CN108957025A - 具有冗余传感器元件的增量式速度传感器 - Google Patents

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Abstract

本文公开了具有冗余传感器元件的增量式速度传感器。提供了被配置成检测物体旋转速度的磁性传感器模块、系统和方法。磁性传感器模块包括：多个传感器元件，被配置成响应于感测到磁场而生成测量值，并且被分组成三对；以及传感器电路，被配置成基于从传感器元件的第一移位对接收到的测量值来生成第一移位差分测量信号，基于从传感器元件的居中对接收到的测量值来生成居中差分测量信号，以及基于从传感器元件的第二移位对接收到的测量值来生成第二移位差分测量信号，并且基于检测到第一移位差分测量信号、居中差分测量信号和第二移位差分测量信号跨越至少一个阈值来生成输出信号。

Description

具有冗余传感器元件的增量式速度传感器
技术领域
本公开一般地涉及感测旋转速度，并且更具体地涉及磁性速度传感器。
背景技术
磁场传感器被广泛用于增量速度和位置测量。它们检测由移动或旋转的磁性编码器而引起的磁场变化。
例如，为了测量轮速度(例如在汽车应用中)，通常将编码器轮与磁敏传感器结合使用。该传感器基于根据编码器轮的旋转而在两个极值(例如最小值与最大值)之间振荡的感测磁场来生成输出信号。控制单元能够基于由该传感器生成的输出信号来计算旋转编码器轮的轮速度和实际角度。
可以在传感器的两个磁场传感器元件之间区别地完成感测磁场的测量。当检测到感测磁场中的阈值跨越时，传感器在其输出的高状态与低状态之间进行切换。然而，无效切换事件可能由于例如单个编码器标记的信号失真或幅度减少引起的错误的跨越而发生。此外，关于磁性传感器元件的故障(例如，在其中一个磁性传感器元件失效的情况下)，没有提供故障后备方案。
因此，可能期望一种能够避免无效切换事件并实现故障后备方案的改进装置。
发明内容
提供了被配置为检测物体旋转、并且更具体地检测物体旋转速度的磁性传感器模块、系统和方法。
实施例提供了一种被配置成测量磁场的磁性传感器模块，该磁场大小在第一极值与第二极值之间振荡。磁性传感器模块包括磁性传感器，磁性传感器包括多个传感器元件，多个传感器元件被配置成响应于感测到磁场而生成测量值，其中多个传感器元件被分组成第一移位对、居中对和第二移位对。磁性传感器模块进一步包括传感器电路，传感器电路被配置成：从多个传感器元件接收测量值，基于从第一移位对接收到的测量值来生成第一移位差分测量信号，基于从居中对接收到的测量值来生成居中差分测量信号，以及基于从第二移位对接收到的测量值来生成第二移位差分测量信号，并且基于检测到第一移位差分测量信号、居中差分测量信号和第二移位差分测量信号跨越至少一个阈值来生成输出信号。
实施例提供了一种用于感测编码器的旋转速度的方法。该方法包括响应于感测到磁场而由多个传感器元件生成测量值，其中多个传感器元件被分组成第一移位对、居中对和第二移位对；基于由第一移位对生成的测量值来生成第一移位差分测量信号，基于由居中对生成的测量值来生成居中差分测量信号，并且基于由第二移位对生成的测量值来生成第二移位差分测量信号；以及基于检测到第一移位差分测量信号、居中差分测量信号和第二移位差分测量信号跨越至少一个阈值来生成输出信号。
附图说明
本文参考附图来描述各实施例。
图1A至图1C图示了根据一个或多个实施例的使用第一类型磁性编码器的磁场感测原理的图；
图1D图示了根据一个或多个实施例的使用第二类型磁性编码器的磁场感测原理的图；
图2图示了根据一个或多个实施例的由传感器电路生成的测量信号的图；
图3A图示了根据一个或多个实施例的由磁性速度传感器生成的脉冲输出信号的图；
图3B图示了根据一个或多个实施例的由磁性速度传感器生成的脉冲输出信号的另一个图；
图4A至图4D图示了由一个或多个实施例实现的不同传感器元件配置的框图；
图5图示了根据一个或多个实施例的根据在图4A中所示第一传感器元件配置的传感器电路的框图；
图6A图示了根据一个或多个实施例的由磁性速度传感器生成的三个差分测量信号的图；
图6B图示了图6A的一部分的放大图；
图7A和图7B图示了根据一个或多个实施例的由磁性速度传感器生成的三个差分测量信号的另一个图；
图8A和图8B图示了根据一个或多个实施例的由磁性速度传感器生成的三个差分测量信号的又一个图；和
图9图示了根据一个或多个实施例的感测编码器旋转速度的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，阐述了多个细节以提供对示例性实施例的更透彻的解释。然而，对于本领域技术人员来说将显而易见的是，可以在没有这些特定细节的情况下实践各实施例。在其他情况下，公知的结构和设备以框图形式或以示意图来示出而不是被详细地示出，以便避免模糊实施例。此外，除非另行特别指出，否则下文所述的不同实施例的特征可以彼此组合。
此外，等同或相似的元件或具有等同或相似功能的元件在下面的描述中使用等同或相似的附图标记来表示。由于相同的或功能上等同的元件在附图中被赋予相同的附图标记，可以省略对具有相同附图标记的元件的重复描述。因此，对于具有相同或相似附图标记的元件所提供的描述可相互交换。
应当理解的是，当一个元件被称为“连接”或“耦合”到另一个元件时，它可以被直接连接或耦合到该另一个元件，或者可以存在中间元件。相反，当一个元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一个元件时，则不存在中间元件。其他用来形容元件之间关系的词语应当以相似的方式来解释(例如“在...之间”与“直接在...之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。
在本文描述的实施例或在附图中所示的实施例中，任何直接电气连接或耦合(即，没有附加中间元件的任何连接或耦合)也可以通过间接连接或耦合(即，利用一个或多个附加中间元件的连接或耦合)来实现，或反之亦然，只要连接或耦合的通用目的(例如为了传输某种信号或者为了传输某种信息)基本上保持不变。来自不同实施例的特征可以被组合以形成其他实施例。例如，关于其中一个实施例而描述的变化或修改也可适用于其他实施例，除非指出相反。
