DE10041738A1

DE10041738A1 - Direction of movement detection device e.g. for motor vehicle electric window drive system, has measurement signals evaluated by two parts of electronic evaluation system

Info

Publication number: DE10041738A1
Application number: DE2000141738
Authority: DE
Inventors: Gerhard Juerjens
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2002-03-14
Anticipated expiration: 2020-08-26
Also published as: DE10041738B4

Abstract

A device for determining at least one parameter and a direction of movement (v) includes at least a first part-system with a first sensor element (HP11)and an encoder movable relative to the first sensor element (HP1), and a second part-system with a second sensor element (HP12) with an encoder moving relative to the second sensor element (HP12). The measurement signals (U11,U12) are evaluated respectively by the two parts of an electronic evaluation system, and the movement information is displayed by the first part-system.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erfassung einer Kenngröße und einer Rich tung einer Bewegung und ein Verfahren zur Einstellung der Vorrichtung.The invention relates to a device for detecting a parameter and a rich movement and a method for adjusting the device.

Aus der US 5 404 673 ist ein Fensterheber mit einem Antrieb zum Heben und Senken einer Fensterscheibe und mit einer Einklemmschutzeinrichtung bekannt, wobei mit einem Hallsensor die Drehzahl des Antriebs und damit die Öffnungs- und Schließgeschwindig keit der Fensterscheibe sowie eine Bewegungsrichtung und Stellung der Fensterscheibe erfaßt werden. Da beim Einlaufen der Fensterscheibe in die Türdichtung vor dem völligen Schließen der Fensterscheibe aufgrund des erhöhten Widerstandes die Antriebsdrehzahl bis zum Stillstand des Antriebs sinkt, muß die Scheibenposition möglichst genau erfaßt werden. Auch steigt beim Einklemmen eines Körperteils oder Gegenstandes zwischen der Fensterscheiben-Oberkante und dem Türrahmen eine Belastung des Antriebes und führt zu einer Änderung der Drehzahl die es zu ermitteln gilt.From US 5 404 673 is a window lifter with a drive for lifting and lowering a window and known with an anti-trap device, with one Hall sensor the speed of the drive and thus the opening and closing speed speed of the window pane and a direction of movement and position of the window pane be recorded. Because when the window pane enters the door seal before the complete Closing the window due to the increased resistance the drive speed until the drive comes to a standstill, the disc position must be recorded as precisely as possible become. Also increases when a body part or object is pinched the window pane upper edge and the door frame a load on the drive and leads to a change in the speed that needs to be determined.

Zur Erfassung einer Kenngröße einer Bewegung, also des zeitabhängigen Ortes, der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung sowie der Richtung der Bewegung werden Hallsensoren verwendet, die nach ihrer Produktion zur Prüfung ausgemessen und abge glichen und das Gesamtsystem aus Meßgeber und Hallsensoren so aufeinander abge stimmt werden, daß die Ausmessung der einzubauenden, abgeglichenen Sensoren die Summe aller Toleranzen einschließt. Eine Prüfung bestätigt abschließend die Funkti onsfähigkeit des Gesamtsystems. Langzeiteffekte werden jedoch nicht berücksichtigt und können zu einer fehlerhaften Richtungsinformation durch das Gesamtsystem führen.To record a characteristic of a movement, i.e. the time-dependent location of the Speed or acceleration as well as the direction of movement Hall sensors are used, which are measured and measured after production compared and the entire system consisting of transducers and Hall sensors matched to one another be true that the measurement of the installed sensors to be installed Includes sum of all tolerances. An examination finally confirms the function ability of the overall system. However, long-term effects are not taken into account and can lead to incorrect directional information by the overall system.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Kenngröße einer Bewegung und einer Richtung der Bewegung und ein Verfahren zur Einstellung einer Erfassungsvorrichtung anzugeben, die die Zuverlässigkeit einer Richtungsinformation erhöhen ohne zusätzliche redundante Erfassungssysteme zu be nötigen.The invention is based on the object, at least one device for detection a characteristic of a movement and a direction of movement and a method to specify a detection device that the reliability of a Increase directional information without using additional redundant detection systems necessary.

Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Kenngröße einer Bewegung und einer Richtung der Bewegung mit den Merkmalen des Patentan spruchs 1 und durch eines der Verfahren zur Einstellung einer Erfassungsvorrichtung mit den Merkmalen eines der Patentansprüche 18 oder 20 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildun gen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This task is performed by the device for recording at least one parameter a movement and a direction of movement with the features of the patent claim 1 and with one of the methods for setting a detection device the features of one of the claims 18 or 20 solved. Advantageous further training gene of the invention can be found in the subclaims.

Demgemäß weist die Vorrichtung mindestens ein erstes Teilsystem mit einem ersten Sensorelement, einem zum ersten Sensorelement in seiner Lage oder in seiner Position relativ beweglichen Meßgeber und einem ersten Teil einer Auswerteelektronik zur Aus wertung eines ersten Meßsignals des ersten Sensorelementes auf. Das zweite Teilsy stem weist analog ein zweites Sensorelement, den Meßgeber und einen zweiten Teil der Auswerteelektronik zur Auswertung eines zweiten Meßsignals auf.Accordingly, the device has at least a first subsystem with a first Sensor element, one to the first sensor element in its position or in its position relatively movable transducer and a first part of an evaluation electronics evaluation of a first measurement signal of the first sensor element. The second part sy analog has a second sensor element, the sensor and a second part of the Evaluation electronics for evaluating a second measurement signal.

Als Sensorelemente eignen sich alle Arten von Sensorelementen zur Detektion einer Relativbewegung eines Meßgebers. Insbesondere eignen sich magnetische, optische oder kapazitive Meßgeber, beispielsweise Dauermagneten oder gelochte Scheiben, und Sensorelemente, beispielsweise Hallsensoren oder Photodioden. All types of sensor elements are suitable for the detection of a sensor element Relative movement of a sensor. Magnetic, optical are particularly suitable or capacitive sensors, for example permanent magnets or perforated disks, and Sensor elements, for example Hall sensors or photodiodes.

Entsprechend der unterschiedlichen Sensorelemente werden unterschiedliche Meßsi gnale der Sensorelemente ausgewertet. Beispielsweise wird die Änderung des Photo stroms oder die Hallspannung einer Hallplatte zur Auswertung mit Schwellwerten vergli chen.According to the different sensor elements, different measuring si gnale of the sensor elements evaluated. For example, changing the photo currents or the Hall voltage of a Hall plate for evaluation with threshold values chen.

Um die Kenngröße der Bewegung auf eine Bewegungsinformation und eine Richtungs information abzubilden, werden das erste und das zweite Meßsignal mit dem jeweiligen Teil der Auswerteelektronik ausgewertet. Das zweite Teilsystem ist dabei empfindlicher als das erste Teilsystem. Die Kenngrößen der Bewegung sind der bewegungsabhängige oder zeitabhängige Ort, die Geschwindigkeit und Beschleunigung des Elektromotor oder eines über eine mechanische Kopplung, beispielsweise eine Übersetzung, mit dem en getriebenen Teil des Elektromotors verbundenen Getriebeelementes.The characteristic of the movement is movement information and direction to map information, the first and the second measurement signal with the respective Part of the evaluation electronics evaluated. The second subsystem is more sensitive than the first subsystem. The parameters of the movement are the movement-dependent ones or time-dependent location, the speed and acceleration of the electric motor or one via a mechanical coupling, for example a translation, with the en driven part of the electric motor connected transmission element.

Die Bewegungsinformation ist eine rechentechnisch verarbeitbare Größe, beispielsweise eine von der Kenngröße der Bewegung abhängige Impulsfolge oder ein numerischer dem Ort, der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung zugeordneter digitaler Wert. Auch die Richtungsinformation ist eine rechentechnisch verarbeitbare Größe, wobei bei spielsweise für die beiden möglichen Dreh-Richtungen des Elektromotors eine binäre Information als Richtungsinformation verwendet wird. Die Abbildung ist eine analoge oder digitale Transformation einer oder mehrerer Kenngrößen auf die Bewegungsinfor mation und die Richtungsinformation durch analoge Rechenschaltungen oder einem Al gorithmus in einer digitalen Recheneinheit. Die Bewegungsinformation und die Rich tungsinformation wird anschließend zur Steuerung des Verstellantriebes, beispielsweise durch einen Mikrocontroller, ausgewertet.The movement information is a mathematically processable quantity, for example a pulse sequence dependent on the parameter of the movement or a numerical one digital value associated with location, speed or acceleration. The direction information is also a computationally processable quantity, whereby at for example, a binary for the two possible directions of rotation of the electric motor Information is used as direction information. The illustration is an analog one or digital transformation of one or more parameters on the movement information mation and the direction information by analog arithmetic circuits or an Al algorithm in a digital computing unit. The movement information and the rich Processing information is then used to control the adjustment drive, for example evaluated by a microcontroller.

Die Empfindlichkeit eines Teilsystems ist durch den Meßgeber, die Übertragungsstrecke zwischen Meßgeber und Sensorelement, das Sensorelement und den Teil der Auswer teelektronik charakterisiert. Dementsprechend gibt es mehrere Möglichkeiten das zweite Teilsystem empfindlicher gegenüber dem ersten Teilsystem zu gestalten, indem die Cha rakteristik des Teilsystems angepaßt wird.The sensitivity of a subsystem is determined by the transmitter, the transmission path between sensor and sensor element, the sensor element and the part of the Auswer characterized by electronics. Accordingly, there are several options the second To make the subsystem more sensitive to the first subsystem by making the cha characteristic of the subsystem is adapted.

