置的性质的信号。磁场测量值可包括一个或多个分量，即，一维或多维的，且/或包括标量或向量。磁场测量值优选地包括沿两个线性独立的方向的两个磁场强度。例如，磁场测量值包括沿驱动体的驱动移动的磁场分量的强度，以及垂直于驱动移动的磁场分量的强度。驱动移动的方向也在下文中称为轴向方向且垂直于驱动移动的方向称为径向方向。两个磁场强度还可在极坐标中表示，即，作为角和值。
作为对于两个磁场测量值的一种备选方案，为了有效性检查而使用了从磁场测量值导出的至少两个位置值。在此背景下，如下各个值应当称为位置值，借助于其可作出对于磁场传感器元件与驱动体的磁体组件之间的位置关系的结论。例如，位置值可基于来自磁场测量值的函数或值表格来计算。
检查信息也被考虑用于有效性检查，检查信息代表磁场测量值之间和/或位置值之间的目标关系。该途径基于以下假定：在有效状态中，即，在其中位置检查以所需的准确性发生的状态中，与彼此间隔开的至少两个磁场传感器元件的磁场测量值和/或位置值大体上包括与彼此成非常特殊的关系。例如，如果正如有效状态中的情况，经检测的磁场测量值与磁体组件的相对位置之间的关系遵循预先限定的规则，且与彼此间隔开的两个磁场传感器元件之间的距离是固定的，从这些磁场传感器元件获得的两个磁场测量值的关系也必须遵循有效状态中的预先限定的规则。
作为结果，可借助于与彼此间隔开的两个磁场传感器元件的磁场测量值的关系的检查来作出位置检测是否有效的结论。两个磁场测量值应当在有效状态中相对于彼此遵循的该预先限定的规则在此上下文中称为目标关系。目标关系通过检查信息表示，或包含在其中。
例如，检查信息针对由第一磁场传感器元件检测到的各个第一磁场测量值限定确定值范围，在位置检测有效时，与第一磁场传感器元件间隔开的第二传感器元件的第二磁场测量值必须位于该确定值范围中。现在，如果第二磁场测量值未位于该值范围中，则位置检测不是有效的，且检测设备输出对应的有效性信号。
如上文已经所述，有效性检查还可基于从两个磁场测量值推导出的两个位置值执行。在这种情况中，例如，检查信息可限定源自第一磁场传感器元件的第一位置值的确定值范围，在位置检测有效时，源自第二磁场传感器元件的第二位置值必须位于该确定值范围中。作为对于其的备选方案，检查信息还可限定确定值范围，在位置检测有效时，源自两个不同磁场传感器元件的两个位置值之间的差异必须位于该确定值范围中。
如果确定位置检测不是有效的，则检测设备提供对应的有效性信号。例如，检测设备可输出对应的有效性信号至不同设备，例如，界面设备。备选地或除此之外，有效性信号还可在检测设备中内部提供，且储存在该处，例如，作为日期。
有效性信号可优选地采用至少两个不同值，一个值指出位置检测是有效的，而另一个值指出位置检测是无效的。
例如，霍尔传感器可用作磁场传感器元件。优选地使用2D或3D霍尔传感器。3D霍尔传感器可方便地使用，有效性检查然后仅基于3D磁场分量，即，沿两个空间方向的测得的磁场强度。例如，独立的磁场传感器元件可适合作为布置在传感器单元中的像素单元。例如，各个传感器单元均包括两个或多个磁场传感器元件。
磁场传感器元件布置成与驱动体间隔开。驱动装置优选地包括驱动体，且驱动体可沿移位路径移位。磁场传感器元件优选地布置成使得磁场传感器元件与磁体组件之间的距离在执行驱动移动时变化。磁场传感器元件可方便地沿假想线布置，该假想线至少部分地平行于移位路径和/或驱动移动。
磁体组件优选地是紧固到驱动体的永磁体。作为对于其的备选，磁体组件还可嵌入到驱动体中，或甚至代表驱动体。磁体组件的极方向具有相对于驱动移动的确定排列。磁体组件具体沿轴向极化，使得磁体组件的极方向平行于驱动移动排列。磁体组件方便地以盘的形式适应，极方向垂直于盘的圆形底座排列。
本发明的有利的其它实施例是从属权利要求的主题。
在本发明的一种构造中，驱动装置包括驱动体，且驱动体可沿移位路径移位。
在本发明的另一构造中，检测设备适于使用一个或多个初始化参数将磁场测量值从磁场传感器元件转换成位置值。