如本文所使用的信号调节是指以这样的方式操纵模拟信号，使得该信号满足下一阶段的进一步处理的要求。信号调节可以包括将模拟信号(例如经由模数转换器)转换成数字信号、放大、滤波、转换、偏置、范围匹配、隔离以及使传感器输出适合于调节后的处理而所需的任何其他过程。
实施例涉及传感器和传感器系统，并且涉及获得有关传感器和传感器系统的信息。传感器可以指代将待测量的物理量转换成电信号(例如电流信号或电压信号)的组件。所述物理量可以例如包括磁场、电场、压力、力、电流或电压，但是不限于此。如本文所述的传感器装置可以是电流传感器、高斯计、角度传感器、线性位置传感器、速度传感器等。
磁场传感器例如包括一个或多个磁场传感器元件，其测量磁场的一个或多个特性(例如磁场通量密度的量、场强度、场角度、场方向、场定向等)，所述特性与检测和/或测量生成所述磁场的元件(例如磁体、载流导体(例如导线)、地球或其他磁场源)的磁场模式相对应。
根据一个或多个实施例，磁场传感器和传感器电路两者被容纳(即，集成)在同一芯片封装(例如，诸如引线封装或无引线封装的塑封封装，或者表面安装器件(SMD)封装)中。该芯片封装也被称为传感器封装。所述传感器封装可以与背偏置磁体组合以形成传感器模块、传感器装置等。
包括在传感器封装中的一个或多个磁场传感器元件(或简称为磁场传感器)因此暴露于磁场，并且由每个磁场传感器元件提供的传感器信号(例如电压信号)例如与磁场的大小成比例。此外，将理解的是，术语“传感器”和“感测元件”在整个说明书中可以互换使用，并且术语“传感器信号”和“测量值”在整个说明书中可以互换使用。
传感器电路可以被称为信号处理电路和/或信号调节电路，其以原始测量数据的形式从磁场传感器元件接收信号(即，传感器信号)，并且从该传感器信号导出表示磁场的测量信号。传感器电路可以包括将来自所述一个或多个传感器元件的模拟信号转换成数字信号的模数转换器(ADC)。传感器电路还可以包括对数字信号执行一些处理的数字信号处理器(DSP)，这将在下面讨论。因此，传感器封装包括经由信号处理和/或调节来调节并放大磁场传感器的小信号的电路。
如本文所使用的传感器装置可以指代包括如上所述的传感器和传感器电路的装置。传感器装置可以被集成在单个半导体管芯(例如硅管芯或芯片)上，尽管在其他实施例中多个管芯可以用于实现传感器装置。因此，传感器和传感器电路设置在同一半导体管芯上或者在同一封装中的多个管芯上。例如，传感器可能在一个管芯上而传感器电路在另一个管芯上，使得它们在封装内彼此电连接。在这种情况下，管芯可以由相同或不同的半导体材料(诸如GaAs和Si)组成，或者传感器可以被溅射到不是半导体的陶瓷或玻璃小板上。
磁场传感器元件包括但不限于霍尔板、垂直霍尔效应器件或通常被称为XMR传感器的磁阻传感器，XMR传感器是各向异性磁阻(AMR)、巨磁阻(GMR)、隧道磁阻(TMR)等的统称。
本文提供的磁场传感器可以被配置用于旋转磁性编码器(诸如轮或凸轮轴)的增量速度和位置测量。
一种类型的磁性编码器可以是铁磁性编码器，其可以是具有在磁场传感器前方经过的孔或凹口的铁磁性材料的齿轮或齿盘。磁场可以由耦合到磁场传感器背部的背部偏置磁体来生成。因此，由所述背部偏置磁体生成的磁场的强度由旋转磁性编码器的齿和凹口的经过而改变。
第二种类型的磁性编码器是由在相反方向上被磁化的交替磁体(例如交替的南极磁体和北极磁体)所组成的编码器，在这种情况下，增量式速度传感器被放置在编码器前方并且检测所测量磁场是否改变其极性。在这种情况下，速度传感器生成输出信号，其指示经过的极。
图1A至图1C图示了根据一个或多个实施例的使用第一类型的磁性编码器的磁场感测原理，齿轮1具有交替的齿2和凹口3。具体而言，齿轮1可以由吸引磁场的铁磁性材料(例如铁)制成。此外，传感器装置4被配置成感测由背部偏置磁体5生成的磁场，其中传感器装置4和背部偏置磁体5构成传感器模块6。在本文中通常可以被称为传感器4的传感器装置4，可以进一步包括传感器电路(未示出)并且可以被设置在传感器封装中。
图1A和图1B分别示出了轮1的齿2和凹口3经过传感器模块6。在图1A的情况下，由背部偏置磁体5产生的偏置磁场的磁场线在z方向上被拉向齿2。因此，磁场线被拉开远离x轴和y轴(即，传感器装置4的传感器平面)并且在x和y方向上所感测的磁场强度减少，使得在齿2的中心处检测到最小场强度。这在实际应用中可能会有所不同，在实际应用中最小值可能由于装配公差而不会恰好在中心处发生，但是最小场强度应当在齿2的实质上中心处被检测到。
相反，在图1B的情况下，由背部偏置磁体5产生的偏置磁场的磁场线在z方向上没有被拉向(或者被较少拉向)凹口3。因此，磁场线相对于x轴和y轴(即，传感器装置4的传感器平面)保持集中，并且x和y方向上所感测的磁场强度在凹口3的中心处为最大值。这在实际应用中可能会有所不同，在实际应用中最大值可能不会恰好在中心处发生，但是最大场强度应当在凹口3的实质上中心处被检测到。
图1C图示了接近于齿轮1的传感器模块6的示意图。传感器模块6包括具有传感器电路(未示出)和两个磁场传感器元件(即，霍尔板H1和霍尔板H2)的传感器装置4、以及被耦合到该传感器装置4的背部偏置磁体5。两个磁场传感器元件H1和H2在本文中可以被称为差分传感器元件并且在齿轮1的旋转方向上被线性地对齐。将每个差分传感器元件H1和H2的传感器信号提供给传感器电路，该传感器电路使用可以用于抵消传感器平面方向上均匀杂散场的差分计算来计算差分测量信号。此外，所述差分传感器元件H1和H2可以被设置在齿轮1的齿的大约一半节距的距离处，以便生成具有高信噪比的差分测量信号。节距是沿着齿轮的两个相邻齿之间的节距圆的距离。最后，引线7针对进入和来自传感器装置4的各种输入和输出信号(例如功率、命令和输出信号)提供电气通路。
随着轮1旋转，齿2和凹口3交替经过传感器模块6，并且传感器装置4内的传感器元件感测作为正弦波形(即，作为信号调制)改变的x轴和y轴磁场强度中的变化，该正弦波形的频率对应于轮的旋转速度，轮的旋转速度进一步对应于驱动该轮的旋转的驱动轴(例如凸轮轴)的旋转速度。因此，传感器装置4的传感器电路接收来自磁场传感器元件H1和H2的信号(即，传感器信号)并且从传感器信号中导出差分测量信号，该差分测量信号表示作为信号调制的磁场。差分测量信号然后可以作为输出信号被输出到外部控制器、控制单元或处理器(例如ECU)，或者在其被输出到外部装置之前由传感器电路在内部使用以用于进一步处理(例如以生成脉冲输出信号)。例如，外部装置可以对脉冲输出信号的脉冲进行计数并且由此计算轮速度。