Die Bewegungsinformation ist durch das erste Teilsystem abbildbar. Durch das zweite Teilsystem wird entsprechend keine Bewegungsinformation gewonnen. Zusätzlich ist es in einer Ausgestaltung der Erfindung möglich, das die Bewegungsinformation des ersten Teilsystems durch eine Auswertung des Signale des zweiten Teilsystems verifiziert wird. So wird besonders vorteilhaft ein Ausfall des ersten Teilsystems detektiert und an eine Zentraleinheit, beispielsweise an einen Mikrocontroller, eine Ausfallinformation übertragen. Aus beiden Teilsystemen zusammen, insbesondere aus einer Phasenverschiebung der beiden Meßsignale, wird die Richtungsinformation abgebildet.The movement information can be mapped by the first subsystem. By the second Accordingly, no movement information is obtained in the subsystem. In addition it is In one embodiment of the invention possible that the movement information of the first Subsystem is verified by evaluating the signals of the second subsystem. A failure of the first subsystem is particularly advantageously detected and transmitted to one Central unit, for example to a microcontroller, transmit failure information. From both subsystems together, in particular from a phase shift of the two measurement signals, the direction information is mapped.

Äußere Einflüsse auf die Vorrichtung, also auf das Meßgeber-Sensor-System, wie beispielsweise Temperatureinflüsse oder Langzeiteinflüsse, können zu einem Verschie ben eines Meßsignaloffsets oder einer Verringerung einer Meßsignalamplitude oder ei nem Drift der Schwellwerte führen. Ein wichtiger Vorteil der Erfindung ist das diese Ein flüsse einen geringeren Effekt auf das empfindlichere System ausüben, so daß die Be wegungsinformationen mit höherer Wahrscheinlichkeit von den Einflüssen beeinträchtigt werden. Sind jedoch die Bewegungsinformationen nicht mehr abbildbar, wird dies von einer externen Vorrichtung zur Steuerung des Antriebes, beispielsweise einem Mikro controller, detektiert und eine Wahrscheinlichkeit einer Fehlinterpretation der Bewe gungsinformationen und Richtungsinformationen reduziert.External influences on the device, ie on the sensor-sensor system, such as For example, temperature influences or long-term influences can lead to a shift ben a measurement signal offset or a reduction in a measurement signal amplitude or ei lead to a drift of the threshold values. An important advantage of the invention is this one have less effect on the more sensitive system, so that the Be movement information is more likely to be affected by the influences become. However, if the movement information can no longer be mapped, this will be done by an external device for controlling the drive, for example a micro controller, detected and a probability of misinterpretation of the movement directional information and directional information reduced.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung weist mindestens einen vom zweiten Teil system abweichenden Schwellwert des ersten Teilsystems zur Reduktion der Empfind lichkeit des ersten Teils der Auswerteelektronik auf. Dies ist eine besonders einfache Möglichkeit die Empfindlichkeit eines der Teilsysteme durch die Anpassung eines Schwellwertes, beispielsweise eines Schwellwertschalters oder Fensterkomparators, einzustellen. Insbesondere ist die Verwendung von zwei Schwellwerten vorteilhaft, die einen unteren und einen oberen Schwellwert einer Hysterese festlegen.A preferred embodiment of the invention has at least one of the second part system deviating threshold value of the first subsystem to reduce the sensitivity the first part of the evaluation electronics. This is a particularly simple one Possibility to adjust the sensitivity of one of the subsystems Threshold values, for example a threshold switch or window comparator, adjust. In particular, the use of two threshold values is advantageous define a lower and an upper threshold value of a hysteresis.

Zur Einstellung sind zwei unterschiedliche Ansätze vorteilhafte Ausführungen.For setting, two different approaches are advantageous designs.

Die erste Möglichkeit sieht vor, die analogen Meßsignale des ersten und des zweiten Sensorelementes durch einen Analog/Digital-Wandler zu digitalisieren und die einzelnen Meßwerte der digitalisieren Meßsignale auszuwerten. Einige Sensorelemente ermögli chen die direkte Generation von digitalen Meßsignalen, die auch entsprechend ausge wertet werden. Die Schwellwerte sind in diesem Fall binäre bzw. numerische Vergleichs werte, die mit den digitalen Meßsignalen, beispielsweise bitweise, verglichen werden. Der Vergleichswert zugehörig zum ersten Sensorelemente des ersten Teilsystems weicht von dem zum zweiten Teilsystem zugehörigen ab.The first possibility provides for the analog measurement signals of the first and the second Digitize sensor element by an analog / digital converter and the individual Evaluate measured values of the digitized measurement signals. Some sensor elements possible Chen the direct generation of digital measurement signals, which are also made accordingly be evaluated. In this case, the threshold values are binary or numerical comparison values that are compared with the digital measurement signals, for example bit by bit. The Comparison value associated with the first sensor elements of the first subsystem differs from the one belonging to the second subsystem.

Die zweite Möglichkeit sieht zuerst eine analoge Auswertung der analogen Meßsignale vor. Hierzu wird das analoge Meßsignal mit mindestens einem analogen Vergleichswert als Schwellwert verglichen. Insbesondere werden Schwellwertschalter verwendet, die die Auswertung mittels einer Hysteresefunktion ermöglichen. Der Schwellwert des jeweiligen Teilsystems wird durch analoge Größen, beispielsweise dem Verhältnis eines Span nungsteilers oder einer Referenzspannung, festgelegt.The second possibility sees first an analog evaluation of the analog measurement signals in front. For this purpose, the analog measurement signal with at least one analog comparison value compared as a threshold. In particular, threshold switches are used, which Enable evaluation using a hysteresis function. The threshold of each Subsystem is characterized by analog quantities, for example the ratio of a span voltage divider or a reference voltage.

Zur Festlegung des Schwellwertes weist in einer ersten Weiterbildung der Erfindung die Vorrichtung einen ersten Schwellwertschalter des ersten Teils der Auswerteelektronik und einen zweiten Schwellwertschalter des zweiten Teils der Auswerteelektronik auf, wobei der abweichende Schwellwert des ersten Schwellwertschalters von einer Span nung einer schaltbaren Spannungsquelle abhängig ist. In einer möglichen Ausgestaltung werden die Zenerspannungen zweier Zenerdioden auf einen Eingang eines Analogkom parators umgeschalten.In a first development of the invention, the Device a first threshold switch of the first part of the evaluation electronics and a second threshold switch of the second part of the evaluation electronics, the differing threshold value of the first threshold value switch from a span a switchable voltage source. In one possible embodiment the Zener voltages of two Zener diodes on an input of an analogue comm parators switched.

Zur Festlegung des Schwellwertes weist in einer zweiten Weiterbildung der Erfindung die Vorrichtung einen ersten Schwellwertschalter des ersten Teils der Auswerteelektronik und einen zweiten Schwellwertschalter des zweiten Teils der Auswerteelektronik auf, wobei der abweichende Schwellwert des ersten Schwellwertschalters von einer Aus gangsspannung eines Spannungsteilers abhängig ist.In a second development of the invention, the Device a first threshold switch of the first part of the evaluation electronics and a second threshold switch of the second part of the evaluation electronics, the deviating threshold value of the first threshold value switch from an off output voltage of a voltage divider is dependent.

Eine Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Aus gangsspannung des Spannungsteilers durch einen Schalttransistor zur Reduktion der Empfindlichkeit schaltbar ist. Der Spannungsteiler weist in Reihe verbundene Widerstän de, Transistoren oder Dioden als ohmsche, aktive oder diodische Elemente zur Span nungsteilung auf. Zusätzlich können weitere Elemente parallel verbunden sein. Der Schalttransistor schaltet eine Ausgangsspannung des Spannungsteilers, indem er die Ausgangsspannung mindestens zweier Spannungsteiler umschaltet oder Elemente eines Spannungsteilers überbrückt oder Elementen des Spannungsteilers weitere Elemente parallel schaltet. Der Schalttransistor ist beispielsweise in Doppelfunktion ein Spei cherelement einer EEPROM-Zelle. Der Schaltzustand des Schalttransistors wird alterna tiv in einem Speicher, insbesondere einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert.An embodiment of the second development of the invention provides that the off output voltage of the voltage divider by a switching transistor to reduce the Sensitivity is switchable. The voltage divider has resistors connected in series de, transistors or diodes as ohmic, active or diode elements for chip division on. In addition, other elements can be connected in parallel. The Switching transistor switches an output voltage of the voltage divider by the Output voltage switches at least two voltage dividers or elements of one Voltage divider bridges or elements of the voltage divider further elements switches in parallel. The switching transistor is, for example, a double function cher element of an EEPROM cell. The switching state of the switching transistor is alterna tiv stored in a memory, in particular a non-volatile memory.