监测设备优选地适于将磁场测量值直接转换成位置值。通过考虑磁体组件相对于确定参考点的位置，从例如指出磁体组件相对于对应的磁场传感器元件的位置的位置值可确定磁体组件的位置。相比之下，在上文提到的现有技术中，需要来自多个磁场传感器元件的磁场测量值来确定磁体组件的位置。
一个或多个初始化参数用于磁场测量值直接转换和/或映射到位置值中。(多个)初始化参数具体用于描述由磁体组件生成的磁场的几何形状或空间路线，和/或其磁场线的排列。初始化参数优选地用于限定磁体组件相对于磁场传感器元件的位置与由该磁场传感器元件检测到的磁场测量值之间的关系。初始化参数可为常数，其用于对应的磁场模型或对应函数或算法中。检测设备优选地包括存储器，以便储存初始化参数和/或磁场模型。
在本发明的另一构造中，检测设备适于基于经检测的磁场测量值来确定(多个)初始化参数。
驱动装置优选地适于自主地确定上文所述的(多个)初始化参数。这可优选地通过检测三个磁场测量值通过利用与彼此间隔开的三个磁场传感器元件测量磁体组件的磁场来执行。基于检测到的磁场测量值、磁场传感器元件与彼此的相对距离、以及关于磁体组件的位置设置磁场测量值的数学模型，然后可建立方程系统，其解产生(多个)初始化参数。
如果有可能将磁体组件移动到已知位置，例如端部位置，则作为前述途径的备选方案，初始化参数还可基于仅两个检测到的磁场测量值来确定。初始化参数的确定在受控的条件下发生，即，例如，在可确保没有外部磁场干扰而使得检测到的磁场测量值仅基于磁体组件的磁场时。
指出最大磁场强度的磁场测量值优选地用于确定初始化参数。这提高了确定的准确性，因为在这些磁场测量值的情况中，信噪比最高，即，位置检测中的误差最低。
在本发明的另一构造中，检测设备适于根据有效性信号再确定(多个)初始化参数。
在某些情况中，具体是在对于环境特征的似稳态变化发生时，磁体组件的位置与由磁场传感器元件检测到的磁场测量值之间的位置变化。初始化参数那么不再适用于基于磁场测量值确定磁体组件的准确位置。如上文所述，这可具体通过检查源自不同磁场传感器元件的两个位置值的关系是否对应于目标关系来确定。
现在，如果确定偏离目标关系，则也如上文所述，提供对应的有效性信号。检测设备优选地适于在这种情况中执行初始化参数的再确定，即，当有效性信号指出位置检测不是有效的时。再确定初始化参数考虑了环境特征的前面提到的似稳态变化，且因此又适用于基于磁场测量值来确定磁体组件的准确位置。
初始参数的再确定优选地取决于从外部控制单元接收到的命令。检测设备具体适用于仅在对应命令存在时执行再确定。
在另一构造中，驱动装置适于输出误差信号，且/或采用安全状态作为有效性信号的函数。
如果有效性信号指出位置检测不是有效的，则驱动装置优选地适于经由界面装置将误差信号输出至上级控制单元。备选地或除此之外，驱动装置还可适于在这种情况中输出声学或光学警告信号，以便直接地警告驱动装置的使用者，位置的安全检测可能不再被确保。
驱动装置优选地还适于在位置检测无效的情况下采用安全状态。例如，这可由移动到预定位置中的驱动体来执行。备选地或除此之外，施加到驱动体上的力也可减小或切断。
在本发明的另一构造中，检测设备适于选择指出最大磁场强度的至少两个磁场测量值，且根据经选择的磁场测量值和/或根据基于经选择的磁场测量值的位置值来执行有效性检查。
有效性检查可利用来自位于最接近磁场布置的磁场传感器元件的磁场测量值来最准确地执行，且作为结果经历最强的磁场。为了使用该效果，有利的是选择指出用于有效性检查的最大磁场强度的磁场测量值。备选地，指出离磁体组件的最短距离的位置值也可被选择用于有效性检查。
在本发明的另一构造中，检测设备适于根据由至少两个相邻磁场传感器元件检测到的至少两个磁场测量值和/或根据基于这些磁场测量值的位置值来执行有效性检查。
大体上，两个相邻磁场传感器元件之间的目标关系可准确地限定。在目标关系代表两个磁场传感器元件之间的距离时，这特别是此情况。因此，有利的是，使有效性检查基于来自两个相邻磁场传感器元件的磁场测量值或位置值。