此外，第三个磁场传感器元件(未示出)可以设置在传感器装置4上两个差分传感器元件H1与H2之间的中部，以使传感器能够检测轮1的旋转方向。
图1D图示了根据一个或多个实施例的使用第二类型磁性编码器(磁化编码器轮)的磁场感测原理。传感器模块6包括具有传感器电路(未示出)和两个差分磁场传感器元件(即，霍尔板H1和霍尔板H2)的传感器装置4。将每个差分传感器元件H1和H2的传感器信号提供给传感器电路，该传感器电路使用可以用于抵消传感器平面方向上均匀杂散场的差分计算来计算差分测量信号。此外，差分传感器元件H1和H2可以被设置在磁化编码器轮11的极的大约一半节距的距离处，以便生成具有高信噪比的差分测量信号。节距是沿着磁化编码器轮的两个相同极性的极之间(即，两个相邻正极之间或两个相邻负极之间)的节距圆的距离。
磁化编码器轮11包括交替的北极部分12和南极部分13。因此，北极部分12和南极部分13表示上述的齿和凹口轮1的齿和凹口。传感器装置4的传感器元件H1和H2，如参考图1C所述的那样，对由轮11的北极部分12和南极部分13所影响的磁场敏感。这里，由于磁场由轮11主动地生成，可以省略背部偏置磁体。传感器输出通过以与参考图1C所描述的类似方式检测交替磁场的变化而对应于磁化编码器轮11的旋转速度。因此，传感器装置4的传感器电路生成待由其中一条引线7输出的传感器输出。
图2图示了根据一个或多个实施例的由传感器电路生成的测量信号的示例。该测量信号可以是差分测量信号，其使用如上面参考图1C和图1D所描述的差分计算而从两个传感器信号导出。测量信号是由磁性传感器在时间t上所感测的磁场B的测量，并且随着磁性编码器旋转而在两个极值(例如最小值与最大值)之间振荡。此外，测量信号可以在y轴方向上具有从x轴的偏移，并且可以进一步通过由传感器电路执行的处理而被归一化。
在检测到磁场测量信号(即，磁场信号)的切换点(即，切换阈值)的跨越时，可以由磁性传感器(即，传感器装置4)的传感器电路生成输出信号的脉冲。存储在存储器中的切换点位于磁场B的最小值(min)与最大值(max)之间。此外，传感器电路可以有规律地自动(重新)计算切换点，并基于所测量磁场的一个或多个最小值和一个或多个最大值的平均而将切换点进行自校准。例如，切换点可以被计算为测量信号的最近最小值和最近最大值的平均，并相应地被调节。例如，如果新的切换点值偏离了多于当前切换点值的预定阈值(例如5％)，则切换点可以被调节，但不限于此。通过连续地修改切换点，切换点的准确度根据测量信号的快速变化而被保持在期望的区域，并确保实现良好的抖动性能。
如上所述，可以在编码器轮的极或齿的大约一半节距的距离处放置的两个磁场传感器元件(例如霍尔传感器或XMR传感器)之间区别地完成磁场的测量，以便生成具有高信噪比的测量信号。当阈值跨越被检测到时，传感器4在其输出的高状态与低状态之间切换。备选地，如果阈值跨越被检测到，则传感器4可以传送已知长度的脉冲。在一些系统中，例如可以经由脉冲宽度调制来改变脉冲长度以便传送附加的信息，诸如指示充足磁场强度、旋转方向或错误标志的信息。在其他系统中，这种信息可以通过跟随每个输出脉冲的短的曼彻斯特协议进行传输。
图3A图示了根据一个或多个实施例的由磁性速度传感器生成的脉冲输出信号的示例。具体而言，上部波形表示与用于生成脉冲输出信号的三个比较器阈值进行比较的差分测量信号。三个比较器阈值包括一个切换阈值和两个滞后阈值。切换阈值是当切换点的跨越被检测到时传感器4在其输出的高状态与低状态(或反之亦然)之间进行切换的切换点。为了在测量信号接近切换阈值时避免输出信号的多次切换，引入隐藏的滞后以使得在该切换阈值的相对侧上提供两个附加的阈值。滞后阈值可以与切换阈值等距设定，以使得滞后区域度量为Bhys并且每个滞后阈值距离切换阈值Bhys/2。然而，本文中提供的实施例不限于此并且可以不与切换阈值等距设置。两个滞后阈值之间的区域可以被称为滞后带或滞后区域。
使用隐藏的滞后机制，当测量信号被检测到从滞后带外部来跨越第一滞后水平时，切换机制可以被设定为“准备状态”，但是输出切换并不立即完成。一旦在准备状态中达到切换阈值，则输出被切换并且切换机制被设定为“解除状态”以避免噪声引起的多次切换。为了允许下一次准备，测量信号必须离开滞后带以使得切换机制被设定为“重新启用状态”或“就绪状态”。“重新启用”或“就绪”状态是切换机制能够进入准备的状态。
在图3A中，随着测量信号在跨越下部滞后阈值之后移动到滞后带中(例如在上升沿)，当该测量信号跨越切换阈值时，输出信号被脉冲化。然而，传感器电路可以被配置成使得当测量信号从任一方向(例如上升沿或下降沿)跨越切换阈值时或者仅当测量信号在跨越上部滞后阈值之后移动到滞后带中(例如在下降沿)时，输出信号被脉冲化。备选地，输出可以在测量信号的第一上升沿上从逻辑低切换到逻辑高并且在测量信号的第一下降沿上从逻辑高切换到逻辑低，或者反之亦然，其中所述上升沿和所述下降沿发生在切换阈值跨越处。
图3B图示了根据一个或多个实施例的由磁性速度传感器生成的脉冲输出信号的另一个示例。在该示例中，测量信号在跨越切换阈值之后可能不会退出滞后带。因此，为了避免由于例如单个编码器标记的信号失真或减少幅度而导致的切换事件的丢失，定义了以下例外：对于测量信号与第一滞后阈值跨越但是其在跨越切换阈值之后不与第二滞后阈值跨越的情况，第一滞后水平的跨越(再次)导致切换事件并启用切换机制的重新准备。也就是说，在测量信号在切换之后(即，在跨越切换阈值之后)跨越第一滞后阈值之后，切换机制被设定为“就绪状态”。将理解的是，上部滞后阈值仅作为示例使用，并且第一滞后阈值可以根据适用情况而作为上部滞后阈值或下部滞后阈值。
可能期望能够在传感器元件中的一个或多个传感器元件失效的情况下检测到故障，并使传感器系统适于利用仍然可操作的传感器元件以继续感测操作。因此，提供使用偏心(相移)差分传感器对来以这样的方式实现隐藏的滞后，使得传感器可以具有更高的容错性。此外，传感器系统可以适于在检测到故障的情况下利用由传感器传送的新信息。