Eine weitere Ausgestaltung der zweiten Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Ausgangsspannung des Spannungsteilers durch einen Laserabgleich von Widerständen zur Reduktion der Empfindlichkeit abgeglichen ist. In diesem Ausgestaltung wird der Ab gleich der Empfindlichkeiten der beiden Teilsysteme durch den Sensorhersteller vorge nommen, eine Programmierung des Sensors ist nicht nötig.Another embodiment of the second development of the invention provides that the Output voltage of the voltage divider by laser trimming resistors is adjusted to reduce sensitivity. In this embodiment, the Ab equal to the sensitivities of the two subsystems by the sensor manufacturer programming the sensor is not necessary.

Eine dritte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß parallel oder in Reihe verbundene Widerstandselemente des Spannungsteilers durch eine Leistungsstufe der Auswerteelektronik zur Reduktion der Empfindlichkeit durchbrennbar sind. Anstelle der Speiche rung von Schaltwerten zur Einstellung bestimmter Schwellwerte weist die Auswerteelek tronik ein oder mehrere durchbrennbare elektrische Elemente als Schaltelemente auf. Um die durchbrennbaren elektrischen Elemente zu schalten, werden die durchbrennba ren elektrischen Elemente durch eine Leistungsstufe als Teil der Auswerteelektronik bis zum Ausfall des Elementes bestromt (Zener-zapping, dioden-zapping oder MOS-latching).A third development of the invention provides that connected in parallel or in series Resistance elements of the voltage divider through a power level of the evaluation electronics are burnable to reduce sensitivity. Instead of the spoke The evaluation electrode shows the switching values for setting certain threshold values electronics one or more burnable electrical elements as switching elements. To switch the burnable electrical elements, the burnable ba electrical elements through a power level as part of the evaluation electronics energized to failure of the element (zener zapping, diode zapping or MOS latching).

Zum Schalten der jeweiligen Schwellwerte für das jeweilige Teilsystem erfolgt die Ein stellung des Schwellwertes durch das Durchbrennen der durchbrennbaren elektrischen Elemente, indem die Schwellwerte auf die größte Hysterese eingestellt werden. Ist die Hysterese nicht ausreichend wird der Prüfling aussortiert. Bei einem positiven Prüfungs ergebnis wird der Schwellwert durch ein weiteres Durchbrennen von durchbrennbaren elektrischen Elementen der Auswerteelektronik in einem Verhältnis zum jeweils anderen Teilsystems eingestellt. Die Empfindlichkeit im ersten Teilsystem ist aufgrund der größe ren Hysterese reduziert.To switch on the respective threshold values for the respective subsystem, switch on setting the threshold value by blowing the burnable electrical Elements by setting the threshold values to the greatest hysteresis. Is the If the hysteresis is insufficient, the device under test is sorted out. With a positive test the threshold value is the result of a further blowing of burnable electrical elements of the evaluation electronics in relation to each other Subsystem set. The sensitivity in the first subsystem is due to the size hysteresis reduced.

Eine alternative Weiterbildung der Erfindung sieht einen steuerbaren Schalter zum Schalten der Bewegungsinformation des insbesondere durch die produktionsbedingte Streuung der Parameter des Sensors weniger empfindlichen Teilsystems als erstes Teil system vor. Produktionsbedingt lassen sich zwei Teilsysteme mit nahezu identischer Empfindlichkeit nur unter hohem Aufwand herstellen. Da aber zwei unterschiedliche Empfindlichkeiten erwünscht sind, sieht diese besonders günstige Weiterbildung der Er findung die Zuordnung des Teilsystems zu der Bewegungsinformation beziehungsweise der Richtungsinformation vor. Die Signale der beiden Teilsysteme lassen sich je nach Empfindlichkeit des Teilsystems auf den jeweiligen Ausgang der Vorrichtung, beispiels weise durch von der Auswerteelektronik gesteuerte Schalter, umschalten. Alternativ ist der steuerbare Schalter ein durchbrennbares Bauelement, das durch eine Leistungsstufe der Auswerteelektronik oder durch einen externen Laser durchbrennbar ist.An alternative development of the invention provides a controllable switch Switching the movement information, in particular through the production-related Scatter the parameters of the sensor less sensitive subsystem as the first part system before. Due to production, two subsystems can be used with almost identical ones Establish sensitivity only with great effort. But there are two different ones Sensitivities are desired, this particularly favorable further education of the Er sees finding the assignment of the subsystem to the movement information or the direction information. The signals of the two subsystems can be Sensitivity of the subsystem to the respective output of the device, for example switch by switches controlled by the evaluation electronics. Alternative is The controllable switch is a burnable component, which is by a power level of the evaluation electronics or by an external laser.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Empfindlichkeit des ersten Teilsystems durch mindestens einen merklichen Unterschied einer Eigen schaft zwischen dem ersten Sensorelement und dem zweiten Sensorelement reduziert ist. Beispielsweise wird eine Sensorhilfsgröße, beispielsweise ein Hallstrom einer Hall platte, zur Reduktion der Empfindlichkeit verändert. Another preferred embodiment of the invention provides that the sensitivity of the first subsystem by at least one noticeable difference of an eigen shaft between the first sensor element and the second sensor element is reduced is. For example, a sensor auxiliary variable, for example a Hall current of a Hall plate, changed to reduce sensitivity.

Oder es werden konstruktive Mittel zur Reduktion der Empfindlichkeit des ersten Teilsy stems verwendet, indem die Übertragung einer vom Meßgeber an das erste Sensorele ment übertragenen Meßgröße gedämpft ist. Beispielsweise wird das erste Sensorele ment mit einem Metall, beispielsweise einer Aluminiumschicht zur Dämpfung zumindest teilweise geschirmt oder die beiden Sensorelemente werden zum Meßgeber unter schiedlich weit beabstandet.Or there will be constructive means to reduce the sensitivity of the first part stems used by the transmission of one from the transmitter to the first sensor element ment transmitted measured variable is damped. For example, the first sensor element ment with a metal, for example an aluminum layer for damping at least partially shielded or the two sensor elements are used as sensors under spaced at different distances.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen bezugnehmend auf zeichnerische Darstellungen näher erläutert.In the following, the invention is based on exemplary embodiments graphic representations explained in more detail.

Dabei zeigenShow

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines mit einem Mikrocontroller verbunde nen intelligenten Bewegungssensors mit Vorwärts-Rückwärtserkennung, Fig. 1 is a schematic representation of composites with a microcontroller NEN intelligent motion sensor with forward-backward detection,

Fig. 2 eine schematischer Schaltplan eines intelligenten Hallsensors mit zwei Hallplatten und zwei Schwellwertschaltern, Fig. 2 is a schematic diagram of an intelligent Hall sensor with two Hall plates and two threshold switches,

Fig. 3 ein schematischer Schaltplan eines intelligenten Hallsensors mit zwei Hallplatten und zwei steuerbaren Schwellwertschaltern, Fig. 3 is a schematic circuit diagram of an intelligent Hall sensor with two Hall plates and two controllable threshold switches,

Fig. 4 ein schematischer Schaltplan eines intelligenten Hallsensors mit zwei Halbleiterschaltern als Ausgangsschalter, Fig. 4 is a schematic circuit diagram of an intelligent Hall sensor having two semiconductor switches as a starting switch,

Fig. 5 ein schematischer Schaltplan eines intelligenten Hallsensors mit einer Vor richtung zur Übertragung der Bewegungsinformationen und Richtungsin formationen über eine Versorgungsleitung, Fig. 5 is a schematic circuit diagram of an intelligent Hall sensor with a pre direction for transmitting the movement information and Richtungsin formations via a supply line,

Fig. 6 eine schematische Anordnung zweier Hallsensoren, und Fig. 6 shows a schematic arrangement of two Hall sensors, and

Fig. 7 eine schematischer Darstellung einer Schirmung eines Hallsensors. Fig. 7 is a schematic representation of a shield of a Hall sensor.

In Fig. 1 ist ein mit einem Mikrocontroller MCU verbundener Bewegungssensor iVRHS für einen Fensterheber oder eine Sitzverstellung eines Kraftfahrzeugs dargestellt. In die sem Fall besteht der Bewegungssensor iVRHS aus zwei Hallplatten HP1 und HP2, die von einem Magnetfeld B, beispielsweise einem Dauermagneten M, durchsetzt werden. Der Bewegungssensor iVRHS weist zwei Signalverbindungen zur Übertragung einer Bewegungsinformation Imp_data und einer Richtungsinformation VR_data zum Mikrocontroller MCU auf. Dabei werden analoge oder digitale Daten Imp_data, VR_data zur Erfassung einer Bewegung v ausschließlich von dem Bewegungssensor iVRHS zum Mikrocontroller MCU übertragen.In Fig. 1 a connected to a microcontroller MCU motion sensor iVRHS is shown for a window or a seat adjuster of a motor vehicle. In this case, the motion sensor iVRHS consists of two Hall plates HP1 and HP2, which are penetrated by a magnetic field B, for example a permanent magnet M. The motion sensor iVRHS has two signal connections for transmitting motion information Imp _data and direction information VR _data to the microcontroller MCU. Analog or digital data Imp _data , VR _data for detecting a movement v are transmitted exclusively from the motion sensor iVRHS to the microcontroller MCU.