在本发明的另一构造中，检测设备适于根据由适用作相同传感器单元的像素单元的至少两个磁场传感器元件检测到的至少两个磁场测量值和/或根据基于这些磁场测量值的位置值来执行有效性检查。
适用作相同传感器单元的像素单元的两个磁场传感器元件的磁场测量值或位置值的使用是特别有利的，因为这些像素单元之间的距离大体上非常准确地限定。相比于不同传感器单元的两个像素单元之间的距离，相同的传感器单元的两个像素单元之间的距离具体不具有由软钎焊过程引起的公差。当两个像素单元位于同一芯片上时，这具体是此情况。
在本发明的另一构造中，目标关系代表两个磁场传感器元件之间的距离，或基于其上。
在这种情况中，目标关系具体可限定两个位置值之间的差异在有效状态中必须位于其中的值范围。如果独立位置值分别指出磁体组件对于相应磁场传感器元件的相对位置，则有效状态中的位置值的差异将大致对应于相关联的磁场传感器元件之间的距离。如果这不是此情况，则不可确保位置检测的准确性，且检测设备提供了对应的有效性信号。
前文提到的目标此外由用于包括磁体组件的驱动体的位置检测的有效性检查的在权利要求10中限定的方法实现，带有如下步骤：借助于与彼此间隔开的至少两个磁场传感器元件检测至少两个磁场测量值，根据至少两个经检测的磁场测量值和/或根据基于至少两个磁场测量值的至少两个位置值且考虑代表磁场测量值和/或位置值之间的目标关系的经储存的检查信息来检查位置检测的有效性，以及作为检查结果的函数提供有效性信号。
驱动体优选地可沿移位路径移位。
对于本方法，优选地，可使用前文所述的驱动装置或包括所述驱动装置的检测设备。
附图说明
附图中示出了本发明的一种示例性实施例。
图1示出了驱动装置的示意图。
具体实施方式
图1中所示的驱动装置10代表本发明的一种示例性实施例。驱动装置10包括例如适合作为气动缸(未示出)的活塞杆的驱动体3，以及用作定子的装置体19。驱动体3可沿移位路径2相对于装置体19移位，以便执行驱动移动1。
驱动体3包括适合作为布置在驱动体3的一端处的永磁体的磁体组件4。磁体组件优选地由磁体支座21保持。磁体组件4方便地适合作为丸状磁体，且压缩地位于驱动体3的上端处的磁体支座21上，即，面对装置体19的驱动体3的一端。
磁体组件4具体布置成使得行进穿过磁体组件4的其极方向或磁场线平行于驱动移动1和移位路径2排列。
驱动装置10还包括磁场传感器元件7,8,9,11,12和13，其布置成沿平行于移位路径2的假想线在装置体19上与彼此间隔开。磁场传感器元件7,8,9,11,12和13优选地适合作为3D霍尔传感器。在所示示例性实施例中，磁场传感器元件7,8,9,11,12和13在作为像素单元的传感器单元14,15和16中成对布置。传感器单元14,15和16的像素单元具有与彼此的预定距离17。
磁场传感器元件7,8,9,11,12和13适于检测至少沿移位路径2的轴向和径向方向的磁场分量，且适于将对应的磁场测量值输出至检测设备5。磁场测量值还可表示为极坐标，即，作为角和大小，大小为磁场强度，且角代表轴向和径向场或对应磁场分量之间的角。角优选地表示为以CORDIC算法计算的值。极坐标表示的确定可在磁场传感器元件7,8,9,11,12和13或检测设备5中发生。
检测设备5适于接收由磁场传感器元件输出的磁场测量值，且基于至少一个磁场测量值确定磁体组件4或驱动体3相对于装置体19的参考点的位置6。在所示示例中，由箭头6的上尖端标记的装置体19的停止点用作参考点。
在本示例中，检测设备5适于(作为位置)检测驱动体3沿移位路径2相对于参考点的移位。这优选地借助于数学模型或算法或值表格或函数进行，其优选地描述了由磁体组件4生成的磁场的空间路线，且具体限定了在经检测的磁场测量值或其角与离空间中的固定参考点的距离之间的关系。
在本示例中，检测设备5适于基于来自磁场传感器元件7,8,9,11,12和13中的一个的磁场测量值和以下函数(1)来确定驱动体3的位置：
在此，Wi表示磁场传感器元件i中的确定的轴向和径向场之间的测得角，a表示描述由磁体组件4沿移位路径2的轴向方向生成的磁场的“伸展”的第一初始化参数，b表示描述由磁体组件4沿径向方向生成的磁场的伸展的第二初始化参数，x表示移位路径2上的驱动体3关于参考点的当前位置，且ci表示磁场传感器元件i至参考点的距离。就此而论，变量x也可称为位置值。