因此，使用至少三个传感器元件和传感器电路来提供磁性传感器，该传感器电路被配置成使用不同的传感器元件对来生成至少三个不同的差分测量信号，不同的传感器元件对相对于它们的几何重心彼此移位。
图4A至图4D图示了由一个或多个实施例实现的不同传感器元件配置。具体而言，传感器元件被布置在传感器4a至4d上，该传感器4a至4d的芯片宽度适于容纳传感器元件的放置。每个传感器4a至4d具有构成居中传感器对的两个居中传感器元件、以及至少一个移位的传感器元件。此外，每个传感器4a至4d具有实质上位于两个居中传感器元件之间的中部的几何中心41a至41d。
每个传感器4a至4d的传感器电路被配置成使用至少三个不同传感器对来生成至少三个差分测量信号，其中至少两个传感器对相对于几何中心41a至41d被移位。两个居中传感器元件之间的距离与编码器的极或齿的节距相匹配或实质上相匹配(例如在5％内以允许制造公差)，然而该距离可以被减少以便节省芯片面积。传感器元件在编码器轮的旋转方向上线性对齐。结果产生三个差分测量信号(例如左移位测量信号、居中测量信号和右移位测量信号)，其遵循彼此相位移位的编码器模式。编码器模式(例如齿和凹口的模式或者北极和南极的模式)由在编码器旋转时磁场的振荡模式表示。三个差分测量信号的相位移位可以以这样的方式来被选择，使得偏心(移位)信号幅度与居中信号之间的差与差分测量信号中的一个上的噪声相比是足够大的(例如，3…6标准差)。
图4A图示了第一传感器元件配置，其包括传感器元件L、l、r和R，该传感器元件被分组以形成三个不同的传感器元件对并且从该传感器元件导出三个不同的差分测量信号。具体而言，传感器元件L和r形成左移位传感器对(L-r)，传感器元件L和R形成居中传感器对(L-R)，其中传感器元件L与R之间的距离与编码器的极或齿的节距相匹配或实质上相匹配，并且传感器元件1和R用于形成右移位传感器对(1-R)。
图4B图示了第二传感器元件配置，其包括传感器元件L、rl、R和rr，该传感器元件被分组以形成三个不同的传感器元件对并且从该传感器元件导出三个不同的差分测量信号。具体而言，传感器元件L和rl形成左移位传感器对(L-rl)，传感器元件L和R形成居中传感器对(L-R)，其中传感器元件L与R之间的距离与编码器的极或齿的节距相匹配或实质上相匹配，并且传感器元件L和rr用于形成右移位传感器对(L-rr)。
图4C图示了第三传感器元件配置，其包括传感器元件L1、L2、L3、R1、R2和R3，该传感器元件被分组以形成三个不同的传感器元件对并且从该传感器元件导出三个不同的差分测量信号。具体而言，传感器元件L1和R1形成左移位传感器对(L1-R1)，传感器元件L2和R2形成居中传感器对(L2-R2)，其中传感器元件L2与R2之间的距离与编码器的极或齿的节距相匹配或实质上相匹配，并且传感器元件L3和R3用于形成右移位传感器对(L3-R3)。
图4D图示了第四传感器元件配置，其包括传感器元件L、C和R，该传感器元件被分组以形成三个不同的传感器元件对并且从该传感器元件导出三个不同的差分测量信号。具体而言，传感器元件L和C形成左移位传感器对(L-C)，传感器元件L和R形成居中传感器对(L-R)，其中传感器元件L与R之间的距离与编码器的极或齿的节距相匹配或实质上相匹配，并且传感器元件C和R用于形成右移位传感器对(C-R)。因此，左移位传感器对(L-C)之间的距离与编码器的极或齿的一半节距相匹配或实质上相匹配。类似地，右移位传感器对(C-R)之间的距离与编码器的极或齿的一半节距相匹配或实质上相匹配。
下面的表1总结了图4A至图4D中的每个图中的传感器元件配置，以及每种配置的一些可能的优点和缺点。
表1
图5图示了被配置成根据图4A所示第一传感器元件配置来生成三个差分测量信号的传感器电路500的示例。将理解的是，传感器电路500可以被集成在单个芯片上并且可以根据图4B至图4D中描述的不同配置进行调整。因此，传感器电路接收来自传感器元件(例如L、l、r和R)的输入信号，并且通过调制电源引脚(即，电源(Vs)与地(GND))之间的电流(例如电流消耗)来提供并输出信号(Out)。
传感器电路500包括主分支，其连接到传感器元件L和R(即，居中传感器对(L-R))并且被配置成接收来自传感器元件L和R的信号。主分支被配置成生成居中测量信号，并且通过将居中测量信号与上面所讨论的三个阈值(即，下部滞后阈值、切换阈值和上部滞后阈值)进行比较而对其执行信号分析。主分支还可以被配置成基于监测居中测量信号的最大值和最小值来对三个阈值中的一个或多个阈值执行自动校准。
备选地，三个阈值中的一个或多个阈值可以保持不变。相反，主分支的校准单元可以被配置成监测第一极值和第二极值，并且基于第一极值和第二极值的平均来调整施加到居中测量信号的偏移补偿信号或值。因此，居中测量信号可以在将其与一个或多个阈值比较之前被调整。
传感器电路500进一步包括次左分支(Sub l)，其连接到传感器元件L和r(即，左移位传感器对(L-r))并且被配置成接收来自传感器元件L和r的信号。次左分支被配置成生成左移位测量信号，并且通过将左移位测量信号与上面所讨论的三个阈值(即，下部滞后阈值、切换阈值和上部滞后阈值)进行比较而对其执行信号分析。次左分支还可以被配置成基于监测居中测量信号的最大值和最小值来对三个阈值中的一个或多个阈值执行自动校准。
备选地，三个阈值中的一个或多个阈值可以保持不变。相反，次左分支的校准单元可以被配置成监测第一极值和第二极值，并且基于第一极值和第二极值的平均来调整施加到左移位测量信号的偏移补偿信号或值。因此，左移位测量信号可以在将其与一个或多个阈值比较之前被调整。
传感器电路500进一步包括次右分支(Sub r)，其连接到传感器元件l和R(即，右移位传感器对(L-r))并且被配置成接收来自传感器元件l和R的信号。次左分支被配置成生成左移位测量信号，并且通过将左移位测量信号与上面所讨论的三个阈值(即，下部滞后阈值、切换阈值和上部滞后阈值)进行比较而对其执行信号分析。次左分支还可以被配置成基于监测居中测量信号的最大值和最小值来对三个阈值中的一个或多个阈值执行自动校准。
备选地，三个阈值中的一个或多个阈值可以保持不变。相反，次右分支的校准单元可以被配置成监测第一极值和第二极值，并且基于第一极值和第二极值的平均来调整施加到右移位测量信号的偏移补偿信号或值。因此，右移位测量信号可以在将其与一个或多个阈值比较之前被调整。