Das die Hallplatten HP1, HP2 durchsetzende Magnetfeld B ist bei einem Stillstand einer von dem Mikrocontroller MCU gesteuerten Antriebsvorrichtung, insbesondere eines Elektromotors, zeitlich im wesentlichen konstant. Wird der Elektromotor der Antriebsvor richtung bestromt, erzeugen die Umdrehungen v des zwei oder mehrpoligen Dauerma genten M eine von der Umdrehungsgeschwindigkeit des Elektromotors abhängige Ände rung des Magnetfeldes B. Die Änderung des Magnetfeldes M wird wiederum von den zwei Hallplatten HP1 und HP2 in sich entsprechend der Bewegung v ändernde Hallspan nungen (als U_H11 und U_H12 beispielsweise in FIG2 dargestellt) umgesetzt und durch eine Auswertevorrichtung AV auf Bewegungsinformationen Imp_data abgebildet.The magnetic field B passing through the Hall plates HP1, HP2 is essentially constant over time when a drive device controlled by the microcontroller MCU, in particular an electric motor, is at a standstill. If the electric motor of the drive device is energized, the revolutions v of the two-pole or multi-pole permanent magnet M produce a change in the magnetic field B which is dependent on the speed of rotation of the electric motor. The change in the magnetic field M is in turn corresponding to that of the two Hall plates HP1 and HP2 Movement changing Hall voltages (shown as U _H11 and U _H12, for example in FIG2) implemented and mapped to movement information Imp _data by an evaluation device AV.

Zusätzlich zu einer Bewegungsinformation Imp_data, aus der ein Ort, eine Geschwindigkeit und eine Beschleunigung des Fensterhebers oder des Sitzes bestimmt wird, wird aus einer Phasenverschiebung der beiden Hallspannungsverläufe eine Richtungsinformation VR_data für die Richtungen Vorwärts und Rückwärts bestimmt. Hierzu sind die beiden Hall platten HP1, HP2 üblicherweise örtlich versetzt angeordnet, so daß eine durch die Be wegung v verursachte Veränderung des Magnetfeldes B durch die zeitlich versetzt sich ändernden Hallspannungen detektiert werden kann. Entsprechend der Drehrichtung wird beispielsweise das binäre Signal "high" für die Richtung "vorwärts" und das binäre Signal "low" für die Richtung "rückwärts" als Richtungsinformation VR_data an den Mikrocontroller MCU übertragen.In addition to movement information Imp _data , from which a location, a speed and an acceleration of the window regulator or the seat is determined, direction information VR _data for the directions forward and backward is determined from a phase shift of the two Hall voltage curves. For this purpose, the two Hall plates HP1, HP2 are usually arranged in a spatially offset manner, so that a change in the magnetic field B caused by the movement v can be detected by the Hall voltages which change over time. Corresponding to the direction of rotation, the binary signal "high" for the direction "forward" and the binary signal "low" for the direction "backward" are transmitted as direction information VR _data to the microcontroller MCU.

Der Mikrocontroller MCU wertet die Bewegungsinformation Imp_data und die Richtungsin formation VR_data aus und steuert unter Verwendung der Ergebnisse der Auswertung ei nen oder mehrere Leistungstreiber, beispielsweise ein Relais oder einen Leistungshalb leiter, zur Bestromung des Elektromotors an (in Fig. 1 nicht dargestellt).The microcontroller MCU evaluates the movement information Imp _data and the directional information VR _data and, using the results of the evaluation, controls one or more power drivers, for example a relay or a power semiconductor, to energize the electric motor (not shown in FIG. 1). ,

Fig. 2 stellt einen intelligenten Hallsensor mit Vorwärts-Rückwärtserkennung dar. Die Intelligenz des Hallsensors iVRHS1 besteht in diesem Fall aus der Auswerteelektronik, die mit den Hallplatten HP1 und HP2 auf einem Halbleiterchip integriert ist. Die Auswer teelektronik weist in Fig. 2 eine Vorwärt-Rückwärtserkennung durch die Auswertevor richtung AV1 und zwei Schwellwertschalter oder Fensterkomparatoren auf. Zusätzlich kann der Hallsensor iVRHS1 noch weitere Intelligenz, beispielsweise analoge oder digi tale Filter zur Filterung von Störeinflüssen aufweisen. Fig. 2 illustrates an intelligent Hall sensor with forward-reverse identification. The intelligence of the Hall sensor iVRHS1 consists in this case of the transmitter, which is integrated with the Hall plates HP1 and HP2 on a semiconductor chip. The evaluation electronics in FIG. 2 have a forward-backward detection by the evaluation device AV1 and two threshold switches or window comparators. In addition, the Hall sensor iVRHS1 can have other intelligence, such as analog or digital filters for filtering interference.

Ein Schwellwertschalter weist einen Komparator OP11 beziehungsweise OP12 und Spannungsteiler aus den Widerständen R11 bis R18 auf. Die Widerstände sind bei spielsweise laserabgleichbare ohmsche Widerstände oder aktive Widerstände aus Tran sistoren gebildet oder Dioden, die mit den Hallplatten HP1, HP2 auf einem Halbleiterchip integrierbar sind. Die durch die Widerstände gebildeten Spannungsteiler legen einen unteren und einen oberen Schwellwert des Schwellwertschalters und damit eine Hystere se fest. Mit den Schwellwerten wird als Eingangssignal der Schwellwertschalter die Hall spannungen U_H11 beziehungsweise U_H12 verglichen. Das Ausgangssignal eines ersten Teilsystems mit der Hallplatte HP1 und dem mit der Hallplatte HP1 verbundenen Schwellwertschalter wird als Bewegungsinformation Imp_data direkt an den Mikrocontroller MCU übertragen.A threshold switch has a comparator OP11 or OP12 and voltage divider made up of resistors R11 to R18. The resistors are formed, for example, by laser-trimmable ohmic resistors or active resistors made of transistors or diodes which can be integrated with the Hall plates HP1, HP2 on a semiconductor chip. The voltage dividers formed by the resistors define a lower and an upper threshold value of the threshold switch and thus a hysteresis. The Hall voltages U _H11 and U _{H12 are} compared with the threshold values as the input signal of the threshold value _switch . The output signal of a first subsystem with the Hall plate HP1 and the threshold switch connected to the Hall plate HP1 is transmitted directly to the microcontroller MCU as movement information Imp _data .

Aus den Ausgangssignalen der beiden Schwellwertschalter wird durch die Auswertevor richtung, wie bereits zu Fig. 1 beschrieben, die Richtung aus der Phasenverschiebung der Hallspannungen U_H11 und U_H12 bestimmt und als binäre Richtungsinformation VR_data ebenfalls an den Mikrocontroller MCU übertragen.From the output signals of the two threshold switches, the direction from the phase shift of the Hall voltages U _H11 and U _{H12 is} determined by the evaluation device, as already described with reference to FIG. 1, and also transmitted as binary direction information VR _data to the microcontroller MCU.

Ein falsches Ausgangssignal des zweiten, zur zweiten Hallplatte HP2 zugehörigen Schwellwertschalters kann zu einer Falschinterpretation der Richtung der Bewegung v durch die Auswertevorrichtung AV1 führen, was wiederum bedeutet, daß die zum Mikro controller MCU übertragene falsche Richtungsinformation VR_data zu einer falschen An steuerung des Elektromotors führt. Wird der Antrieb für den Fensterheber verwendet entsteht durch diese Falschinformation für den Fall eines Einklemmens eines Körperteils eines Fahrgastes ein erhöhtes und u. U. tödliches Risiko.An incorrect output signal of the second threshold switch associated with the second Hall plate HP2 can lead to a misinterpretation of the direction of movement v by the evaluation device AV1, which in turn means that the incorrect direction information VR _data transmitted to the microcontroller MCU leads to an incorrect control of the electric motor , If the drive for the window regulator is used, this incorrect information creates an increased and, if necessary, a body part of a passenger being trapped. U. lethal risk.

Daher sind erfindungsgemäß die Widerstände in Fig. 2 derart durch einen Laser abgegli chen, daß das erste Teilsystem aus der Hallplatte HP11 und dem mit der Hallplatte HP11 verbunden Schwellwertschalter mit dem Komparator OP11 und den Widerständen R11, R12, R13 und R14 weniger empfindlich ist als das zweite Teilsystem aus der zweiten Hallplatte HP2 und dem mit der zweiten Hallplatte HP2 verbundenen Schwellwertschalter mit dem Komparator OP12 und den Widerständen R15, R16, R17 und R18. Dadurch wird sichergestellt, daß durch eine Temperaturveränderungen oder einen Langzeitdrift beispielsweise der Hallspannung U_H11 und U_H12 das erste Teilsystem zuerst keine Aus gangssignale I11 mehr als Bewegungsinformation Imp_data an den Mikrocontroller MCU überträgt, bevor auch das zweite Teilsystem keine Ausgangssignal 112 mehr an die Aus wertevorrichtung AV1 überträgt.Therefore, according to the invention, the resistors in FIG. 2 are compensated by a laser in such a way that the first subsystem consisting of the Hall plate HP11 and the threshold switch connected to the Hall plate HP11 is less sensitive than the comparator OP11 and the resistors R11, R12, R13 and R14 the second subsystem from the second Hall plate HP2 and the threshold switch connected to the second Hall plate HP2 with the comparator OP12 and the resistors R15, R16, R17 and R18. This ensures that through a temperature change or a long-term drift, for example, the Hall voltage U _H11 and U _H12, the first subsystem first no longer transmits output signals I11 as motion information imp _data to the microcontroller MCU before the second subsystem no longer outputs signal 112 to the off value device AV1 transmits.