为了确定位置x，检测设备5优选地使用磁场测量值的角Wi，其值指出了最大磁场强度。
检测设备5适于具体在位置值x的初始确定之前自主地确定前文提到的初始化参数a和b。出于此目的，检测设备5使用来自与彼此间隔开的三个磁场传感器元件的三个磁场测量值。优选地，使用带有最大值或最大磁场强度的磁场测量值。在所示示例中，检测设备5将或使用磁场传感器元件9,11和12的磁场测量值或使用磁场传感器元件11,12和13的磁场测量值，因为它们由于相对于磁体组件4的其闭合位置而具有最大值或最大磁场强度。
检测设备5适于使用三个选择的磁场测量值来建立方程系统，该方程系统由基于前文所示的函数(1)的三个方程构成。在方程系统中，还使用所用的磁场测量值源自其的三个磁场传感器元件的距离ci。距离ci可由例如来自芯片布局的光学或磁性测量或结果来预先确定。初始化参数a,b和位置值x因此在建立的方程系统中保持为未知的。建立的方程系统包括三个方程和三个未知数，且因此可明确地求解，以便确定初始化参数a和b。检测设备5适于使用已知的数学方法例如牛顿迭代方法来解出方程系统。
检测设备5包括存储器，且适于将确定的初始化参数储存在该存储器中。作为对于其的备选方案，检测设备5还可适于在存储器中储存使用初始化参数或对应的值生成的数学函数。
检测设备5还适于基于由磁场传感器元件7,8,9,11,12和13检测到的磁场测量值来执行位置检测的有效性检查。出于此目的，检测设备5优选地将带有确定的初始化参数a和b的前述函数(1)应用于来自相同传感器单元的磁场传感器元件的两个磁场测量值。检测设备5优选地适于选择传感器单元的磁场测量值，其磁场传感器元件提供带有最大值或磁场强度的磁场测量值。在图1的所示的示例中，例如，由于其至磁体组件4的接近位置，这将是带有两个磁场传感器元件12和13的传感器单元16。
在有效状态中，即当初始化参数a和b或函数(1)适用于描述驱动体3的位置与检测的磁场测量值或其角之间的关系时，函数(1)对于来自两个不同磁场传感器元件的磁场测量值的应用应当给出驱动体3的大致相同的位置。检测设备5因此适于将在两个获得的位置值之间的差异与检查信息相比较。检查信息在此用作阈值，且代表两个位置值之间的目标关系。在所述的示例中，获得的位置值应当粗略地相同，使得对应地较小值在此选择为检查信息。
作为对于所述实施例的一种备选方案，还有可能使检测设备5适于借助不同于函数(1)的函数来确定位置值。例如，检测设备5可适于将磁体组件4与相应磁场传感器元件之间的相对位置确定为位置值。在该情况中，检测设备5还适于在有效性检查的情况中检查两个确定位置值之间的差异是否粗略地对应于两个磁场传感器元件之间的距离。在该情况中，两个磁场传感器元件之间的距离因此用作由检查信息代表的目标关系。
如果在确定初始化参数之后发生环境特征的变化而使得前述函数(1)的应用不再给出驱动体3的实际位置，那么两个位置值之间的差异也将不再对应于目标关系。因此，可借助于两个位置值的比较，考虑检查信息或目标关系来确定位置检测是否有效，即，检测设备5能够以足够准确性来确定驱动体3的位置。
如果磁体组件4被加热或旋转，则位置检测的准确性具体可被削弱。如果驱动体3可自由旋转且磁体组件4的磁场在驱动体3的旋转方向上是不均匀的，则旋转是可能的。
检测设备5适于输出作为有效性检查结果的函数的有效性信号。有效性信号的值取决于检测设备5是否认为位置检测是有效的或无效的。在所示示例中，检测设备5适于将有效性信号输出至界面18。界面18适于具体经由总线系统与在此未示出的控制单元、例如SPS通信，且适于向所述控制单元通知位置检测的有效状态。
界面18还适于从控制单元接收命令，且将这些命令传输至检测设备5。例如，控制单元可基于指示初始化参数的再确定的通知的有效性状态来发送命令至界面18。在接收到该命令时，接收器设备5以前文所述的方式执行初始化参数的确定。