传感器电路500进一步包括协议生成单元510，其被编程有存储在存储器中的切换规则集合，并且被配置成基于由每个电路分支和切换规则集合提供的信号分析来生成输出信号(Out)。协议生成单元510在本文中可以被称为控制器、处理器或输出单元，其被配置成通过信号调制而在传感器的输出(Out)处生成输出信号。
此外，协议生成单元510可以被称为有限状态机(FSM)或包括有限状态机，其可以响应于某些外部输入而从一个状态变为另一个状态。因此，FSM可以取决于传入的测量信号和实际状态来决定状态如何变化。此外，FSM可以取决于事件序列来启动、控制和/或执行预定的动作序列，利用该事件序列FSM基于通过左移位差分测量信号、居中差分测量信号和右移位差分测量信号作出的阈值跨越序列而被呈现。FSM可以包括根据输入而变化的常规状态，并且其还可以包括也可以改变常规状态(但可能延迟)的例外规则，并且其还可以具有仅由该异常规则到达或离开的附加例外状态。
在以下结合图6A至图6B和图7A至图7B的示例中，描述了切换规则集合。
图6A示出了根据一个或多个实施例的由磁性速度传感器生成的三个差分测量信号的示例。具体而言，测量信号包括在一个磁场周期(t)上示出的左移位测量信号、居中测量信号和右移位测量信号。测量信号根据表示磁场B的y轴而相对于彼此被归一化。图6A图示的图形还包括下部滞后阈值62、切换阈值62和上部滞后阈值63。如上所述，三个差分测量信号的相位移位可以以这样的方式来选择，使得偏心(移位)信号幅度与居中信号之间的差与差分测量信号中的一个上的噪声相比是足够大的(例如，3…6标准差)。
由于L传感器元件与R传感器元件(即，居中传感器对)之间的距离与编码器的节距相匹配或实质上相匹配，而其他传感器对之间的距离并不与该节距相匹配，因此居中测量信号的幅度大于左移位测量信号和右移位测量信号。然而将理解的是，在某些实施例中，其他传感器对中的一个或多个传感器对也可以与该节距相匹配。
也可以在切换阈值跨越处观察到，左移位测量信号被相位移位到居中测量信号的左侧，并且右移位测量信号被相位移位到居中测量信号的右侧。这是由于左移位传感器对和右移位传感器对分别相对于编码器轮的旋转的放置。
图6B图示了测量信号跨越切换阈值62的放大图以及输出信号(Out)。
一个或多个切换规则可以由协议生成单元510来实现，单独地或组合地用于规则集合，以生成输出信号。切换规则集合包括用于在“准备状态”、“解除状态”和“就绪状态”之间变化切换机制的规则、以及用于在输出信号的输出状态中触发切换的规则。“就绪状态”是切换机制不再被解除并且能够被准备的状态。然而，将理解的是，切换机制可以在一个或多个实施例中基于满足规则集合中的一个或多个规则而在不转换到“就绪状态”的情况下直接从“解除状态”转换到“准备状态”。还将理解的是，切换机制可以是脉冲机制，以使得在引起传感器输出被调制的触发事件处生成信号脉冲，而不是进行单个逻辑状态转换。
根据图6A和图6B，当左移位测量信号在下降沿跨越切换阈值62时切换机制被准备，当居中测量信号在下降沿跨越切换阈值62时在输出信号中触发切换或脉冲并且切换机制被解除，以及当右移位测量信号在下降沿跨越切换阈值62时切换机制被重新启用到就绪状态。因此在该示例中，在切换机制已经被准备之后，当居中测量信号在下降沿跨越切换阈值62时输出(Out)从高切换到低，如图6B所示。
应当理解，传感器电路可以被配置成使得切换机制的状态和输出基于三个测量信号的上升沿或者基于三个测量信号的上升沿和下降沿两者而变化。例如，输出可以在居中测量信号的第一上升沿上从逻辑低切换到逻辑高，在居中测量信号的第一下降沿上从逻辑高切换到逻辑低，或者反之亦然，其中上升沿和下降沿发生在切换阈值62的跨越处。
还将理解的是，对于编码器的相反旋转方向(例如编码器轮的顺时针旋转与逆时针旋转)而言，信号的顺序以及信号相应的准备、解除和重新启用的指定触发可以被反转。也就是说，当旋转方向被反转时，右移位测量信号可以是触发准备的第一个、较早的信号，并且左移位测量信号可以是触发就绪状态的重新启用的第三个、较后的信号。旋转方向也可以被称为磁场的振荡方向。
此外，以下切换规则中的一个或多个切换规则可以由协议生成单元510来实现，单独地或组合地形成切换规则集合，以用于生成调制的输出信号。以下的一个或多个规则可以结合图6A和图6B中描述的规则集合来实现，或者可以形成新的实施例。
第一切换规则包括：当三个测量信号中的任何两个测量信号具有在相同滞后阈值(例如，对于下降沿为上部滞后阈值63，或者对于上升沿为下部滞后阈值61)处的阈值跨越时，准备切换机制。
第二切换规则包括：当三个测量信号中的任何两个测量信号具有在切换阈值62处的阈值跨越时，切换输出(例如，从逻辑高到逻辑低或者从逻辑低到逻辑高)或脉冲化输出，并且解除切换机制。
第三切换规则包括：当所有三个测量信号都具有在例如相同方向(例如，下降沿或上升沿)上的切换阈值62处的阈值跨越时，重新启用切换机制到就绪状态。
第四切换规则包括：当三个测量信号中的任何两个测量信号具有在相同滞后阈值(例如，对于下降沿为下部滞后阈值61，或者对于上升沿为上部滞后阈值63)处的阈值跨越时，重新启用切换机制到就绪状态。
第五切换规则包括：当信号中的一个在最后切换事件之后捕获到新的极值时，重新启用切换机制到就绪状态。
第六切换规则包括：当移位(左移位或右移位)测量信号具有在切换阈值62处的阈值跨越时，准备切换机制。
第七切换规则包括：当居中测量信号具有在切换阈值62处的阈值跨越时，准备切换机制。
第八切换规则包括：当在切换机制处于准备状态的情况下居中测量信号具有在切换阈值62处的阈值跨越时，切换输出或脉冲化输出。
第九切换规则包括：当两个移位测量信号(分别为右移位或左移位)具有在相同方向(例如，下降沿或上升沿)上的切换阈值62处的阈值跨越，并且居中测量信号不具有在两个移位测量信号的跨越之间的、相同方向上的切换阈值62处的阈值跨越时，切换输出或脉冲化输出。也就是说，第一移位测量信号(例如，图6A和图6B中的左移位)可以准备切换机制，并且第二移位测量信号(例如，图6A和6B中的右移位)可以在居中测量信号还没有跨越切换阈值62的情况下切换输出并解除切换机制，因为切换机制已经被准备。