Werden jedoch keine Bewegungsinformation Imp_data mehr an den Mikrocontroller MCU übertragen, erkennt der Mikrocontroller MCU anhand der fehlenden Bewegungsinforma tion Imp_data und beispielsweise seiner Steuersignale ob ein Defekt des intelligenten Hall sensors iVRHS1 vorliegt. Die Gefahr einer Falschinterpretation der Richtungsinformation VR_data ist somit reduziert.However, if motion _data Imp _data is no longer transmitted to the microcontroller MCU, the microcontroller MCU recognizes from the missing motion information Imp _data and, for example, its control signals whether there is a defect in the intelligent Hall sensor iVRHS1. The risk of misinterpretation of the directional information VR _data is thus reduced.

In Fig. 3 ist ein schematischer Schaltplan eines intelligenten Hallsensors iVRHS2 mit zwei Hallplatten HP21 und HP22 und zwei steuerbaren Schwellwertschaltern dargestellt. Die Hallspannungen UH₂₁ und UH₂₂ werden mittel jeweils zwei Komparatoren OP211 und OP212 beziehungsweise OP221 und OP222 mit Referenzspannungen U_ref211, U_ref212, U_ref221 Und U_ref222 verglichen. Die Referenzspannungen U_ref211, U_ref212 entsprechen dem oberen und unteren Schwellwert der Hysterese des ersten Teilsystems, während die Referenzspannungen U_ref211, U_ref212, dem oberen und unteren Schwellwert der Hysterese des zweiten Teilsystems entsprechen. Durch die Widerstandsmatrix RA2 werden die Schwellwerte der beiden Schwellwertschalter eingestellt. Hierzu sendet die Auswertevor richtung über eine oder mehrere Verbindungen ein Steuersignal str2 an die Steuerein gänge der steuerbaren Spannungsteiler.In Fig. 3 a schematic diagram is shown of an intelligent Hall sensor with two Hall plates iVRHS2 HP21 and HP22 and two controllable threshold switches. The Hall voltages UH ₂₁ and UH ₂₂ are compared by means of two comparators OP211 and OP212 or OP221 and OP222 with reference _voltages U _ref211 , U _ref212 , U _ref221 and U _ref222 . The reference _voltages U _ref211 , U _ref212 correspond to the upper and lower threshold values of the hysteresis of the first subsystem, while the reference _voltages U _ref211 , U _{ref212 correspond} to the upper and lower threshold values of the hysteresis of the second subsystem. The threshold values of the two threshold switches are set by the resistance matrix RA2. For this purpose, the evaluation device sends a control signal str2 to the control inputs of the controllable voltage dividers via one or more connections.

Die Ausgangssignale der jeweiligen Komparatoren OP211, OP212, OP221 und OP222 werden zur Reduzierung von Stöörungen durch das invertierende Exklusiv-Oder-Gatter EXNOR21, EXNOR22 und das anschließende D-Flip-Flop FF21, FF22 ausgewertet und anschließend, wie bereits in Fig. 1 erläutert, an die Auswertevorrichtung AV2 oder den Mikrocontroller MCU übertragen.The output signals of the respective comparators OP211, OP212, OP221 and OP222 are evaluated to reduce interference by the inverting exclusive-OR gate EXNOR21, EXNOR22 and the subsequent D-flip-flop FF21, FF22 and then, as already explained in FIG. 1 , to the evaluation device AV2 or the microcontroller MCU.

Zur Einstellung der Widerstandswerte der Widerstandsmatrix RA2 wird das im folgenden beschriebene Verfahren verwendet.This is used in the following to set the resistance values of the resistance matrix RA2 described method used.

Der Mikrocontroller MCU sendet einen Einstellungsbefehl ist2 als Ansteuerungssignal an die Auswertevorrichtung AV2 des intelligenten Hallsensors iVRHS2. Gleichzeitig steuert der Mikrocontroller MCU den Leistungstreiber zur Bestromung des Elektromotors an. Die Bewegung v des Elektromotors erzeugt das bereits in Fig. 1 beschriebene umdrehungs abhängige Magnetfeld B. The microcontroller MCU sends a setting command ist2 as a control signal to the evaluation device AV2 of the intelligent Hall sensor iVRHS2. At the same time, the MCU controls the power driver to energize the electric motor. The movement v of the electric motor generates the rotation-dependent magnetic field B already described in FIG. 1 .

Die Auswertevorrichtung AV2 stellt nun folgend die Schwellwerte des ersten und zweiten Schwellwertschalter des ersten beziehungsweise zweiten Teilsystems optimal ein, indem die Widerstandswerte der jeweiligen Spannungsteiler stufenweise zu einer Verkleinerung der Hysterese über das Steuersignal str2 angesteuert werden. So wird ein Optimum zwi schen Notwendiger Störsicherheit durch eine entsprechende Hysteresebreite und eine maximale Datenzuverlässigkeit der Schwellwertschalter durch ein entsprechend großes Hallsignal-Hysterese-Verhältnis erreicht.The evaluation device AV2 then sets the threshold values of the first and second Threshold switch of the first or second subsystem optimally by the resistance values of the respective voltage dividers gradually decrease the hysteresis can be controlled via the control signal str2. So an optimum between necessary interference immunity through a corresponding hysteresis width and a maximum data reliability of the threshold switches due to a correspondingly large Hall signal hysteresis ratio reached.

Um diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß die Empfindlichkeit des ersten Teilsystems mit der Hallplatte HP21 und dem mit der Hallplatte HP21 verbundenen Schwellwertschalter zu reduzieren wird die Empfindlichkeit des Schwellwertschalters des ersten Teils der Auswerteelektronik durch eine Anpassung beider Schwellwerte des Schwellwertschalters auf die Hälfte reduziert. Zur Anpassung des Schwellwertes wird die jeweilige Ausgangsspannung der Spannungsteiler durch von der Auswertevorrichtung AV2 angesteuerten Schalttransistoren geschalten.To this embodiment of the invention according to the sensitivity of the first Subsystem with the Hall plate HP21 and the one connected to the Hall plate HP21 Threshold switch will reduce the sensitivity of the threshold switch first part of the evaluation electronics by adapting both threshold values of the Threshold switch reduced to half. To adjust the threshold value, the respective output voltage of the voltage divider by the evaluation device AV2 controlled switching transistors switched.

Anschließend werden die Schaltzustände der Schaltertransistoren in einem nicht flüchtigen Speicher gespeichert und die Bewegungsinformation Imp_data wird durch das erste Teilsystem mit der ersten Hallplatte HP21 und dem mit der Hallplatte HP21 verbun denen Schwellwertschalter abgebildet.The switching states of the switch transistors are then stored in a non-volatile memory and the movement information Imp _data is imaged by the first subsystem with the first Hall plate HP21 and the threshold switch connected to the Hall plate HP21.

Ein besonderer Vorteil dieser Ausführungsform ist, daß die Programmfolge zyklisch, beispielsweise bei der Wartung des Antriebes wiederholt werden kann, um die Schwell werte jeweils erneut zu optimieren.A particular advantage of this embodiment is that the program sequence is cyclical, for example in the maintenance of the drive can be repeated to the threshold optimize values again.

Ein schematischer Schaltplan eines intelligenten Hallsensors iVRHS3 mit zwei Halbleiter schaltern SW31 und SW32 als Ausgangsschalter ist in Fig. 4 dargestellt. Die Wider standsmatrizen RA31 und RA32 dienen zur Festlegung der Schwellwerte der Schwell wertschalter mit den zugehörigen Komparatoren oder Operationsverstärkern OP31 und OP32. Die Widerstandsmatrizen RA31 und RA32 weisen hierfür einstellbare Span nungsteiler und einstellbare Spannungsquellen auf, die von der Ansteuerungsvorrichtung AV3 durch Steuersignale str31 und str32 über eine serielle oder mehrere parallele Steu erleitungen einstellbar sind. Zusätzlich wird der Hallstrom der einzelnen Hallplatten HP31 und HP32 durch steuerbare Stromquellen I_st31 Und I_st32 eingestellt. Zur Einstellung der Stromquellen I_st31 und I_st32 wird von der Auswertevorrichtung AV3 ein Steuersignal sti31 beziehungsweise sti32 an die jeweilige Stromquelle I_st31 und I_st32 übertragen. A schematic circuit diagram of an intelligent Hall sensor iVRHS3 with two semiconductor switches SW31 and SW32 as an output switch is shown in Fig. 4. The resistance matrices RA31 and RA32 are used to define the threshold values of the threshold switches with the associated comparators or operational amplifiers OP31 and OP32. For this purpose, the resistance matrices RA31 and RA32 have adjustable voltage dividers and adjustable voltage sources which can be set by the control device AV3 using control signals str31 and str32 via a serial or more parallel control lines. In addition, the Hall current of the individual Hall plates HP31 and HP32 is set by controllable current sources I _st31 and I _st32 . To set the current sources I _st31 and I _st32 , a control signal sti31 or _sti32 is transmitted from the evaluation device AV3 to the respective current source I _st31 and I _st32 .