Claims (11)

1.一种用于提供驱动体(3)的驱动移动(1)的驱动装置(10)，所述驱动体包括磁体组件(4)，与彼此间隔开且适于提供磁场测量值的至少两个磁场传感器元件(7,8,9,11,12,13)，以及适于基于所述磁场测量值中的一个或多个来检测所述驱动体(3)的位置(6)的检测设备(5)，其特征在于，所述检测设备(5)适于根据来自至少两个磁场传感器元件(7,8,9,11,12,13)的至少两个磁场测量值和/或根据基于所述至少两个磁场测量值的至少两个位置值且考虑代表磁场测量值和/或位置值之间的目标关系的检查信息来检查位置检测的有效性，且作为检查结果的函数提供有效性信号。
2.根据权利要求1所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述驱动装置包括所述驱动体(3)，且所述驱动体(3)可沿移位路径(2)移位。
3.根据权利要求2所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述检测设备(5)适于使用一个或多个初始化参数来将来自磁场元件的磁场测量值转换成位置值。
4.根据权利要求3所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述检测设备(5)适于基于经检测的磁场测量值来确定至少一个初始化参数。
5.根据权利要求4所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述检测设备(5)适于根据所述有效性信号来再确定至少一个初始化参数。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述驱动装置(10)适于输出误差信号且/或采用安全状态作为所述有效性信号的函数。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述检测设备(5)适于选择指出最大磁场强度的至少两个磁场测量值，且根据所述选择的磁场测量值和/或根据基于所述选择的磁场测量值的位置值来执行所述有效性检查。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述检测设备(5)适于根据由至少两个相邻磁场传感器元件(7,8,9,11,12,13)检测到的至少两个磁场测量值，和/或根据基于这些磁场测量值的位置值来执行所述有效性检查。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述检测设备(5)适于根据由改造为相同传感器单元(14,15,16)的像素单元的至少两个磁场传感器元件(7,8,9,11,12,13)检测到的至少两个磁场测量值，和/或根据基于这些磁场测量值的位置值来执行所述有效性检查。
10.根据前述权利要求1至9中任一项所述的驱动装置(10)，其特征在于，所述检查信息代表两个磁场传感器元件(7,8,9,11,12,13)之间的距离(17)，或基于其上。
11.一种用于检查包括磁体组件(4)的驱动体(3)的位置(6)检测的有效性的方法，具有以下步骤：借助于与彼此间隔开的至少两个磁场传感器元件(7,8,9,11,12,13)检测(S1)至少两个磁场测量值，根据所述至少两个经检测的磁场测量值和/或根据基于所述至少两个磁场测量值的至少两个位置值且考虑代表磁场测量值和/或位置值之间的目标关系的储存的检查信息来检查所述位置检测的有效性，以及作为所述检查结果的函数提供有效性信号。
CN201580080826.6A 2015-06-11 2015-06-11 带有检测设备的驱动装置和方法 Active CN107810389B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2015/063057 WO2016198111A1 (de) 2015-06-11 2015-06-11 Antriebsvorrichtung mit erfassungseinrichtung und verfahren