第十交换规则包括：利用在与先前两个测量信号相同方向(例如，下降沿或上升沿)上由第三测量信号的在切换阈值62处的阈值跨越，来重新启用切换机制到就绪状态。例如，在第九切换规则的情况下，尚未在相同方向上跨越切换阈值62的第三信号将是居中测量信号。因此，居中测量信号的跨越将在该场景中重新启用切换机制。
第十一切换规则包括：如果三个测量信号中的两个测量信号在最后切换事件之后捕获到新的极值，则重新启用。
将理解的是，可以由协议生成单元510编程并实现其他规则，并且上述规则不旨在进行限制。
图7A和图7B图示了根据一个或多个实施例的由磁性速度传感器生成的三个差分测量信号的另一个示例。具体而言，可以提供三个有效范围(例如有效最大值、有效阈值和有效最小值)，并且上面的切换规则可以适用于所述有效范围。有效范围可以如图7A那样不重叠，或者可以如图7B那样重叠。
在一个示例中，在基于居中测量信号的下降沿跨越而发生切换输出之后，切换机制可以在居中测量信号进入有效最小值或有效最大值区域时被重新启用到就绪状态。
此外，测量信号在通过所有三个有效范围时可以被接收为有效。例如，如果测量信号没有在指定的磁场周期或指定的持续时间内通过所有三个有效范围，则测量信号可以由传感器电路被确定为无效。换言之，如果信号不再达到有效最大阈值、有效最小阈值或两者，则信号可以被识别为无效。可以将本实现与本文描述的任何其他实施例分开或组合使用，以便识别无效测量信号。
此外，每个测量信号可以基于彼此幅度之间的关系而被确定为有效的。例如，可以明显低于其他(例如小于75％)的测量信号可以被认为是故障的。附加地或备选地，每个测量信号可以基于施加到该测量信号的偏移的关系而被确定为有效，以使得具有超过阈值偏移的偏移的测量信号可以被认为是故障的。可以将这些实现与本文描述的任何其他实施例分开或组合使用，以便识别无效测量信号。
如果测量信号被识别为无效，则传感器也可以修改当前的规则集合以便取决于仍然可用的测量信号而保持正确的切换点。因此，使用修改的后备规则的后备方案可以在测量信号中的一个或多个测量信号由于例如与无效测量信号相对应的失效传感器元件而变成无效的情况下实现。
此外，一个或多个传感器对分组可以通过传感器电路基于检测的故障传感器元件来被调整，以便定义新的传感器对并且基于该新的分组来应用后备规则集合。
例如，当前规则集合可以被部分地或完全地移位到结合图3A和3B描述的规则集合，其使用两个传感器元件来生成单个差分测量信号。
图8A和图8B图示了根据一个或多个实施例的由磁性速度传感器生成的三个差分测量信号的另一个示例。具体而言，图8A和图8B图示了这样的场景，其中一个测量信号由于故障而丢失，并且由传感器电路实现修改的规则集合，取代当前规则集合。例如，当前规则集合中的一个切换规则可以被另一个切换规则取代以形成修改的规则集合。因此，传感器电路可以自动地检测失效的测量信号，确定哪些剩余的测量信号仍然有效(或者哪些传感器元件仍然可操作)，并且选择与剩余的有效测量信号(或者仍然工作的传感器元件)相对应的后备规则集合。因此，可以存储多个规则集合，每个规则集合与操作传感器元件对的不同组合或者有效测量信号的不同组合相对应。每个规则集合还可以被分配优先级以使得具有较高优先级的规则集合在较低优先级的规则集合之前实现，并且随着时间推移发生一次或多次失效，可以存在由传感器电路实现的多个等级的后备规则集合。
例如，在图8A中，左移位测量信号丢失并且不能再用于准备切换机制。因此，可以实现后备规则集合，其中居中测量信号取代准备功能，以使得当居中测量信号在下降沿上跨越上部滞后阈值63时准备切换机制。当居中测量信号在下降沿上跨越切换阈值62时，输出仍然被切换并且切换机制解除。此外，当右移位测量信号在下降沿上跨越切换阈值62时，切换机制被重新启用到就绪状态。
备选地，在图8B中，右移位测量信号丢失并且不能再用于重新启用切换机制。因此，可以实现后备规则集合，其中左测量信号仍然准备切换机制，并且当居中测量信号在下降沿上跨越切换阈值62时输出仍然被切换并且切换机制解除。然而，居中测量信号在下降沿上的下部滞后阈值61处的跨越重新启用切换机制。
备选地，后备操作可以包括保持阈值有效，但是以这样的方式来选择该阈值，使得它们晚于相移磁场传感器信号的零跨越而到达。然后，等待相移零跨越检测信号或者准备/启用阈值的跨越中最先发生的一个。
在居中测量信号丢失并且不能再用于切换输出和解除切换机制的情况下，传感器电路可以被配置成基于左移位测量信号和右移位测量信号的平均来确定新的切换点。具体而言，可以通过确定剩余两对之间的平均来计算新的切换点，以创建对于中心位置的估计。
备选地，切换点可以被配置成利用第一信号来切换到一个方向(例如在上升沿或下降沿上)并且利用另一个信号来切换到相反方向(例如在下降沿或上升沿上)，这基于两个剩余有效信号中的任何一个而传递不对称信号。
此外，传感器电路可以被配置成通过检测磁场的旋转方向来检测编码器的旋转方向。例如，在配置阶段或启动阶段期间，传感器电路可以检测差分测量信号的阈值跨越的顺序。左移位、居中和右移位测量信号可以以上图中描绘的顺序(例如从左到右)跨越阈值(例如切换阈值)，或者可以取决于编码器的旋转方向而以相反的顺序跨越(例如从右到左)。基于所确定的阈值跨越的顺序，传感器可以确定编码器的旋转方向。
基于所检测的旋转方向，传感器电路可以确定要应用哪个或哪些规则或规则集合，并选择要实现的那些一个或多个规则或规则集合。例如，由于规则集合所使用的阈值跨越的顺序，规则集合内的规则可以是旋转方向相关的。在一个示例规则集合中，左移位测量信号可以用于准备切换机制，居中测量信号可以用于切换输出和解除切换机制，并且右移位测量信号可以用于重新启用切换机制。在另一个示例规则集中，该顺序可以被反转以适应相反的旋转方向。因此，规则集合的第一集合可以被配置用于顺时针旋转方向，并且规则集合的第二集合可以被配置用于逆时针旋转方向。应当理解的是，每个先前描述的规则集合可以具有反转的对应物。
此外，当所有的传感器元件工作时，可以针对全部操作选择一个规则集合作为主要规则集合，并且如果一个或多个传感器元件被检测为有故障，则可以针对后备操作选择另一个规则集合作为后备规则集合。该选择过程可以基于所检测的旋转方向和操作传感器元件的数目和/或操作传感器元件对的数目。