Mit der Ansteuerungsvorrichtung AV3 sind über zwei Steuerleitungen zwei Transmissi onsgatter SW31 und SW32 durch die Schaltsteuerungssignale St_SW31 und St_SW32 steuer bar. Beide Transmissionsgatter SW31 und SW32 sind mit dem Ausgang des intelligen ten Hallsensors iVRHS3 für die Impulsdaten als Bewegungsinformation Imp_data verbun den und ermöglichen ein Ein- beziehungsweise Umschalten der Ausgangssignale der Komparatoren OP31 beziehungsweise OP32 als Bewegungsinformation Imp_data am Aus gang des intelligenten Hallsensors iVRHS3 durch die Steuerungsvorrichtung AV3.With the control device AV3, two transmission gates SW31 and SW32 can be controlled by the switching control signals St _SW31 and St _SW32 via two control lines. Both transmission gates SW31 and SW32 are connected to the output of the intelligent Hall sensor iVRHS3 for the pulse _data as movement information Imp _data and enable the output signals of the comparators OP31 and OP32 to be switched on or off as movement information Imp _data at the output of the intelligent Hall sensor iVRHS3 Control device AV3.

Im folgenden wird ein Verfahren zur Einstellung der in Fig. 4 dargestellten Vorrichtung näher erläutert.A method for setting the device shown in FIG. 4 is explained in more detail below.

Von dem Mikrocontroller MCU wird ein Befehl ist3 zur Initialisierung der Einstellung an die Auswertevorrichtung AV3 des intelligenten Hallsensors iVRHS3 übertragen. Der Be fehl ist3 ist vorzugsweise eine die Initialisierung charakterisierende Bitfolge. Die Aus wertevorrichtung AV3 arbeitet aufgrund der Initialisierung eine Programmfolge einer in ternen Software ab. Gleichzeitig mit der Initialisierung steuert der Mikrocontroller MCU den Leistungstreiber zur Bestromung des Elektromotors an.A command ist3 is issued by the microcontroller MCU to initialize the setting transmit the evaluation device AV3 of the intelligent Hall sensor iVRHS3. The Be 3 is a bit sequence which characterizes the initialization. The out value device AV3 works on the basis of the initialization of a program sequence of a software. The microcontroller controls the MCU simultaneously with the initialization the power driver for energizing the electric motor.

Unter Verwendung bekannter Regelalgorithmen stellt die Ansteuerungsvorrichtung AV3 den Hallstrom der einzelnen Hallplatten HP31, HP32 und die Schwellwerte der Schwell wertschalter durch die Einstellung der variablen Widerstandsmatrizen RA31 und RA32 mit möglichen zusätzlichen Spannungsquellen ein. Hierzu wird mittels der übertragenen Steuersignale sti31, sti32, str31 und str32 der Algorithmus iteriert, bis die Amplitude der Hallspannung U_H31 beziehungsweise U_H32 als Meßsignal der Hallplatten HP31 bezie hungsweise HP32 in bezug auf die Schwellwerte des Schwellwertschalters optimiert ist, indem vorzugsweise ein vorgegebenes Mindestverhältnis zwischen Empfindlichkeit, also der Relation der Amplitude der Hallspannung U_H31 beziehungsweise U_H32 zur Größe des Hysteresefensters, und der Störsicherheit, also der Relation der Größe des Hysterefen sters zu Störungen auf dem Hallsignal, beispielsweise Rauschen, eingestellt wird.Using known control algorithms, the control device AV3 sets the Hall current of the individual Hall plates HP31, HP32 and the threshold values of the threshold switches by setting the variable resistance matrices RA31 and RA32 with possible additional voltage sources. For this purpose, the algorithm is iterated by means of the transmitted control signals sti31, sti32, str31 and str32 until the amplitude of the Hall voltage U _H31 or U _H32 as a measurement signal of the Hall plates HP31 or HP32 is optimized with respect to the threshold values of the threshold switch, preferably by a predetermined minimum ratio between sensitivity, that is, the relationship of the amplitude of the Hall voltage U _H31 or U _H32 to the size of the hysteresis window, and the interference immunity, that is, the relationship of the size of the hysteresis to interference on the Hall signal, for example noise.

Auf diese Weise wird von der Ansteuerungsvorrichtung AV3 der Auswerteelektronik das Teilsystem mit der geringeren Empfindlichkeit anhand der Auswertung von Amplituden der Meßsignale U_H31 beziehungsweise U_H32 der Hallplatten HP31, HP32 als Sensorele mente ermittelt.In this way, the control system AV3 of the evaluation electronics determines the subsystem with the lower sensitivity based on the evaluation of amplitudes of the measurement signals U _H31 and U _{H32 of} the Hall plates HP31, HP32 as sensor elements.

Alternative, in den Figuren nicht dargestellte Vorrichtungen und Verfahren, verwenden eine andere Meßgröße der Meßsignale zur Auswertung. Beispielsweise ist es auch möglich eine Frequenzbandbreite eines Sensorelementes mit einem Frequenzausgang als Empfindlichkeit auszuwerten.Use alternative devices and methods not shown in the figures another measured variable of the measurement signals for evaluation. For example, it is also possible a frequency bandwidth of a sensor element with a frequency output as Evaluate sensitivity.

Das ermittelte Teilsystem mit der geringeren Empfindlichkeit wird von der Ansteuerungs vorrichtung AV3 zur Abbildung der Bewegung auf die Bewegungsinformation Imp_data be stimmt. Zur Bestimmung werden beispielsweise die beiden Amplituden der Meßsignale UH₃₁ beziehungsweise U_H32 der Hallplatten HP31, HP32 als Sensorelemente verglichen.The determined subsystem with the lower sensitivity is determined by the control device AV3 for mapping the movement onto the movement information Imp _data . For the determination, for example, the two amplitudes of the measurement signals UH ₃₁ and U _{H32 of} the Hall plates HP31, HP32 are compared as sensor elements.

Anschließend schaltet die Ansteuerungsvorrichtung AV3 der Auswerteelektronik durch einen der Schalter SW31 beziehungsweise SW32 das Ausgangssignal des zum ermit telten Teilsystem zugehörigen Schwellwertschalters. Hierdurch wird zur Abbildung ein vom Meßsignal U_H31 beziehungsweise U_H32 abhängiges Signal auf einen Ausgang des intelligenten Hallsensors iVRHS 3 geschalten. Der Schaltzustand der Schalter SW31, SW32 wird in einem Speicher der Ansteuerungsvorrichtung AV3 der Auswerteelektronik gespeichert.Then the control device AV3 of the evaluation electronics switches the output signal of the threshold switch associated with the determined subsystem through one of the switches SW31 or SW32. As a result, a signal dependent on the measurement signal U _H31 or U _{H32 is switched} to an output of the intelligent Hall sensor iVRHS 3 for imaging. The switching state of the switches SW31, SW32 is stored in a memory of the control device AV3 of the evaluation electronics.

Fig. 5 zeigt einen schematischen Schaltkreis eines intelligenten Hallsensors iVRHS4. Der intelligente Hallsensor iVRHS4 weist lediglich zwei Leitungen, eine Stromversorgungs- und Datenleitung und eine Masseleitung GND auf. Ausgänge von zwei Hallplatten HP41 und HP42 sind analog der in Fig. 4 dargestellten schematischen Schaltung mit Schwell wertschaltern zur Auswertung verbunden. Die Schwellwertschalter bestehen analog der Fig. 4 jeweils aus einem Komparator OP41 beziehungsweise OP42 und einer Wider standsmatrix RA41 beziehungsweise RA42, die von einer Ansteuerungsvorrichtung AV4 über Steuersignale str41, str42 zur Einstellung steuerbar sind. Fig. 5 shows a schematic circuit of an intelligent Hall sensor iVRHS4. The intelligent Hall sensor iVRHS4 only has two lines, a power supply and data line and a ground line GND. Outputs from two Hall plates HP41 and HP42 are connected to threshold value switches for evaluation analogous to the schematic circuit shown in FIG. 4. The threshold consist analogous to FIG. 4 each of a comparator OP41 OP42, respectively, and a counter stand matrix Ra41 or RA42 which are controllable for adjusting a control device via control signals AV4 str41, str42.

Die Hallplatten HP41 und HP42 werden über Konstantstromquellen I_H41 und I_H42 gespeißt. Ebenso wird die Auswerteelektronik bestehend aus den Schwellwertschaltern und der Auswertevorrichtung AV4 durch eine Konstantstromquelle I_E4 versorgt. Um Bewegungs informationen Imp_data und Richtungsinformationen VR_data von dem intelligenten Hallsen sor iVRHS4 an den Mikrocontroller MCU zu übertragen, ist die Auswertevorrichtung AV4 mit den Steuereingängen zweier FET-Schalttransistoren TV4, TR4 verbunden. Die Schalttransistoren TV4, TR4 sind wiederum mit der Versorgungsleitung und jeweils einer unterschiedlichen Konstantstromquelle IV4 und IR4 zur Informationsübertragung verbun den.The Hall plates HP41 and HP42 are fed via constant _{current sources} I _H41 and I _H42 . Likewise, the evaluation electronics consisting of the threshold switches and the evaluation device AV4 are supplied by a constant current source I _E4 . In order to transmit movement information Imp _data and direction information VR _data from the intelligent Hall sensor iVRHS4 to the microcontroller MCU, the evaluation device AV4 is connected to the control inputs of two FET switching transistors TV4, TR4. The switching transistors TV4, TR4 are in turn connected to the supply line and a different constant current source IV4 and IR4 for transmitting information.