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107810389A true CN107810389A (zh) 2018-03-16
CN107810389B CN107810389B (zh) 2021-04-16

Family

ID=53398081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580080826.6A Active CN107810389B (zh) 2015-06-11 2015-06-11 带有检测设备的驱动装置和方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20180172475A1 (zh)
EP (1) EP3283849B1 (zh)
CN (1) CN107810389B (zh)
WO (1) WO2016198111A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112104797A (zh) * 2019-06-18 2020-12-18 北京小米移动软件有限公司 摄像头模组和电子设备、行程检测方法及装置
CN112384664A (zh) * 2018-07-05 2021-02-19 成矿研究科技有限公司 用于固定运土机器的适配器的系统

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016002487B3 (de) * 2016-03-03 2017-08-03 Tdk-Micronas Gmbh Positionsbestimmungssensoreinheit
WO2021188861A1 (en) * 2020-03-20 2021-09-23 Cnh Industrial America Llc Position sensing system with error detection and correction

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69510357T2 (de) * 1994-09-30 1999-12-30 Honeywell Inc Positionsdetektionsvorrichtung
CN1596364A (zh) * 2002-09-13 2005-03-16 法国阿文美驰轻型车系统有限公司 用于检定轴的运动的装置
US20050189938A1 (en) * 2003-10-22 2005-09-01 Schley William R. Through-wall position sensor
EP1777501A1 (de) * 2005-10-24 2007-04-25 Getrag Ford Transmissions GmbH Positionssensoranordnung zur berührungslosen Positionsbestimmung mittels redundanter magnetempfindlicher Sensorelemente
CN101529210A (zh) * 2006-07-11 2009-09-09 欧陆汽车系统美国有限公司 旋转角度检测系统
US20100138046A1 (en) * 2007-05-07 2010-06-03 Stefan Holzmann Method and unit for operating an electromechanical adjusting device
CN101959725A (zh) * 2008-03-10 2011-01-26 胡夫·许尔斯贝克和福斯特有限及两合公司 用于控制锁止件的方法及装置
CN102498366A (zh) * 2009-07-28 2012-06-13 马勒国际有限公司 位置传感器和线性致动器
CN102893131A (zh) * 2010-09-29 2013-01-23 移动磁体技术公司 改进的位置传感器
CN102906542A (zh) * 2010-03-25 2013-01-30 弗兰霍菲尔运输应用研究公司 用于确定指示器磁体磁化方向的传感器组件和方法
DE102013011759A1 (de) * 2013-07-13 2015-01-15 Festo Ag & Co. Kg Magnetventil