此外，当传感器信号确定差分测量信号中的一个或多个差分测量信号无效或者传感器元件中的一个或多个传感器元件有故障时，传感器电路可以输出警告消息(例如不同的脉冲长度、不同的信号水平或者状态消息中的警告标志)，并将该警告消息输出到可以被配置成向用户指示错误的外部设备。如果差分测量信号的阈值跨越没有以期望的顺序定期出现，则也可以检测到错误，并且可以响应于该错误发出警告消息。
图9图示了根据一个或多个实施例的感测编码器的旋转速度的方法900的流程图。该方法包括响应于感测到磁场而由多个传感器元件生成测量值(操作91)。该方法还包括使用来自多个传感器元件的测量值来生成三个差分测量信号(操作93)。该方法还包括通过三个差分测量信号来检测一个或多个阈值处的跨越(操作95)，并且基于所检测的跨越来生成输出信号(操作97)。
鉴于以上所述，如果三个传感器对中的一个传感器对发生故障(例如，卡在DC、短路、显著减少的幅度)，则传感器系统可以继续以后备模式操作。例如，可以实现后备规则集合，或者可以将切换点相位移位居中传感器对中心点与移位传感器对中心点之间的设计距离。此外，相位移位是已知的，并且由传感器元件之间的距离来限定而不是像现有隐藏滞后系统中那样通过参考电压来限定。因此，传感器系统在检测到故障的情况下可以容易地关于系统级别进行补偿，并且可以通过警告而被指示。
如上所述，除非另有明确说明，否则以上示例可以以任何组合使用。此外，将理解未明确描述的传感器元件的其他布置、其它类型的编码器以及其他规则集合是可能的。
虽然在检测轮速度或凸轮轴速度的上下文中描述了上述实施例，但是传感器可以用于检测随其旋转而在磁场中创建正弦变化、并且可以被传感器感测到的任何旋转元件或物体的旋转速度。例如，可以使用铁质轮和背部偏置磁体的组合来生成时变的磁场。备选地，可以使用有源编码器轮(无背部偏置磁体)来生成时变的磁场。
此外，虽然已经描述了各种实施例，但是对于本领域的普通技术人员来说将显而易见的是，在本发明的范围内还可以有很多实施例和实施方式。因此，除了根据所附权利要求及其等同物之外，本发明不受限制。关于由上述组件或结构(配件、设备、电路、系统等)执行的各种功能，用于描述这些组件的术语(包括对“装置”的引用)旨在(除非另有说明)与执行所描述组件的指定功能的任何组件或结构相对应(即，功能上等同)，即使这些组件或结构在结构上不等同于执行本文所示的本发明的示例性实施方式中的功能的所公开结构。
此外，在此将以下权利要求并入详细描述中，其中每个权利要求可以独立地作为单独的示例实施例。尽管每个权利要求可以独立地作为单独的示例实施例，但是应当注意的是，虽然从属权利要求可以在权利要求中引用与一个或多个其他权利要求的特定组合，但是其他示例实施例也可以包括带有每个其他从属权利要求或独立权利要求的主题的从属权利要求的组合。除非声明不旨在使用特定组合，否则本文提出了这样的组合。此外，即使该权利要求不直接从属于独立权利要求，也旨在包括对于任何其他独立权利要求的权利要求的特征。
还要注意的是，说明书或权利要求中公开的方法可以通过具有用于执行这些方法的各个动作中的每个动作的装置的设备来实现。
此外，应当理解的是，说明书或权利要求中所公开的多个动作或功能的公开，可能不被解释为在特定顺序内。因此，多个动作或功能的公开将不会把这些动作或功能限制到具体的顺序，除非这些动作或功能因技术原因不可互换。此外，在一些实施例中，单个动作可以包括多个子动作或可以分解成多个子动作。除非明确排除，否则这些子动作可以被包括在该单个动作的公开内并成为该单个动作的公开的一部分。

Claims (22)

1.一种磁性传感器模块，被配置成测量磁场，所述磁场的大小在第一极值与第二极值之间振荡，所述磁性传感器模块包括：
磁性传感器，所述磁性传感器包括多个传感器元件，所述多个传感器元件被配置成响应于感测到所述磁场而生成测量值，其中所述多个传感器元件被分组成第一移位对、居中对和第二移位对；和
传感器电路，所述传感器电路被配置成从所述多个传感器元件接收所述测量值，基于从所述第一移位对接收到的所述测量值来生成第一移位差分测量信号，基于从所述居中对接收到的所述测量值来生成居中差分测量信号，以及基于从所述第二移位对接收到的所述测量值来生成第二移位差分测量信号，并且基于检测到所述第一移位差分测量信号、所述居中差分测量信号和所述第二移位差分测量信号跨越至少一个阈值来生成输出信号。
2.根据权利要求1所述的磁性传感器模块，其中：
所述磁性传感器模块为增量式速度传感器，并且
所述传感器电路被配置成根据编码器的旋转速度来调制所述输出信号，其中由所述第一移位差分测量信号、所述居中差分测量信号和所述第二移位差分测量信号对所述至少一个阈值的所述跨越取决于所述编码器的旋转。
3.根据权利要求1所述的磁性传感器模块，其中：
传感器电路包括至少一个校准单元，所述至少一个校准单元被配置成：监控所述第一极值和所述第二极值，并且基于所述第一极值和所述第二极值的平均来调整所述至少一个阈值，或者基于所述第一极值和所述第二极值的平均来调整施加到所述第一移位差分测量信号、所述居中差分测量信号和所述第二移位差分测量信号中的一个或多个的偏移。
4.根据权利要求1所述的磁性传感器模块，其中所述传感器电路被配置成基于下降沿跨越或上升沿跨越来检测由所述第一移位差分测量信号、所述居中差分测量信号和所述第二移位差分测量信号对所述至少一个阈值的所述跨越。
5.根据权利要求1所述的磁性传感器模块，其中：
传感器电路包括切换机制，所述切换机制被配置成基于所述磁场的所述振荡来改变所述输出信号的逻辑值，并且
所述传感器电路被配置成基于所述第一移位差分测量信号、所述居中差分测量信号和所述第二移位差分测量信号跨越所述至少一个阈值来准备、触发、解除和重新启用所述切换机制。
6.根据权利要求1所述的磁性传感器模块，进一步包括：
切换机制，所述切换机制被配置成基于所述磁场的所述振荡来改变所述输出信号的逻辑值；和
状态机，所述状态机被配置成应用多个切换规则集合，所述多个切换规则集合提供用于准备、解除和重新启用所述切换机制以及用于改变所述输出信号的所述逻辑值的标准，
其中所述标准是基于所述第一移位差分测量信号、所述居中差分测量信号和所述第二移位差分测量信号跨越所述至少一个阈值。
7.根据权利要求6所述的磁性传感器模块，其中：
所述传感器电路被配置成检测所述磁场的振荡方向，并且所述状态机被配置成基于检测到的振荡方向来应用来自所述多个切换规则集合中的规则集合以用于控制所述切换机制。
8.根据权利要求6所述的磁性传感器模块，其中：
所述传感器电路被配置成检测所述多个传感器元件中的每个传感器元件的操作状态，所述操作状态包括有效状态或故障状态，并且
所述状态机被配置成基于所述多个传感器元件中的每个传感器元件的所述操作状态来应用来自所述多个切换规则集合中的规则集合。
9.根据权利要求6所述的磁性传感器模块，其中：
所述传感器电路被配置成确定所述第一移位差分测量信号、所述居中差分测量信号和所述第二移位差分测量信号中的每个差分测量信号的有效性，并且
所述状态机被配置成基于所述第一移位差分测量信号、所述居中差分测量信号和所述第二移位差分测量信号中的每个差分测量信号的所述有效性来应用来自所述多个切换规则集合中的规则集合。
10.根据权利要求9所述的磁性传感器模块，其中：
所述传感器电路被配置成基于在预定时间段内跨越三个阈值来分别确定所述第一移位差分测量信号、所述居中差分测量信号和所述第二移位差分测量信号中的每个差分测量信号是否有效。
11.根据权利要求9所述的磁性传感器模块，其中所述传感器电路被配置成基于所述第一移位差分测量信号、所述居中差分测量信号和所述第二移位差分测量信号中的每个差分测量信号的幅度彼此比较的关系，来确定所述第一移位差分测量信号、所述居中差分测量信号和所述第二移位差分测量信号是否有效。
12.根据权利要求9所述的磁性传感器模块，其中所述传感器电路被配置成基于所述第一移位差分测量信号、所述居中差分测量信号和所述第二移位差分测量信号中的每个差分测量信号是否超过偏移阈值，来确定所述第一移位差分测量信号、所述居中差分测量信号和所述第二移位差分测量信号是否有效。
13.根据权利要求6所述的磁性传感器模块，其中：
所述多个切换规则集合包括主规则集合和后备规则集合，并且
所述状态机被配置成当所述多个传感器元件中的所有传感器元件操作正常时应用所述主规则集合以及当所述多个传感器元件中的至少一个传感器元件有故障时应用所述后备规则集合。
14.根据权利要求1所述的磁性传感器模块，其中：
所述传感器电路包括切换机制，所述切换机制被配置成基于所述磁场的所述振荡来改变所述输出信号的逻辑值，
所述至少一个阈值包括切换阈值，并且
所述传感器电路被配置成响应于检测到所述第一移位差分测量信号跨越所述切换阈值而准备所述切换机制，响应于检测到所述居中差分测量信号跨越所述切换阈值而改变所述输出信号的所述逻辑值并且解除所述切换机制，以及响应于检测到所述第二移位差分测量信号跨越所述切换阈值而重新启用所述切换机制。
15.根据权利要求14所述的磁性传感器模块，其中所述传感器电路被配置成在所述第一移位差分测量信号、所述居中差分测量信号和所述第二移位差分测量信号中的有效差分测量信号的最大值或最小值被检测到的情况下重新启用所述切换机制。
16.根据权利要求1所述的磁性传感器模块，其中：
所述传感器电路包括切换机制，所述切换机制被配置成基于所述磁场的所述振荡来改变所述输出信号的逻辑值，
所述至少一个阈值包括滞后阈值和切换阈值，并且
所述传感器电路被配置成响应于检测到所述居中差分测量信号跨越所述滞后阈值而准备所述切换机制，响应于检测到所述居中差分测量信号跨越所述切换阈值而改变所述输出信号的所述逻辑值并且解除所述切换机制，以及响应于检测到所述第二移位差分测量信号跨越所述切换阈值而重新启用所述切换机制。
17.根据权利要求1所述的磁性传感器模块，其中：
所述传感器电路包括切换机制，所述切换机制被配置成基于所述磁场的所述振荡来改变所述输出信号的逻辑值，
所述至少一个阈值包括滞后阈值和切换阈值，并且
所述传感器电路被配置成，响应于检测到所述第一移位差分测量信号跨越所述切换阈值而准备所述切换机制，响应于检测到所述居中差分测量信号跨越所述切换阈值而改变所述输出信号的所述逻辑值并且解除所述切换机制，以及响应于检测到所述居中差分测量信号跨越所述滞后阈值而重新启用所述切换机制。
18.根据权利要求1所述的磁性传感器模块，其中在所述居中差分测量信号为无效的情况下，所述传感器电路被配置成基于从所述第一移位差分测量信号和所述第二移位差分测量信号的平均生成的插值中心信号来生成所述输出信号。
19.根据权利要求1所述的磁性传感器模块，其中在所述第一移位差分测量信号、所述居中差分测量信号和所述第二移位差分测量信号中的一个为无效的情况下，所述传感器电路被配置成基于所述第一移位差分测量信号、所述居中差分测量信号和所述第二移位差分测量信号中的有效差分测量信号的非对称移位而生成所述输出信号。
20.一种感测编码器的旋转速度的方法，包括：
响应于感测到磁场而由多个传感器元件生成测量值，其中所述多个传感器元件被分组成第一移位对、居中对和第二移位对；
基于由所述第一移位对生成的所述测量值来生成第一移位差分测量信号，基于由所述居中对生成的所述测量值来生成居中差分测量信号，并且基于由所述第二移位对生成的所述测量值来生成第二移位差分测量信号；和
基于检测到所述第一移位差分测量信号、所述居中差分测量信号和所述第二移位差分测量信号跨越至少一个阈值来生成输出信号。
21.根据权利要求20所述的方法，进一步包括：
基于所述第一移位差分测量信号、所述居中差分测量信号和所述第二移位差分测量信号跨越所述至少一个阈值来准备、触发、解除和重新启用切换机制，
其中所述切换机制被配置成基于所述触发来调制所述输出信号。
22.根据权利要求20所述的方法，进一步包括：
确定所述第一移位差分测量信号、所述居中差分测量信号和所述第二移位差分测量信号中的每个差分测量信号的有效性；和
基于所述第一移位差分测量信号、所述居中差分测量信号和所述第二移位差分测量信号中的每个差分测量信号的所述有效性来应用多个切换规则集合中的至少一个切换规则集合，所述多个切换规则集合提供用于准备、解除和重新启用所述切换机制以及用于改变所述输出信号的逻辑值的标准，其中所述标准是基于所述第一移位差分测量信号、所述居中差分测量信号和所述第二移位差分测量信号跨越所述至少一个阈值。
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