Zum Empfang der Bewegungsinformationen Imp_data und Richtungsinformationen VR_data ist der Mikrocontroller MCU mit einem Meßwiderstand Rm verbunden. Die Zunahme des Sensorstromes durch die geschaltenen Stromquellen IV4 oder IR4 wird entsprechend einer Potentialänderung am Meßwiderstand Rm von dem Mikrocontroller MCU detektiert.To receive the movement information Imp _data and direction information VR _data , the microcontroller MCU is connected to a measuring resistor Rm. The increase in the sensor current through the switched current sources IV4 or IR4 is detected by the microcontroller MCU in accordance with a change in potential at the measuring resistor Rm.

Die Einstellung der Schwellwerte des Schwellwertschalters erfolgt analog zu dem zu Fig. 4 erläuterten Verfahren. Das Umschalten der Ausgangssignale der Schwellwert schalter erfolgt, im Gegensatz zum Verfahren der Fig. 4, innerhalb der Ansteuerungsvor richtung AV4 der Fig. 5. Das Ausgangssignal des Schwellwertschalters des weniger Empfindlichen Teilsystems wird als Bewegungsinformation Imp_data zur Abbildung mit den binären, logischen Richtungsinformationen VR_data UND verknüpft und das Ausgangs signal des UND-Gatters auf die FET-Schalttransistoren geschalten, in Fig. 5 aus Grün den der Übersicht nicht dargestellt.The threshold values of the threshold switch are set analogously to the method explained in relation to FIG. 4. The switching of the output signals of the threshold switches takes place, in contrast to the method of FIG. 4, within the Ansteuerungsvor direction AV4 of FIG. 5. The output signal of the threshold switch of the less sensitive subsystem is used as movement information Imp _data for mapping with the binary, logical directional information VR _data AND linked and the output signal of the AND gate switched to the FET switching transistors, in Fig. 5 from green the overview is not shown.

Um Information ist4 von dem Mikrocontroller MCU an den intelligenten Hallsensor iVRHS4 zu übertragen ist die Auswertevorrichtung AV4 über eine Zenerdiode ZD4 mit der Versorgungsleitung verbunden. Um die Zenerdiode ZD4 temporär in den leitenden Zustand zu versetzen steuert der Mikrocontroller MCU eine variable Spannungsquelle U_var4 an, die gleichzeitig zur Energieversorgung des intelligenten Hallsensors iVRHS4 dient. Zur Übertragung von Impulsen wird während der Impulsdauer die Versorgungs spannung U_var4 über die der Zenerspannung der Zenerdiode ZD4 erhöht.In order to transmit information ist4 from the microcontroller MCU to the intelligent Hall sensor iVRHS4, the evaluation device AV4 is connected to the supply line via a Zener diode ZD4. In order to temporarily put the Zener diode ZD4 in the conductive state, the microcontroller MCU controls a variable voltage source U _var4 , which at the same time serves to supply the intelligent Hall sensor iVRHS4 with energy. To transmit pulses, the supply voltage U _{var4 is increased} over that of the Zener voltage of the Zener diode ZD4 during the pulse duration.

Eine schematische Anordnung zweier auf einem Halbleiterchip HL angeordneten Hall platten HP51 und HP52 ist in Fig. 6 dargestellt. Ein an einer Achse eines Elektromotors EM befestigter Dauermagnet M mit mehreren Polen wird durch den Elektromotor EM in Bewegung v rotiert. Das Magnetfeld B des Magneten M umläuft die Achse des Elektro motors EM folglich mit der momentanen Umdrehungsgeschwindigkeit des Elektromotors EM. Das die Hallplatten HP51 und HP52 durchsetzende Magnetfeld B ändert entspre chende der Anordnung der Pole seine Richtung. Eine derartige Hallplatte HP51, HP52 besteht vorzugsweise aus einer halbleitenden III-V Verbindung, wie InSb.A schematic arrangement of two Hall plates HP51 and HP52 arranged on a semiconductor chip HL is shown in FIG. 6. A permanent magnet M with a plurality of poles attached to an axis of an electric motor EM is rotated in motion v by the electric motor EM. The magnetic field B of the magnet M revolves around the axis of the electric motor EM at the instantaneous rotational speed of the electric motor EM. The magnetic field B passing through the Hall plates HP51 and HP52 changes its direction according to the arrangement of the poles. Such a Hall plate HP51, HP52 preferably consists of a semiconducting III-V connection, such as InSb.

Die Distanz zwischen dem Magneten M und der zweiten Hallplatte HP52 des zweiten Teilsystems ist wesentlich geringer als die Distanz zwischen dem Magneten M und der ersten Hallplatte HP51 des ersten Teilsystems. Dem entsprechend ist das von der zwei ten Hallplatte HP52 erfaßte Magnetfeld B wesentlich stärker, oder das von der ersten Hallplatte HP51 erfaßte Magnetfeld merklich gedämpft. Die Empfindlichkeit des ersten Teilsystems ist daher gegenüber dem zweiten Teilsystem wesentlich geringer. The distance between the magnet M and the second Hall plate HP52 of the second Subsystem is much smaller than the distance between the magnet M and the first Hall plate HP51 of the first subsystem. Accordingly, it is from the two Magnetic field B detected by the Hall plate HP52 much stronger, or that of the first Hall plate HP51 detected magnetic field noticeably damped. The sensitivity of the first Subsystem is therefore significantly less than the second subsystem.

Für eine geringere Empfindlichkeit des ersten Teilsystems wird der magnetische Leitwert zwischen dem Magneten als Meßgeber und der Hallplatte HP51 des ersten Teilsystems gegenüber dem magnetischen Leitwert zwischen dem Magneten als Meßgeber und der Hallplatte HP52 des zweiten Teilsystems reduziert. Eine entsprechende Lösung ist ebenfalls in Fig. 7 dargestellt. Das vom rotierenden Magneten M ausgehende Magnetfeld B erreicht die beiden in etwa im gleichen Abstand zum Magneten M angeordneten Hall platten HP61 und HP62. Der magnetische Leitwert zwischen dem Magneten M und der Hallplatte HP61 des ersten Teilsystems ist durch eine zwischen der Hallplatte HP61 und dem Magneten M angeordnete Schirmung S reduziert beziehungsweise ist das Magnet feld B entsprechend gedämpft.For a lower sensitivity of the first subsystem, the magnetic conductivity between the magnet as a measuring sensor and the Hall plate HP51 of the first subsystem is reduced compared to the magnetic conductivity between the magnet as a measuring sensor and the Hallplate HP52 of the second subsystem. A corresponding solution is also shown in FIG. 7. The magnetic field B emanating from the rotating magnet M reaches the two Hall plates HP61 and HP62 arranged at approximately the same distance from the magnet M. The magnetic conductance between the magnet M and the Hall plate HP61 of the first subsystem is reduced by a shield S arranged between the Hall plate HP61 and the magnet M or the magnetic field B is damped accordingly.

Im übrigen existiert auch die Möglichkeit den Meßgeber, als den Dauermagneten M in zwei Bereiche einzuteilen oder zwei Dauermagneten M mit unterschiedlichem Magnetfeld B zu verwenden (in keiner Figur dargestellt), deren Magnetfelder B jeweils nur eine Hall platte HP61 oder HP62 als Sensorelement durchsetzen. Dadurch wird die Empfindlich keit für jedes Teilsystem durch einen ensprechenden separaten Dauermagneten mit in einem Fall schwächeren Magnetfeld B abgeglichen. Weiterhin ist es möglich verschiede ne Sensormaterialie, n beispielsweise InSb und GaAs, für eine unterschiedliche Empfind lichkeit zu verwenden. For the rest, there is also the possibility of the transmitter as the permanent magnet M in to divide two areas or two permanent magnets M with different magnetic fields B to use (not shown in any figure), whose magnetic fields B only one Hall Push through plate HP61 or HP62 as sensor element. This makes the sensitive for each subsystem by means of a separate permanent magnet with in a case weaker magnetic field B. Furthermore it is possible to do different ne sensor material, for example InSb and GaAs, for a different sensitivity possibility to use.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

v Bewegung und Bewegungssrichtung
M Magnet
B Magnetfeld
HP1, HP2, HP11, HP12, HP21, HP22, HP31, HP32, HP41, HP42, HP51, HP52, HP61, HP62 Hallplatte (eines Hallgenerators)
AV, AV1, AV2, AV3, AV4 Auswertevorrichtung
iVRHS, iVRHS1, iVRHS2, iVRHS3, iVRHS4 intelligenter Vorwärts/Rückwärts - Hallsensor
Imp_data v Movement and direction of movement
M magnet
B magnetic field
HP1, HP2, HP11, HP12, HP21, HP22, HP31, HP32, HP41, HP42, HP51, HP52, HP61, HP62 Hall plate (of a Hall generator)
AV, AV1, AV2, AV3, AV4 evaluation device
iVRHS, iVRHS1, iVRHS2, iVRHS3, iVRHS4 intelligent forward / reverse Hall sensor
Imp _data

;Impulsdaten als Bewegungsinformation
VR_data ; Pulse data as movement information
VR _data

Binärdaten als Richtungsinformation
MCU Mikrocontroller
U_b Binary data as direction information
MCU microcontroller
U _b

Versorgungsspannung
GND Masse
U_H11 supply voltage
GND mass
U _H11

, U_H12 , U _H12

, U_H21 , U _H21

, U_H22 , U _H22

, U_H31 , U _H31

, U_H32 , U _H32

, Hallspannung
U_ref11 , Hall voltage
U _ref11

, U_ref12 , U _ref12

, U_ref211 , U _ref211

, U_ref12 , U _ref12

, U_ref221 , U _ref221

, U_ref222 , U _ref222

U_ref31 U _ref31

U_ref32 U _ref32

Referenzspannungen (Schwellwerte)
R11 bis R18 Widerstände (ohmsche, diodische oder aktive)
OP11, 0P12, OP211, OP212, OP221, OP222, OP31, OP32, OP41, OP42 Komparator, Operationsverstärker
I11, I12 Ausgangssignale des Schwellwertschalters
EXNOR21, EXNOR22 invertiertes Exklusiv-Oder-Gatter
FF21, FF22 D-Flip-Flop
RA2, RA31, RA32, RA41, RA42 Komparator, Operationsverstärker
str2, str31, str32, str41, str42, Steuersignal für steuerbare Spannungsteiler, Strom- oder
sti31, sti32 Spannungsquellen
ist2, ist3, ist4 Ansteuerungssignal
st_SW31 Reference voltages (threshold values)
R11 to R18 resistors (ohmic, diodic or active)
OP11, 0P12, OP211, OP212, OP221, OP222, OP31, OP32, OP41, OP42 comparator, operational amplifier
I11, I12 output signals of the threshold switch
EXNOR21, EXNOR22 inverted exclusive-OR gate
FF21, FF22 D flip-flop
RA2, RA31, RA32, RA41, RA42 comparator, operational amplifier
str2, str31, str32, str41, str42, control signal for controllable voltage dividers, current or
sti31, sti32 voltage sources
is2, is3, is4 drive signal
st _SW31

, st_SW32 , st _SW32

Schaltersteuerungssignal
SW31, SW32 Halbleiterschalter, Transmissionsgatter, Torschaltung
I_st31 Switch control signal
SW31, SW32 semiconductor switch, transmission gate, gate circuit
I _st31

, I_st32 , I _st32

steuerbare bzw schaltbare Stromquelle
sti31, sti32 Steuersignal für eine Stromquelle
I_H41 controllable or switchable power source
sti31, sti32 control signal for a power source
I _H41

I_H42 I _H42

, I_E4 , I _E4

, IV4, IR4 Konstantstromquellen
TV4, TR4 FET-Schalttransistoren
ZD4 Zenerdiode
Rm Meßwiderstand
U_var4 , IV4, IR4 constant current sources
TV4, TR4 FET switching transistors
ZD4 zener diode
Rm measuring resistor
U _var4

steuerbare bzw. schaltbare Spannungsquelle
HL Halbleiterchip
S Schirmung
EM Elektromotor
controllable or switchable voltage source
HL semiconductor chip
S shielding
EM electric motor

Claims

1. Device for detecting at least one parameter and a direction of movement (v) of parts that are movable relative to one another, in particular for adjusting drives in motor vehicles,
showing at least one first subsystem
a first sensor element (HP1, HP11, HP21, HP31, HP41, HP51, HP61),
one relative to the first sensor element (HP1, HP11, HP21, HP31, HP41, HP51, HP61) in its position or in its position relatively movable sensor (M), and
a first part of evaluation electronics for evaluating a first measurement signal (U _H11 , U _H21 , U _H31 ) of the first sensor element (HP1, HP11, HP21, HP31, HP41, HP51, HP61),
and with a second subsystem
a second sensor element (HP2, HP12, HP22, HP32, HP42, HP52, HP62),
that also to the second sensor element (HP2, HP12, HP22, HP32, HP42, HP52, HP62) in its position or in its position relatively movable measuring sensor (M), and
a second part of the evaluation electronics for evaluating a second measurement signal (U _H12 , U _H22 , U _H32 ) of the second sensor element (HP2, HP12, HP22, HP32, HP42, HP52, HP62),
for mapping the parameter and the direction onto movement information (Imp _data ) and direction information (VR _data ),
in which
the movement information (imp _data ) can be mapped by the first subsystem, which is less sensitive than the second subsystem.

2. Device according to claim 1, marked by at least one threshold value of the first one that differs from the second subsystem Subsystem for reducing the sensitivity of the first part of the evaluation electronics technology.

3. Device according to claim 2, marked by a first threshold switch of the first part of the evaluation electronics and one second threshold switch of the second part of the evaluation electronics, the deviating threshold value of the first threshold value switch from a voltage switchable voltage source is dependent.

4. The device according to claim 2, marked by a first threshold switch of the first part of the evaluation electronics and one second threshold switch of the second part of the evaluation electronics, the deviating threshold value of the first threshold value switch from an output voltage of a voltage divider is dependent.

5. The device according to claim 4, characterized in that the output voltage of the voltage divider through a switching transistor to Re the sensitivity can be switched.

6. The device according to claim 4, characterized in that the output voltage of the voltage divider by laser trimming by Wider stands to reduce sensitivity is adjusted.

7. The device according to claim 4, characterized in that resistor elements of the voltage divider connected in parallel or in series a power level of the evaluation electronics to reduce the sensitivity by are flammable.

8. Device according to one of claims 3 or 5, characterized in that a switching state can be stored in a memory.

9. The device according to claim 1, marked by at least one controllable switch for switching the movement information especially due to the production-related spread of the parameters of the Sen sors less sensitive subsystem than the first subsystem.

10. The device according to claim 9, characterized in that a control input of the switch is connected to the evaluation electronics, and the switches can be controlled by the evaluation electronics.

11. The device according to claim 1, characterized in that the sensitivity of the first subsystem by at least one noticeable Un difference of a property between the first sensor element and the second Sensor element is reduced.

12. The device according to claim 11, marked by a smaller sensitive sensor area of the first sensor element than below different property for reducing the sensitivity of the first subsystem.

13. The apparatus of claim 11, marked by a changed auxiliary sensor variable of the first sensor element as different Property for reducing the sensitivity of the first subsystem.

14. The apparatus according to claim 1, marked by constructive means of reducing the sensitivity of the first subsystem by the transmission of a transmission from the transmitter to the first sensor element Measured variable is damped.

15. The apparatus according to claim 14, marked by shielding of the first sensor element for damping the measured variable.

16. The apparatus of claim 14, characterized in that for damping a first distance between the sensor and the first Senso relative to a second distance between the sensor and the two th sensor element is larger.

17. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor elements are Hall plates, and the sensor one or more magnets, the magnetic field of which the Hall plates at least temporarily interspersed.

18. Method for setting a device for detecting at least one characteristic variable and one direction of movement (v) of parts that can move relative to one another, in particular for adjusting drives in motor vehicles.
having at least one first subsystem
a first sensor element (HP1, HP11, HP21),
one to the first sensor element (HP1, HP11, HP21) in its position or in its position relatively movable transducer (M), and
a first part of evaluation electronics for evaluating a first measurement signal (U _H11 , U _H12 ) of the first sensor element (HP1, HP11, HP21),
and with a second subsystem.
a second sensor element (HP2, HP12, HP22),
that also to the second sensor element (HP2, HP12, HP22) in its position or in its position relatively movable measuring sensor (M), and
a second part of the evaluation electronics for evaluating a second measurement signal (U _H12 , U _H22 , U _H32 ) of the second sensor element (HP2, HP12, HP22),
for mapping the parameter and the direction onto movement information (imp _data ) and direction information (VR _data ),
in which
a sensitivity of the first part of the evaluation electronics is reduced by adapting at least one threshold value of a threshold value switch (the evaluation electronics) for evaluation, and
the movement information (imp _data ) is mapped by the first subsystem.

19. The method according to claim 18, characterized in that an output voltage of a voltage divider to adjust the threshold value is switched by a switching transistor.

20. Method for setting a device for detecting at least one characteristic variable and one direction of movement (v) of parts which are movable relative to one another, in particular for adjusting drives in motor vehicles,
having at least two subsystems
one sensor element each (HP31, HP32, HP41, HP42),
one to the sensor element (HP31, HP32, HP41, HP42) in its position or in its position relatively movable transducer (M), and
evaluation electronics for evaluating a measurement signal (U _H31 , U _H32 ) of the respective sensor element (HP31, HP32, HP41, HP42),
for mapping the parameter and the direction onto movement information (imp _data ) and direction information (VR _data ),
in which
at least one measured variable (U _H31 , U _H32 ) of the measurement signals (U _H31 , U _H32 ) of the sensor elements (HP31, HP32, HP41, HP42) is evaluated,
the subsystem with the lower sensitivity is determined on the basis of the evaluation by the evaluation electronics, and
the parameter is mapped to the movement information (imp _data ) by the determined subsystem.

21. The method according to claim 20, characterized in that Amplitudes of the measurement signals can be evaluated as a measurement variable.

22. The method according to any one of claims 20 or 21, characterized in that the evaluation electronics the measurement signal of the determined subsystem or one of di Sem measurement signal dependent signal for imaging switches by a switch.

23. The method according to claim 22, characterized in that a switching state of the switch stored in a memory of the evaluation electronics is saved.

24. The method according to any one of claims 20 to 23, characterized in that the movement information and the direction information together via a ver binding line are transmitted.