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006037226B4 (de) * 2006-08-09 2008-05-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Im Messbetrieb kalibrierbarer magnetischer 3D-Punktsensor
SE538207C2 (sv) * 2009-09-23 2016-04-05 Abb Technology Ltd Säkerhetsarrangemang
DE102012203225A1 (de) * 2012-03-01 2013-09-05 Tyco Electronics Amp Gmbh Verfahren zum berührungslosen messen einer relativen position mittels eines 3d-hallsensors mit messsignalspeicher
DE102012205903B4 (de) * 2012-04-11 2014-01-30 Tyco Electronics Amp Gmbh Verfahren zum berührungslosen messen einer relativen position mittels eines magnetfeldsensorarrays auf halleffektbasis und weggeber
WO2014153422A1 (en) * 2013-03-19 2014-09-25 Regents Of The University Of Minnesota Position sensing system
JP6024566B2 (ja) * 2013-03-29 2016-11-16 日本精機株式会社 変速位置検出装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69510357T2 (de) * 1994-09-30 1999-12-30 Honeywell Inc Positionsdetektionsvorrichtung
CN1596364A (zh) * 2002-09-13 2005-03-16 法国阿文美驰轻型车系统有限公司 用于检定轴的运动的装置
US20050189938A1 (en) * 2003-10-22 2005-09-01 Schley William R. Through-wall position sensor
EP1777501A1 (de) * 2005-10-24 2007-04-25 Getrag Ford Transmissions GmbH Positionssensoranordnung zur berührungslosen Positionsbestimmung mittels redundanter magnetempfindlicher Sensorelemente
CN101529210A (zh) * 2006-07-11 2009-09-09 欧陆汽车系统美国有限公司 旋转角度检测系统
US20100138046A1 (en) * 2007-05-07 2010-06-03 Stefan Holzmann Method and unit for operating an electromechanical adjusting device
CN101959725A (zh) * 2008-03-10 2011-01-26 胡夫·许尔斯贝克和福斯特有限及两合公司 用于控制锁止件的方法及装置
CN102498366A (zh) * 2009-07-28 2012-06-13 马勒国际有限公司 位置传感器和线性致动器
CN102906542A (zh) * 2010-03-25 2013-01-30 弗兰霍菲尔运输应用研究公司 用于确定指示器磁体磁化方向的传感器组件和方法
CN102893131A (zh) * 2010-09-29 2013-01-23 移动磁体技术公司 改进的位置传感器
DE102013011759A1 (de) * 2013-07-13 2015-01-15 Festo Ag & Co. Kg Magnetventil

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112384664A (zh) * 2018-07-05 2021-02-19 成矿研究科技有限公司 用于固定运土机器的适配器的系统
CN112104797A (zh) * 2019-06-18 2020-12-18 北京小米移动软件有限公司 摄像头模组和电子设备、行程检测方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2016198111A1 (de) 2016-12-15
EP3283849A1 (de) 2018-02-21
US20180172475A1 (en) 2018-06-21
EP3283849B1 (de) 2022-06-08
CN107810389B (zh) 2021-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10697800B2 (en) Multi-dimensional measurement using magnetic sensors and related systems, methods, and integrated circuits
CN108692743B (zh) 冗余故障检测设备和方法
US9719771B2 (en) Rotation angle sensor for absolute rotation angle determination even upon multiple revolutions
CN107810389A (zh) 带有检测设备的驱动装置和方法
CN104303018B (zh) 用于借助于串联布置的多个磁场传感器非接触式测量位置的位移传感器
CN103837900B (zh) 一种基于矢量磁场探测的地下电缆定位方法及装置
CN110892231B (zh) 用于确定机动车的位置信息的方法以及机动车
CN104246440A (zh) 磁场传感器、操纵设备和用于确定相对位置的方法
US20130300401A1 (en) Sensor Apparatus, in Particular Metal Sensor, with a Field-Compensated Magnetic Field Sensor
CN105716632A (zh) 传感器电路、传感器装置以及用于形成传感器电路的方法
US20160069709A1 (en) Magnetic Field Sensor Apparatus, Operating Apparatus and Method for Determining a Relative Position
CN110114637A (zh) 传感器装置
US20130088217A1 (en) Contact Displacement Sensor And Method For Contactless Distance Measurement
EP3537098B1 (en) Measuring device
WO2013179997A1 (ja) 位置検知装置及びシフト位置検知装置
CN106546201A (zh) 位置检测设备
US10663363B2 (en) System and method for measuring torque on a rotating component
Liu et al. Enhanced magnetic imaging for industrial metal workpiece detection through the combination of electromagnetic induction and magnetic anomalies
US20230161066A1 (en) Metal detection system using search coil-type sensor
CN105612406B (zh) 位置检测传感器，以及内燃机的节流装置
CN104515461B (zh) 角度位置感测装置及方法
CN103760502B (zh) 一种超高速碰撞磁场三维磁感应强度测量线圈
US20230110828A1 (en) Systems and methods for tracking a position of a rotating platform of a lidar system
US8844375B2 (en) Mechanical force components sensing system and an associated method thereof for a magnetically encoded device
CN202974183U (zh) 一种用于感测转轴的角度位置范围的传感器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: Germany Esslingen

Applicant after: FESTO Co., Ltd

Address before: Germany Esslingen

Applicant before: FESTO AG & CO. KG

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant