DE10108334A1

DE10108334A1 - Kurbelwellenstellungssensor

Info

Publication number: DE10108334A1
Application number: DE10108334A
Authority: DE
Inventors: Thaddeus Schroeder
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 2000-02-28
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2001-09-13
Anticipated expiration: 2021-02-22
Also published as: DE10108334C2; US6346808B1

Abstract

Es ist ein Verfahren zur genauen Simulation eines beliebigen gewünschten Zahn-/Spalt-Formates eines gewünschten Geberrades (410) von einer vorbestimmten Zahn-/Spalt-Anordnung eines sich drehenden tatsächlichen Geberrades (10) offenbart, das in Verbindung mit einem MR-Stellungssensor (50) verwendet wird. Der Durchgang von zwei aufeinanderfolgenden Spalten (14, 14') des tatsächlichen Geberrades mit unterschiedlichen Breiten oder zwei aufeinanderfolgenden Zähnen (12, 12') des tatsächlichen Geberrades mit unterschiedlichen Breiten bestimmt die ansteigende und abfallende Flanke (412'a, 412'b) eines Zahnes des gewünschten Geberrades und definiert einen Zahn (426''') und einen Spalt (414') des gewünschten Geberrades. Das tatsächliche Geberrad weist vorzugsweise 2n Zähne und 2n Spalte mit zwei unterschiedlichen aufeinanderfolgenden Breiten auf, wobei das gewünschte Geberrad mit n Zähnen und n Spalten simuliert wird. Die beiden MRs (MR1, MR2) des Stellungssensors sind in der Umfangsrichtung des tatsächlichen Geberrades ausgerichtet, um so zwei winkelig versetzte Signale (erste bzw. zweite Spannungen) von dem Durchgang eines einzelnen Spaltes des tatsächlichen Geberrades zu erzeugen. Die versetzten Signale werden in eine Signalverarbeitungsschaltung (80) eingegeben. Innerhalb der Signalverarbeitungsschaltung werden die beiden Sensorsignale (VMR1, VMR2) (erste und zweite Spannungen) differenzverstärkt, um ein Differenzsignal (V¶D¶) zu erzeugen, wodurch die Breite des Spaltes dazu ...

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Erfassung der Kurbelwellendrehstellung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Es ist in der Technik gut bekannt, daß die Widerstandsmodulation von Magnetwiderständen bei Stellungs- und Geschwindigkeitssensoren bezüg lich der Bewegung magnetischer Materialien oder Objekte verwendet wer den kann (siehe beispielsweise US-Patente 4,835,467, 4,926,122 und 4,939,456). Bei derartigen Anwendungen ist der Magnetwiderstand (MR) mit einem Magnetfeld vormagnetisiert und typischerweise mit einer Kon stantstromquelle oder einer Konstantspannungsquelle elektrisch angeregt. Ein magnetisches (d. h. ferromagnetisches) Objekt, das sich relativ und in nächster Nähe zu dem MR dreht, wie beispielsweise ein verzahntes Rad, erzeugt eine variierende magnetische Flußdichte durch den MR, die ihrer seits den Widerstand des MR ändert. Der MR weist eine höhere magneti sche Flußdichte und einen höheren Widerstand auf, wenn sich ein Zahn des sich drehenden Geberrades benachbart des MR befindet, anstatt, wenn sich ein Spalt des sich drehenden Geberrades benachbart des MR befindet. Der Gebrauch einer Konstantstrom-Anregungsquelle liefert eine Ausgangsspannung von dem MR, die sich ändert, wenn sich der Wider stand des MR ändert.

Immer weiterentwickelte Zündeinstellungs- und Emissionssteuerungen haben einen Bedarf für Kurbelwellensensoren zur Folge, die eine genaue Information der Stellung während der Kurbelwellenbewegung schaffen. Verschiedene Kombinationen von Magnetwiderständen und gezahnten oder mit Spalten versehenen Rädern mit einer und zwei Spuren (auch als Codierräder oder Geberräder bekannt) sind dazu verwendet worden, diese Information zu erhalten (siehe beispielsweise U.S. Patente 5,570,016, 5,731,702 und 5,754,042).

Das elektronische Steuermodul (ECM) eines Motors legt das erforderliche Format des Kurbelwellenstellungssignales fest. Das Geberrad (d. h. der Codierer) ist unveränderlich konstruiert, um ein magnetisches Signal zu erzeugen, das mit dem Format des erforderlichen Signales übereinstimmt. Dies bedeutet, daß das Geberrad vorzugsweise Zähne bei Kurbelwinkeln, bei denen das Stellungssignal einen hohen Wert haben sollte, und Spalte bei Kurbelwinkeln aufweist, bei denen das Stellungssignal einen niedrigen Wert haben sollte. Der Stellungssensor sollte das mechanische Muster des Geberrades so nahe wie möglich in ein entsprechendes elektrisches Signal umwandeln.

Fig. 1A ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Kraftfahr zeuggebrauchsumgebung gemäß dieses Schemas nach dem Stand der Technik, bei dem sich ein Geberrad 410 um eine Achse 410', wie bei spielsweise gemeinsam mit einer Kurbelwelle, einer Antriebswelle oder ei ner Nockenwelle dreht, und deren Drehstellung erfaßt wird. Die Drehstel lung des Geberrades 410 wird durch Erfassen des Durchgangs einer Zahnflanke 412, entweder einer ansteigenden Zahnflanke 412a oder einer abfallenden Zahnflanke 412b, unter Verwendung eines differentiellen se quentiellen MR-Sensors 50 bestimmt. Eine Zahnflanke 412 wird abhängig von der Drehrichtung des Geberrades 410 bezüglich der Magnetwider standssensoren MR1 und MR2 als ansteigend oder abfallend bestimmt. MR1 wird als vorauslaufend und MR2 wird als nachlaufend betrachtet, wenn sich das Geberrad 410 in einer Richtung im Uhrzeigersinn (CW) dreht, während, wenn sich das Geberrad in einer Richtung entgegen dem Uhrzeigersinn (CCW) dreht, dann MR1 als nachlaufend betrachtet wird, während MR2 als vorauslaufend betrachtet wird. Es wird beispielhaft an genommen, daß sich das Geberrad 410 in den Ansichten in einer CW- Richtung dreht.

Der differentielle sequentielle MR-Sensor 50 verwendet zwei Magnetwider standselemente MR1 und MR2, die durch einen Permanentmagneten 56 vormagnetisiert sind, wobei der magnetische Fluß 418 und 420, der die sen verläßt, durch die gestrichelten Pfeile dargestellt ist. Der magnetische Fluß 418 und 420 gelangt von dem Permanentmagneten 56 durch die Ma gnetwiderstände MR1 und MR2 und durch die Luftspalte 422 und 424 zu dem Geberrad 410. Das Geberrad 410 besteht aus einem magnetischen Material und weist Zähne 426 und Zwischenräume 428 dazwischen auf, und das Sensorsignal Vs ist zwischen Anschlüssen 430 und 432 verfüg bar.

Ein Beispiel des Geberrades 410 in Fig. 1A ist ein 3X-Geberrad. Dieses Geberrad 410 und der zugeordnete Sensor 50 verwenden zwischen den Anschlüssen 430 und 432 verfügbare Analogsignale, die in ein digitales 3- Bit-Signal umgewandelt werden, das alle 360 Grad der Drehung des Ra des wiederholt wird. Die ideale fehlerfreie Situation ist durch das Digitalsi gnal in Fig. 1B dargestellt, bei der jedes Bit 426' eine bestimmte Winkel stellung des Geberrades 410 darstellt und benachbarte Bits um 120 Grad winkelig getrennt sind und das Zahnmuster 426 des Geberrades und das erwünschte Signalmuster darstellen, bei dem die ansteigenden Flanken 412a der Zähne an den ansteigenden Flanken des Signales 412'a auftre ten und die abfallenden Flanken 412b der Zähne an den abfallenden Flanken des Signals 412'b auftreten.

In Fig. 1C ist jedoch das tatsächliche Digitalsignal dargestellt, bei dem je des Bit 426" eine bestimmte Winkelstellung des Geberrades 410 darstellt und benachbarte Bits infolge eines Winkelstellungsfehlers E, wodurch die ansteigenden Flanken 412a der Zähne 426 nicht an den ansteigenden Flanken des Signales 412"a auftreten, und eines Winkelstellungsfehlers E', wodurch die abfallenden Flanken 412b der Zähne nicht an den abfal lenden Flanken des Signales 412"b auftreten, nicht um 120 Grad winkelig getrennt sind. Die Winkelstellungsfehler E und E' werden durch schritt weise Änderung des Magnetfeldes bei Annäherung und Entfernen der Zähne bewirkt, was manchmal dadurch kompensiert werden kann, daß die Zähne schmäler gemacht werden. Eine andere Fehlerkomponente wird durch Änderungen der Luftspalte 422 und 424 als auch Änderungen der Temperatur bewirkt.

Ein anderes interessierendes Geberrad ist das 24X-Geberrad. (siehe bei spielsweise U.S. Patent 5,570,016). Dieses Rad und sein zugeordneter Sensor verwenden Analogsignale, die in ein digitales 24-Bit-Signal umge wandelt werden, das alle 360 Grad der Drehung des Rades wiederholt wird. Jedes Bit stellt eine bestimmte Stellung des Rades dar und benach barte Bits sind um 15 Grad winkelig getrennt. Allgemein können interes sierende Geberräder als nX-Geberräder beschrieben werden, wobei n eine ganzzahlige Anzahl von Zähnen oder Spalten darstellt. Diese Räder und ihre zugeordneten Sensoren verwenden Analogsignale, die in ein digitales n-Bit-Signal umgewandelt werden, das alle 360 Grad der Drehung des Rades wiederholt wird. Jedes Bit stellt eine bestimmte Stellung des Rades dar, und benachbarte Bits sind um (360/n) Grad winkelig getrennt. Her kömmliche Anwendungen dieser Räder haben Sensoren verwendet, die zwei abgestimmte MR's mit einem teureren Doppelspurrad, wenn hohe Genauigkeit erforderlich war, oder weniger teuren Einzelspurrädern um fassen, wenn weniger Genauigkeit akzeptabel war.

Es besteht ein Bedarf für ein Verfahren und eine Vorrichtung, um die an steigenden und abfallenden Flanken der Zähne eines Einzelspurgeberra des genau bestimmen zu können, wobei die Stellung der Kurbelwelle sehr genau und kostengünstig erhalten werden kann.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, um ein gewünschtes Zahn-/Spalt-Format eines gewünschten Geberrades von einer vorbe stimmten Zahn-/Spalt-Anordnung eines sich drehenden tatsächlichen Geberrades, das in Verbindung mit einem MR-Stellungssensor verwendet wird, zu simulieren.

Gemäß des Verfahrens der vorliegenden Erfindung bestimmt der Durch gang von zwei aufeinanderfolgenden Spalten des tatsächlichen Geberrades mit unterschiedlichen Breiten oder zwei aufeinanderfolgenden Zähnen des tatsächlichen Geberrades mit unterschiedlichen Breiten die ansteigende und abfallende Flanke eines Zahnes des gewünschten Geberrades und definiert einen Zahn und einen Spalt des gewünschten Geberrades. Das tatsächliche Geberrad weist vorzugsweise 2n Zähne und 2n Spalte mit zwei charakteristischen aufeinanderfolgenden Breiten auf, wobei das ge wünschte Geberrad so simuliert wird, als hätte es n Zähne und n Spalte.

Beispielsweise kann ein tatsächliches Geberrad mit 6 Zähnen und 6 Spalten mit zwei charakteristischen aufeinanderfolgenden Breiten dazu verwendet werden, ein gewünschtes 3X-Geberrad mit einer Genauigkeit zu simulieren, die zuvor mit einem Zweispurgeberrad erreichbar war, oder bei einem anderen Beispiel kann ein tatsächliches Geberrad mit 24 Zähnen und 24 Spalten mit zwei charakteristischen aufeinanderfolgenden Breiten dazu verwendet werden, ein gewünschtes 12X-Geberrad zu simulieren.

Die beiden MR's des Stellungssensors sind aufeinander abgestimmt, wobei sie eine abgestimmte Vormagnetisierung aufweisen und durch abge stimmte Stromquellen betrieben werden und in der Umfangsrichtung des tatsächlichen Geberrades so ausgerichtet sind, daß sie von dem Durch gang eines einzelnen Spaltes des tatsächlichen Geberrades zwei winkelig versetzte Signale (erste bzw. zweite Spannungen) erzeugen. Die versetzten Signale werden in eine Signalverarbeitungsschaltung eingegeben. In der Signalverarbeitungsschaltung werden die beiden Sensorsignale (erste und zweite Spannungen) differenzverstärkt, um ein Differenzsignal zu erzeu gen, wodurch die Breite des Spaltes dazu verwendet wird, eine binäre hohe oder niedrige Stellungsspannung zu codieren. Beispielsweise kann ein breiter Spalt eine niedrige Spannung darstellen und als eine binäre "0" codiert werden, während ein schmaler Spalt eine hohe Spannung darstel len kann und als eine binäre "1" codiert wird, obwohl auch die umge kehrten Binärzuordnungen verwendet werden könnten. Diese Binärzu ordnungen (die hohen und niedrigen Ausgänge) der Verarbeitungsschal tung identifizieren zuverlässig die ansteigenden und abfallenden Flanken der Zähne des gewünschten Geberrades. Dies bedeutet, daß zwei charak teristische aufeinanderfolgende Spalt-/Zahn-Breiten des tatsächlichen Geberrades dazu verwendet werden, eine Zahnflanke des gewünschten Geberrades als ansteigend oder abfallend zu identifizieren und daher die Zähne und Spalte des gewünschten Geberrades zu definieren. Bei Detektion eines Spaltes des tatsächlichen Geberrades bestimmt die Signalverar beitungsschaltung den Ort des Spaltzentrums und ob der Spalt eine an steigende Flanke oder abfallende Flanke eines Zahnes des gewünschten Geberrades darstellt, und setzt dann seine Ausgangsspannung jeweils hoch oder niedrig und simuliert dadurch das Format des gewünschten Geberrades.

Beispielsweise wird ein schmaler Spalt des tatsächlichen Geberrades dazu verwendet, eine Zahnflanke des gewünschten Geberrades als ansteigend zu identifizieren, und bei Bestimmung des Ortes des Spaltzentrums des schmalen Spaltes des tatsächlichen Geberrades setzt die Signalverarbei tungsschaltung ihre Ausgangsspannung beispielsweise auf einen Hochpe gel, um dadurch die ansteigende Flanke eines Zahnes des gewünschten Geberrades zu kennzeichnen und eine erste Flanke eines Zahnes und ein entsprechendes Ende eines Spaltes des gewünschten Geberrades zu defi nieren. Anschließend ist nach dem Durchgang eines Zahnes des tatsächli chen Geberrades der nächste Spalt des tatsächlichen Geberrades ein breiter Spalt, der dazu verwendet wird, eine Zahnflanke des gewünschten Geberrades beispielsweise als abfallend zu identifizieren. Bei Bestimmung des Ortes des Spaltzentrums des breiten Spaltes des tatsächlichen Geber rades setzt die Signalverarbeitungsschaltung ihre Ausgangsspannung auf einen Niedrigpegel, um die abfallende Flanke eines Zahnes des ge wünschten Geberrades zu kennzeichnen und dadurch eine zweite Flanke eines Zahnes und einen entsprechenden Beginn eines Spaltes des ge wünschten Geberrades zu definieren. Nachfolgend ist nach dem Durch gang des nächsten Zahnes des tatsächlichen Geberrades der folgende Spalt des tatsächlichen Geberrades ein anderer schmaler Spalt, und der oben erwähnte Prozeß wird wiederholt.

Alternativ dazu könnte die vorliegende Erfindung anstelle von breitenco dierten Spalten mit breitencodierten Zähnen ausgeführt sein.

Demgemäß ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur verbesserten Stellungserfassung eines sich drehenden Gegenstandes zu schaffen.

ZEICHNUNGSKURZBESCHREIBUNG

Fig. 1A zeigt ein Beispiel der Anwendungsumgebung nach dem Stand der Technik.

Fig. 1B zeigt ein Beispiel des idealen Digitalsignalausganges gemäß der Anwendungsumgebung nach dem Stand der Technik.

Fig. 1C zeigt ein Beispiel des tatsächlichen Digitalsignalausganges gemäß der Anwendungsumgebung nach dem Stand der Technik.

Fig. 2A zeigt ein Beispiel eines 6X-Geberrades der vorliegenden Er findung zur Simulation eines gewünschten 3X-Geberrades.

Fig. 2B zeigt ein Beispiel der bevorzugten Gebrauchsumgebung der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3A zeigt einen Spalt des Geberrades mit beispielhafter Breite relativ zu einem differentiellen sequentiellen Sensor.

Fig. 3B zeigt MR-Widerstände und -Signalausgänge von dem Durchgang eines beispielhaften Spaltes eines sich drehen den Geberrades in bezug auf die in Fig. 3A gezeigte bei spielhafte Stellung.

Fig. 4 zeigt MR-Widerstände und -Signalausgänge von dem Durchgang eines breiten Spaltes eines sich drehenden Ge berrades.

Fig. 5 zeigt MR-Widerstände und -Signalausgänge von dem Durchgang eines schmalen Spaltes eines sich drehenden Geberrades.

Fig. 6 zeigt das elektronische Blockdiagramm der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 7A und 7B zeigen Beispiele von Impulsgeneratorausgängen, die mit dem 3X-Motorbetrieb kompatibel sind.

Fig. 8 zeigt das Decodierungskonzept von Fig. 6 angewendet auf die MR-Widerstände und -Signalausgänge von dem Durch gang eines Spaltes eines sich drehenden Geberrades.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung schafft eine Simulation eines gewünschten Geberradformates durch Erzeugen eines Kurbelwellen stellungssignales entsprechend eines gewünschten Geberradformates, beispielsweise dem 3X-Geberrad 410 in Fig. 1A, durch Verwendung eines tatsächlichen Geberrades, beispielsweise dem 6X-Geberrad 10" von Fig. 2A, das die ansteigenden und abfallenden Flanken der Zähne des ge wünschten Geberrades mittels schmaler Spalte mit zwei unterschiedlichen Breiten des tatsächlichen Geberrades bestimmt, wobei die Detektion einer Drehstellung des tatsächlichen Geberrades über die Ausgänge eines Diffe rentialsensors erfolgt, der zwei abgestimmte MR's verwendet, um eine Bit information der Drehstellung zu entnehmen. Die Zentren der Spalte des tatsächlichen Geberrades identifizieren die ansteigenden und abfallenden Flanken der Zähne des gewünschten Geberrades genau und zuverlässig. Zwei charakteristische aufeinanderfolgende Spaltbreiten des tatsächlichen Geberrades werden dazu verwendet, eine Zahnflanke des gewünschten Geberrades als ansteigend oder abfallend zu identifizieren und daher die Zähne und Spalte des gewünschten Geberrades zu definieren. Bei Detektion eines Spaltes des tatsächlichen Geberrades bestimmt eine Signalverar beitungsschaltung den Ort des Spaltzentrums und ob der Spalt eine an steigende Flanke oder abfallende Flanke eines Zahnes des gewünschten Geberrades darstellt, und stellt dann seine Ausgangsspannung entspre chend hoch oder niedrig ein, wodurch das Format des gewünschten Ge berrades simuliert wird. Beispielsweise wird ein schmaler Spalt des tat sächlichen Geberrades dazu verwendet, eine Zahnflanke des gewünschten Geberrades als ansteigend zu identifizieren, und bei Bestimmung des Or tes des Spaltzentrums des schmalen Spaltes des tatsächlichen Geberrades stellt die Signalverarbeitungsschaltung ihre Ausgangsspannung beispiels weise auf einen Hochpegel, der die ansteigende Flanke eines Zahnes des gewünschten Geberrades kennzeichnet und eine erste Flanke eines Zah nes und ein entsprechendes Ende eines Spaltes des gewünschten Geber rades definiert. Anschließend ist nach dem Durchgang eines Zahnes des tatsächlichen Geberrades der nächste Spalt des tatsächlichen Geberrades ein breiter Spalt, der dazu verwendet wird, eine Zahnflanke des ge wünschten Geberrades als beispielsweise abfallend zu identifizieren. Bei Bestimmung des Ortes des Spaltzentrums des breiten Spaltes des tat sächlichen Geberrades stellt die Signalverarbeitungsschaltung ihre Aus gangsspannung auf einen niedrigen Pegel, der die abfallende Flanke eines Zahnes des gewünschten Geberrades kennzeichnet und eine zweite Flanke eines Zahnes und einen entsprechenden Beginn eines Spaltes des ge wünschten Geberrades definiert. Anschließend ist nach dem Durchgang des nächsten Zahnes des tatsächlichen Geberrades der folgende Spalt des tatsächlichen Geberrades ein anderer schmaler Spalt, und der oben be schriebene Prozeß wird wiederholt.

Daher bestimmt auf die vorher beschriebene Art und Weise der Durch gang von zwei aufeinanderfolgenden Spalten des tatsächlichen Geberrades mit unterschiedlichen Breiten oder der Durchgang von zwei aufeinander folgenden Zähnen des tatsächlichen Geberrades mit unterschiedlichen Breiten die ansteigende und abfallende Flanke eines Zahnes des ge wünschten Geberrades genau und definiert einen Zahn und einen Spalt des gewünschten Geberrades. Das oben erwähnte tatsächliche Geberrad ist im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung das interessierende Geberrad und weist somit vorzugsweise 2n Zähne und 2n Spalte mit zwei charakteristischen aufeinanderfolgenden Breiten auf, wodurch ein erstes nX-Geberrad simuliert wird. Dies bedeutet beispielsweise, daß ein Geber rad mit sechs Zähnen und sechs Spalten mit zwei charakteristischen auf einanderfolgenden Breiten, beispielsweise Geberrad 10" von Fig. 2A, dazu verwendet werden kann, ein 3X-Geberrad, beispielsweise Geberrad 410 von Fig. 1A, zu simulieren, während ein Geberrad mit 24 Zähnen und 24 Spalten mit zwei charakteristischen aufeinanderfolgenden Breiten dazu verwendet werden kann, ein gewünschtes 12X-Geberrad zu simulieren. Alternativ dazu könnte die vorliegende Erfindung anstelle von breitenco dierten Spalten mit breitencodierten Zähnen ausgeführt sein. Nachfolgend wird ein "tatsächliches Geberrad" einfach als "Geberrad" bezeichnet.

In der folgenden Beschreibung wird beispielhaft ein Geberrad mit 6 Zäh nen und 6 Spalten verwendet, um das gewünschte 3X-Geberrad zu simu lieren. Das Geberrad ist mit breiten und schmalen Spalten zwischen Zäh nen um seinen Umfang herum so verzahnt, daß vorzugsweise, aber nicht ausschließlich 6 Zonen erzeugt werden, wobei jede Zone 60 Grad von dem Zentrum eines Spaltes zu dem Zentrum eines benachbarten Spaltes um den Umfang herum gemessen belegt. Im Zusammenhang mit der vorlie genden Erfindung kann das Geberrad auch so um den Umfang herum mit breiten und schmalen Zähnen verzahnt sein, das vorzugsweise, aber nicht ausschließlich 6 Zonen erzeugt werden, wobei jede Zone 60 Grad von dem Zentrum eines Zahnes zu dem Zentrum eines benachbarten Zahnes um den Umfang herum gemessen belegt.

Die beiden abgestimmten MR's des Sensors, die eine abgestimmte Vorma gnetisierung aufweisen und durch abgestimmte Stromquellen betrieben werden, sind in der Umfangsrichtung des Geberrades ausgerichtet und erzeugen zwei winkelig versetzte Signale (erste bzw. zweite Spannungen) von dem Durchgang eines einzelnen Spaltes des Geberrades, die in eine Signalverarbeitungsschaltung eingegeben werden. In der Signalverarbei tungsschaltung werden die beiden Sensorsignale (erste und zweite Span nungen) differenzverstärkt, um ein Differenzsignal zu erzeugen, wodurch die Breite des Spaltes dazu verwendet wird, eine hohe oder niedrige binäre Stellungsspannung zu codieren. Beispielsweise kann ein breiter Spalt eine niedrige Spannung bedeuten und als eine binäre "0" codiert werden, wäh rend ein schmaler Spalt eine hohe Spannung bedeuten und als eine binä re "1" codiert sein kann, obwohl auch die umgekehrten Binärzuordnungen verwendet werden können.

Zur Bestimmung der optimalen Breite eines beispielhaften Spaltes bezüg lich zu dem Abstand zwischen den MR's ist eine empirische Untersuchung und/ oder eine theoretische Modellbildung derart erforderlich, daß die ma gnetische Symmetrie, die abgestimmten MR-Elemente und die abge stimmten Stromquellen eine magnetische Flußdichte bewirken, die durch die MR's erfaßt werden soll, wenn sie mit gleichem Abstand von dem Zen trum des Spaltes angeordnet sind, so daß die Ausgangswiderstände der beiden MR's und somit ihre Ausgangssignale in der Mitte des Spaltes gleich (Überkreuzung) werden, wodurch die Überkreuzung an einem Wi derstandswert (oder Ausgangssignal) gleich dem Durchschnittswert oder Mittelpunktswert des höchsten und niedrigsten Widerstandes (oder Aus gangssignales), was später weiter ausgeführt wird, auftritt, der an dem Spitzenwert des Differenzwiderstandes (oder Ausgangssignales) zwischen den beiden MR's während des Durchgangs des Spaltes entnommen wird. Beispielsweise tritt eine Überkreuzung an dem Mittelpunktspegel auf, wenn die Spaltbreite gleich dem MR-Abstand plus etwa 1,2 mm ist.

Eine empirische Untersuchung und/oder theoretische Modellbildung ist auch erforderlich, um die optimale Breite eines beispielhaften Zahnes be züglich des Abstandes zwischen dem MR's derart bestimmen zu können, daß die magnetische Symmetrie, die abgestimmten MR-Elemente und die abgestimmten Stromquellen eine magnetische Flußdichte bewirken, die durch die MR's erfaßt werden soll, wenn diese mit gleichem Abstand von dem Zentrum des Zahnes angeordnet sind, so daß die Ausgangswider stände der beiden MR's und somit ihre Ausgangssignale in der Mitte des Zahnes gleich (Überkreuzung) werden, wodurch die Überkreuzung an ei nem Widerstandswert (oder Ausgangssignal) gleich dem Durchschnitts wert oder Mittelpunktswert des höchsten und niedrigsten Widerstandes (oder Ausgangssignales) auftritt, der an dem Spitzenwert des Differenzwi derstandes (oder Ausgangssignales) zwischen den beiden MR's während des Durchgangs des Zahnes entnommen wird. Beispielsweise tritt eine Überkreuzung an dem Mittelpunktpegel auf, wenn die Zahnbreite gleich dem MR-Abstand minus etwa 1,2 mm ist.

Eine empirische Untersuchung und/oder theoretische Modellbildung ist erforderlich, um die optimale Breite eines breiten oder schmalen Spaltes bezüglich des Abstandes zwischen den MR's derart bestimmen zu können, daß die magnetische Symmetrie, die abgestimmten MR-Elemente und die abgestimmten Stromquellen eine magnetische Flußdichte bewirken, die durch die MR's erfaßt werden soll, wenn diese mit gleichem Abstand von dem Zentrum des Spaltes angeordnet sind, so daß die Ausgangswider stände der beiden MR's und somit ihre Ausgangssignale in der Mitte des Spaltes gleich (Überkreuzung) werden, wodurch für einen breiten Spalt eine Überkreuzung bei einem Widerstandswert (oder Ausgangssignal) auf tritt, der kleiner als der Durchschnittswert oder Mittelpunktswert des höchsten und niedrigsten Widerstandes (oder Ausgangssignal) ist, der an dem Spitzenwert des Differenzwiderstandes (oder Ausgangssignales) zwi schen den beiden MR's während des Durchgangs des breiten Spaltes ent nommen wird, und für einen schmalen Spalt eine Überkreuzung bei einem Widerstandswert (oder Ausgangssignal) auftritt, der größer als der Durch schnittswert oder Mittelpunktswert des höchsten und niedrigsten Wider standes (oder Ausgangssignales) ist, der an dem Spitzenwert des Diffe renzwiderstandes (oder Ausgangssignals) zwischen den beiden MR's wäh rend des Durchgangs des schmalen Spaltes entnommen wird. Beispiels weise ist die Breite eines schmalen Spaltes gleich der Breite eines Spaltes, bei dem eine Überkreuzung an dem Mittelpunktspegel (wie oben berech net) minus etwa 1,8 mm auftritt, während die Breite eines breiten Spaltes gleich der Breite eines Spaltes ist, bei der eine Überkreuzung an dem Mit telpunktspegel (wie oben berechnet) plus etwa 1,6 mm auftritt. Dem Nied rigpegelsignal von einem breiten Spalt wird ein Binärwert von "0" zugeord net, während dem Hochpegelsignal der Binärwert "1" zugeordnet wird, obwohl umgekehrte Zuordnungen von Binärwerten auch verwendet wer den können.

Alternativ dazu kann die vorliegende Erfindung anstelle von Spalten mit breitencodierten Zähnen ausgeführt sein, wobei eine empirische Untersu chung und/oder theoretische Modellbildung erforderlich ist, um die opti male Breite eines breiten oder schmalen Zahnes bezüglich des Abstandes zwischen den MR's derart bestimmen zu können, daß die magnetische Symmetrie, die abgestimmten MR-Elemente und die abgestimmten Strom quellen eine magnetische Flußdichte bewirken, die von den MR's erfaßt werden soll, wenn diese mit gleichem Abstand von dem Zentrum des Zah nes angeordnet sind, so daß die Ausgangswiderstände der beiden MR's und somit ihre Ausgangssignale in der Mitte des Zahnes gleich (Überkreuzung) werden, wodurch für einen breiten Zahn eine Überkreu zung bei einem Widerstandswert (oder Ausgangssignal) auftritt, der größer als der Durchschnittswert oder Mittelpunktswert des höchsten und nied rigsten Widerstandes (oder Ausgangssignales) ist, der an dem Spitzenwert des Differenzwiderstandes (oder Ausgangssignales) zwischen den beiden MR's während des Durchgangs des breiten Zahnes entnommen wird, und für einen schmalen Zahn eine Überkreuzung bei einem Widerstandswert (oder Ausgangssignal) auftritt, der kleiner als der Durchschnittswert oder Mittelpunktswert des höchsten und niedrigsten Widerstandes (oder Aus gangssignal) ist, der an dem Spitzenwert des Differenzwiderstandes (oder Ausgangssignales) zwischen den beiden MR's während des Durchganges des schmalen Zahnes entnommen wird. Beispielsweise ist die Breite eines schmalen Zahnes gleich der Breite eines Zahnes, bei der eine Überkreu zung an dem Mittelpunktspegel (wie oben berechnet) minus etwa 1,8 mm auftritt, während die Breite eines breiten Zahnes gleich der Breite eines Zahnes ist, bei der eine Überkreuzung an dem Mittelpunktspegel (wie oben berechnet) plus etwa 1,6 mm auftritt. Das Niedrigpegelsignal von ei nem schmalen Zahn kann dem Binärwert von "0" zugeordnet werden, während das Hochpegelsignal von einem breiten Zahn dem Binärwert von "1" zugeordnet werden kann, obwohl die umgekehrten Zuordnungen der Binärwerte auch verwendet werden können.

Fig. 2B ist eine schematische Darstellung einer beispielhaften Kraftfahr zeuggebrauchsumgebung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei sich ein 6X-Geberrad 10 beispielsweise gemeinsam mit einer Kurbelwelle, einer Antriebswelle oder einer Nockenwelle dreht, und deren Drehstellung erfaßt werden soll. Die Drehstellung des Geberrades 10 wird durch Erfassen des Durchgangs eines schmalen Spaltes 14 oder eines breiten Spaltes 14' un ter Verwendung eines differentiellen sequentiellen Sensors 50 bestimmt. Der differentielle sequentielle Sensor 50 verwendet zwei abgestimmte Ma gnetwiderstandselemente (MR-Elemente) MR1 und MR2, die durch einen Permanentmagneten 56 vormagnetisiert sind, wobei der magnetische Fluß 60 und 62, der von diesen austritt, durch die gestrichelten Pfeile darge stellt ist. Der Magnetfluß 60 und 62 verläuft von dem Permanentmagneten 56 durch die Magnetwiderstände MR1 und MR2 und durch die Luftspalte 64 und 66 an das Geberrad 10. Das Geberrad 10 besteht aus einem ma gnetischen (d. h. ferromagnetischen) Material mit Zähnen 12 und 12' und Zwischenräumen 14 und 14' dazwischen.

Das Geberrad 10 ist mit schmalen Spalten 14 und breiten Spalten 14' um den Umfang herum verzahnt, so daß beispielsweise bei Drehung in einer Richtung 20 im Uhrzeigersinn (CW-Richtung) der Winkelabstand zwischen dem Zentrum eines schmalen Spaltes und dem Zentrum eines breiten Spaltes 60 Grad beträgt, wodurch 6 Zonen Z erzeugt werden. In dieser Hinsicht kann sich beispielsweise ein schmaler Spalt um 4,3 mm um den Umfang herum erstrecken, und ein breiter Spalt kann sich dann um etwa 7,8 mm erstrecken, wobei die Tiefe des Spaltes etwa 3 mm betragen kann. Es sei zu verstehen, daß die Begriffe "schmal" und "breit" so zu verstehen sind, daß ein schmaler Spalt in Umfangsrichtung nicht so ausdehnt (lang) ist, wie ein breiter Spalt.

Eine Drehstellung des Geberrades 10 wird durch Erfassung des Durch gangs eines schmalen Spaltes 14 oder eines breiten Spaltes 14' innerhalb einer Zone Z durch den differentiellen sequentiellen Sensor 50 und durch beispielhaftes Zuordnen eines binären (Bit-)Wertes von "0" für einen brei ten Spalt und eines binären (Bit-)Wertes von "1" für einen schmalen Spalt bestimmt. Alle 360 Grad einer Drehung des beispielhaften Geberrades 10 werden 6 einzelne Bitwerte, einer für jede Zone, erzeugt, wobei jedes Bit eine bestimmte Winkelstellung des Geberrades 10 darstellt.

MR1 und MR2 sind in der Umfangsrichtung des Geberrades 10 ausge richtet und erzeugen zwei winkelig versetzte Signale von dem Durchgang eines einzelnen schmalen Spaltes 14 oder dem Durchgang eines einzelnen breiten Spaltes 14' des Geberrades, die in eine SIGNALVERARBEITUNGS SCHALTUNG 80 eingegeben werden. In der SIGNALVERARBEITUNGS SCHALTUNG 80 werden die beiden Sensorsignale differenzverstärkt, um ein Differenzsignal zu erzeugen, wodurch die Breite des Spaltes dazu ver wendet wird, eine hohe oder niedrige Binärspannung zu codieren.

Die Ausgangswiderstände von MR1 und MR2 und somit deren Ausgangs signale werden in der Mitte eines schmalen Spaltes 14 oder eines breiten Spaltes 14' gleich (Überkreuzung), wodurch ein breiter Spalt der Breite W' bewirkt, daß die Überkreuzung bei einem niedrigeren Widerstandswert (oder Ausgangssignal) als dem eines schmalen Spaltes 14 mit Breite W auftritt, wie oben beschrieben ist. Das Niedrigpegelsignal von einem brei ten Spalt 14' ist beispielhaft dem Binärwert von "0" zugeordnet, während das Hochpegelsignal dem Binärwert von "1" zugeordnet ist, obwohl auch die umgekehrten Zuordnungen von Binärwerten verwendet werden könn ten. Alternativ dazu könnte die vorliegende Erfindung anstelle von Spalten 14 und 14' mit breitencodierten Zähnen 12 und 12' ausgeführt sein. Das Geberrad 10 ist in der Nähe des differentiellen sequentiellen Sensors 50 angeordnet, wie in Fig. 2B gezeigt ist.

Durch die Spannungsquelle 70 wird Energie an eine STROMQUELLE 1 72 und STROMQUELLE 2 74 geliefert. Durch die Spannungsquelle 70 wird auch Energie an die SIGNALVERARBEITUNGSSCHALTUNG 80 geliefert, dies ist aber nicht gezeigt. Die STROMQUELLE 1 72 liefert Strom an MR1, wodurch eine Ausgangsspannung V_MR1 von MR1 vorgesehen wird. Die STROMQUELLE 2 74 liefert einen Strom an MR2, wodurch eine Ausgangs spannung V_MR2 von MR2 vorgesehen wird. Die Ausgangsspannungen V_MR1 und V_MR2 werden in die SIGNALVERARBEITUNGSSCHALTUNG 80 einge geben, deren Ausgangsspannung V_AUS eine Anzeige der Stellung der Dre hung eines Geberrades 10 ist. Es sei zu verstehen, daß alle Spannungen bezüglich der Masse gemessen werden, sofern es hier nicht anders ange geben ist, und daß die STROMQUELLE 1 72 auf die STROMQUELLE2 74 abgestimmt ist.

Fig. 3B zeigt beispielsweise ein Diagramm 150 der Änderung der MR- Widerstände von MR1 mit Linie 120, MR2 mit Linie 130 und MR2-MR1 mit Linie 140 gemäß der Widerstandsskala 100 auf der linken Seite des Diagrammes in Abhängigkeit von dem Kurbelwinkel 102, der unten an dem Diagramm aufgetragen ist, wie auch der Änderung der Signalausgänge von MR1 mit Linie 120, MR2 mit Linie 130 und MR2-MR1 mit Linie 140 gemäß der Spannungsskala 104 auf der rechten Seite des Diagram mes in Abhängigkeit von dem Kurbelwinkel 102, der unten an dem Dia gramm aufgetragen ist. Das Diagramm 150 steht in Verbindung mit der physikalischen Situation von Fig. 3A, wobei ein beispielhafter Spalt 14''' an dem differentiellen sequentiellen Sensor 50 vorbeiläuft, während sich das an der Kurbelwelle befestigte Geberrad 10' bei diesem Beispiel im Uhrzeigersinn (CW) 20' in Richtung eines zunehmenden Kurbelwellenwin kels (Kurbelwinkels) dreht. Wenn der differentielle sequentielle Sensor 50 und der Spalt 14''' wie in Fig. 3A gezeigt ausgerichtet sind, ist der Wider stand von MR1 gleich dem Widerstand von MR2, wodurch bewirkt wird, daß das Ausgangssignal von MR1 auch gleich dem Ausgangssignal von MR2 ist, wodurch ein Überkreuzungspunkt 160 von Linie 120 und Linie 130 für die Widerstände und Signale erzeugt wird, wobei zu diesem Zeit punkt MR1 und MR2 von dem Zentrum des Spaltes gleich beabstandet sind und dadurch das Zentrum des Spaltes definieren, das in den Fig. 3A und 3B durch die gestrichelte Linie 110 dargestellt ist.

Die Änderung des Widerstandes und Signalausganges von MR1, die durch Linie 120 von Diagramm 150 von Fig. 3B dargestellt ist, und die Änderung des Widerstandes und Signalausganges von MR2, die durch Linie 130 des Diagrammes dargestellt ist, werden wie folgt erzeugt. Zunächst befinden sich MR1 und MR2 benachbart eines Zahnes 12" des Geberrades 10% und der Widerstand und der Signalausgang von MR1 und MR2 besitzt infolge der relativ hohen magnetischen Flußdichte, die durch MR1 und MR2 ver läuft, einen relativ hohen Wert, wie vorher beschrieben und auf der linken Seite des Diagrammes 150 mit Linie 120 und Linie 130 dargestellt ist, wo bei der Kurbelwinkel 102 bei einem Minimum ist. Wenn sich die Kurbel welle und somit das Geberrad 10' in CW 20' dreht, beginnt MR1, in den Spalt 14''' zu gelangen, wobei er sich relativ zu dem Geberrad in Richtung des Zahnes 12''' bewegt, während MR2 immer noch benachbart des Zah nes 12" angeordnet ist, sich aber relativ zu dem Geberrad in Richtung des Spaltes bewegt. Zu diesem Zeitpunkt beginnt der Widerstand und der Signalausgang von MR1 infolge der Abnahme der magnetischen Fluß dichte durch MR1 abzunehmen, während der Widerstand und der Signal ausgang von MR2 bei einem relativ hohen Wert bleibt, wie in Diagramm 150 für Kurbelwinkel 102 zwischen etwa 33,4 Grad und 34,4 Grad darge stellt ist.

Wenn sich das Geberrad 10' weiter in CW 20' dreht, bewegt sich MR1 re lativ zu dem Geberrad weiter in den Spalt 14''' in Richtung des Zahnes 12''', bis die magnetische Flußdichte durch MR1 auf ein Minimum abge nommen hat, wobei zu diesem Zeitpunkt der Widerstand und der Signal ausgang von MR1 auch bei einem Minimum liegt, während sich MR2 rela tiv zu dem Geberrad in Richtung des Zahnes 12''' bewegt, aber immer noch benachbart des Zahnes 12''' bleibt, wobei während dieser Zeit die magnetische Flußdichte durch MR2 immer noch relativ hoch ist, was zur Folge hat, daß der Widerstand und der Signalausgang von MR2 bei einem relativ hohen Wert bleiben, wie in Diagramm 150 für Kurbelwinkel 102 zwischen etwa 34,4 Grad und 35,8 Grad dargestellt ist.

Eine weitere CW-Drehung 20' des Geberrades 10' bewegt MR1 relativ zu dem Geberrad näher an den Zahn 12''', wodurch die magnetische Fluß dichte durch MR1 erhöht wird, was zur Folge hat, daß der Widerstand und der Signalausgang von MR1 auch ansteigen, während die magneti sche Flußdichte durch MR2 ansteigt, da sich MR2 an Zahnflanke 16 an nähert, und dann in Richtung eines Minimums abzunehmen beginnt, da MR2 in den Spalt 14''' eintritt; wodurch ein geringfügiger Anstieg des Wi derstandes und des Signalausganges von MR1 bewirkt wird, da sich MR1 der Zahnflanke annähert, gefolgt durch eine Verringerung des Widerstan des und Signalausganges von MR2, da MR2 in den Spalt eintritt, wie in Diagramm 150 für Kurbelwinkel 102 zwischen etwa 35,8 Grad und 37,0 Grad dargestellt ist.

Eine fortgesetzte CW-Drehung 20' des Geberrades 10' erzeugt einen An stieg der magnetischen Flußdichte durch MR1, wodurch der Widerstand und der Signalausgang von MR1 erhöht wird, während die magnetische Flußdichte durch MR2 abnimmt, wodurch der Widerstand und der Signalausgang von MR2' abnimmt, bis ein Punkt 160 erreicht ist, bei dem der Widerstand von MR1 gleich dem Widerstand von MR2 ist, wobei be wirkt wird, daß das Ausgangssignal von MR1 auch gleich dem Ausgangs signal von MR2 ist, wodurch der Überkreuzungspunkt 160 an Linie 120 und 130 von Diagramm 150 erzeugt wird, wobei zu diesem Zeitpunkt MR1 und MR2 von dem Zentrum des Spaltes 14''' gleichermaßen beabstandet sind und dadurch das Zentrum des Spaltes definieren, das durch die ge strichelte Linie 110 in den Fig. 3A und 3B bei einem Kurbelwinkel 102 in dem Diagramm 150 von etwa 37,6 Grad gezeigt ist. Wie später beschrie ben wird, wird zu dem Zeitpunkt der Überkreuzung 160 eine hohe oder niedrige Spannung erzeugt, die das Zentrum des Spaltes 14''' des Geber rades 10' definiert. Wie auch später beschrieben wird, hängt der Signalpe gel an der Überkreuzung 160 von der Breite W" des Spaltes 14''' relativ zu dem Abstand L zwischen MR1 und MR2 ab, und somit kann die Breite des Spaltes dazu verwendet werden, eine hohe oder niedrige Spannung zu co dieren.

Eine fortgesetzte weitere CW-Drehung 20' des Geberrades 10' bewegt MR1 relativ zu dem Geberrad an der Zahnflanke 18 vorbei und dann benach bart des Zahnes 12''', wodurch bewirkt wird, daß die magnetische Fluß dichte durch MR1 auf einen relativ hohen Wert ansteigt, der in Einklang mit seinem Wert benachbart Zahn 12" steht, wodurch der Widerstand und Signalausgang von MR1 auf Werte erhöht werden, die mit ihren Werten benachbart Zahn 12" in Einklang stehen, während sich zu diesem Zeit punkt MR2 relativ zu dem Geberrad in Richtung Zahn 12''' an der Zahn flanke 18 vorbei und dann benachbart des Zahnes 12''' bewegt, was zur Folge hat, daß die magnetische Flußdichte durch MR2 auf ein Minimum abnimmt und dann auf einen Wert ansteigt, der mit seinem Wert benach bart Zahn 12" in Einklang steht, wodurch der Widerstand und der Signal ausgang von MR1 während des Zeitpunktes erhöht wird, wenn die ma gnetische Flußdichte durch MR2 abnimmt, wodurch der Widerstand und der Signalausgang auf Werte erhöht werden, die mit ihren Werten be nachbart Zahn 12" in Einklang stehen, wie in Diagramm 150 für Kurbel winkel 102 zwischen etwa 37,6 Grad und 42,6 Grad dargestellt ist. Der obige Prozeß wird nun wiederholt, wenn auf den nächsten Spalt gestoßen wird.

Fig. 4 ist ein Beispiel der Änderung der MR-Widerstände von MR1 mit Li nie 120' und MR2 mit Linie 130' in Diagramm 150' gemäß der Wider standsskala 100' auf der linken Seite des Diagramms in Abhängigkeit von dem Kurbelwinkel 102', der an dem Diagramm unten aufgetragen ist, wenn ein breiter Spalt 14' von Fig. 2B mit der Breite W' von 7,8 mm an dem differentiellen sequentiellen Sensor 50 vorbeiläuft, während sich das Geberrad 10, das an einer Kurbelwelle befestigt ist, in Richtung eines zu nehmenden Kurbelwinkels dreht. Das Diagramm 150' wird wie vorher für Fig. 3 erläutert erzeugt, während der Abstand L zwischen MR1 und MR2 bei dem Beispiel von Fig. 4 5 mm beträgt.

Fig. 5 ist ein Beispiel der Änderung der MR-Widerstände von MR1 mit Li nie 120" und MR2 mit Linie 130" in Diagramm 150" gemäß einer Wider standsskala 100" auf der linken Seite des Diagrammes in Abhängigkeit vom Kurbelwinkel 102", der an dem Diagramm unten aufgetragen ist, wenn ein schmaler Spalt 14 von Fig. 2B der Breite W von 4,3 mm an dem differentiellen sequentiellen Sensor 50 vorbeiläuft, während sich das Ge berrad 10, das an einer Kurbelwelle befestigt ist, in Richtung eines zu nehmenden Kurbelwinkels dreht.

Die Kurve 150" wird wie vorher für Fig. 3 erläutert erzeugt, während der Abstand L zwischen MR1 und MR2 bei dem Beispiel von Fig. 5 5 mm be trägt.

Die breite Breite W' des Spaltes 14' bezüglich des Abstandes L zwischen MR1 und MR2 in Fig. 4 hat zur Folge, daß durch die MR's, wenn diese von dem Zentrum des Spaltes gleichermaßen beabstandet sind, eine niedrigere magnetische Flußdichte bezüglich eines Spaltes 14 mit schmalerer Breite W, wie in Fig. 5, erfaßt werden kann, wobei der Abstand L zwischen MR1 und MR2 für beiden Spalte gleich ist. Demgemäß weist ein Überkreu zungspunkt 160' in Fig. 4 einen niedrigeren Widerstand und somit einen niedrigeren Signalausgang auf, da MR1 und MR2 durch abgestimmte Stromquellen (STROMQUELLE 1 72 und STROMQUELLE 2 74 in Fig. 2B) betrieben werden, als der Überkreuzungspunkt 160" für den schmalen Spalt 14 in Fig. 5. Somit hängt der Signalausgang von jedem der MR1 und MR2 an der Überkreuzung 160' in Fig. 4 oder 610" in Fig. 5 von der Breite des Spaltes ab. Ein breiter Spalt 14' bewirkt, daß an einer Überkreuzung 160' in Fig. 4 ein niedrigerer Signalausgang von jedem der MR1 und MR2, als der Signalausgang von jedem der MR1 und MR2 für einen schmalen Spalt 14 an Überkreuzung 160' in Fig. 5 auftritt und wird als eine binäre "0" codiert, wenn eine Überkreuzung stattfindet, wie später beschrieben ist. Ein schmaler Spalt 14 wird als eine binäre "1" codiert, wenn eine Überkreuzung stattfindet, wie später beschrieben ist. Die binäre Codie rung könnte auch umgekehrt sein, und es könnten, wie vorher beschrie ben ist, anstelle von breitencodierten Spalten 14 und 14' innerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung breitencodierte Zähne 12 und 12' verwendet werden.

In Fig. 4 zeigt die Linie 125' den Kurbelwinkel 102', bei dem die Differenz des Widerstandes R'_HOCH-R'_NIEDRIG zwischen MR1 und MR1 am größten ist, und somit den Kurbelwinkel 102', bei dem die Differenz der Spannung zwischen MR2 und MR1, V_MR2-V_MR1, auftritt, auch am größten ist, da MR1 und MR2 durch abgestimmte Stromquellen (STROMQUELLE 1 72 und STROMQUELLE 2 74 in Fig. 2B) betrieben sind. Der Mittelpunktwi derstand R'_MIT an Linie 125' bezeichnet den durchschnittlichen Wider stand zwischen R'_HOCH und R'_NIEDRIG und weist einen größeren Wert als der Widerstand R'_CO an dem Überkreuzungspunkt 160' auf. Daher ist für ei nen breiten Spalt 14' von Fig. 2B die Signalspannung entsprechend dem Wert von R'_MIT größer als die Signalspannung entsprechend dem Wert von R'_CO.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, bezeichnet die Linie 125" den Kurbelwinkel 102", bei dem die Differenz des Widerstandes R"_HOCH-R"_NIEDRIG zwischen MR2 und MR1 am größten ist, und somit den Kurbelwinkel 102", bei dem die Differenz der Spannung zwischen MR2 und MR1 V_MR2-V_MR1 auch am größten ist, da MR1 und MR2 durch abgestimmte Stromquellen (STROMQUELLE 1 72 und STROMQUELLE 2 74 in Fig. 2B) betrieben sind.

Der Mittelpunktswiderstand R"_MIT an Linie 125" bezeichnet den durch schnittlichen Widerstand zwischen R"_HOCH und R"_NIEDRIG und weist einen kleineren Wert als der Widerstand R"_CO an dem Überkreuzungspunkt 160" auf. Daher ist für einen schmalen Spalt 14 von Fig. 2B die Signalspan nung entsprechend dem Wert von R"_MIT kleiner als die Signalspannung entsprechend dem Wert von R"_CO.

Fig. 6 zeigt ein elektronisches Blockdiagramm der bevorzugten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung. Es ist in der Technik gut bekannt, daß der Widerstand eines Magnetwiderstandes einen größeren Wert auf weist, wenn der Magnetwiderstand benachbart eines Zahnes 12 oder 12' eines Geberrades 10 von Fig. 2B liegt, als wenn der Magnetwiderstand be nachbart eines Spaltes 14 oder 14' des Geberrades liegt. Somit besitzen, wenn MR1 und MR2 durch Konstantstromquellen betrieben werden, die Ausgangsspannungen V_MR1 und V_MR2 in Fig. 2B und Fig. 6 höhere Werte, wenn die Magnetwiderstände MR1 und MR2 benachbart eines Zahnes 12 oder 12' eines Geberrades 10 liegen, als wenn MR1 und MR2 benachbart eines Spaltes 14 oder 14' des Geberrades liegen. Die Schaltung von Fig. 6 funktioniert wie folgt.

Wenn der Durchgang eines Spaltes 14 oder 14' von Fig. 2B durch MR1 und MR2 erfaßt wird, wird das Sensorsignal V_MR1 von MR1 in den invertie renden Eingang eines Differenzverstärkers (D) 200 über Signalleitungen 204 und 204' eingegeben, während das Sensorsignal V_MR2 von MR2 in den nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers über Signalleitungen 205 und 205' eingegeben wird, um ein Differenzsignal V_D an dem Ausgang des Differenzverstärkers zu erzeugen, wobei in diesem Fall V_D gleich V_MR2-V_MR1 ist. Das Sensorsignal V_MR1 von MR1 wird auch in den invertierenden Eingang von Komparator (C1) 202 über Signalleitungen 204 und 204" ein gegeben, und das Sensorsignal V_MR2 von MR2 wird über Signalleitungen 205 und 205''' in den nichtinvertierenden Eingang des Komparators einge geben. V_MR1 wird ferner über Leitungen 204, 204' und 204''' in eine Abtast- Halte-Schaltung1 (SH1) 210 wie auch über Leitungen 204, 204', 204''' und 204"" in die Abtast-Halte-Schaltung3 (SH3) 212 eingegeben. V_MR2 wird zu sätzlich über Leitungen 205, 205' und 205" in die Abtast-Halte- Schaltung2 (SH2) 214 eingegeben.

Der Komparator 202 weist eine gewisse Größe an voreingestellter vorbe stimmter Spannung auf, die an diesen als eine Hysterese angelegt ist, wo durch bewirkt wird, daß das Ausgangssignal des Komparators 202 auf Leitung 202' entweder auf einen Hochpegel, wenn V_MR2 V_MR1 um die Größe der Hysterese überschreitet, oder auf einen Niedrigpegel schaltet, wenn V_MR1 V_MR2 um die Größe der Hysterese überschreitet, wodurch der Diffe renzverstärker 200 aktiviert wird, wenn der Ausgang des Komparators ein Hochpegel ist, und der Differenzverstärker deaktiviert wird, wenn der Aus gang des Komparators ein Niedrigpegel ist. Dies stellt sicher, daß der Dif ferenzverstärker 200 und der Rest der Schaltung nur aktiviert wird, wenn MR1 und MR2 auf einen Spalt 14 oder 14' stoßen. Das Differenzaus gangssignal V_D von dem Differenzverstärker 200 wird in einen Spitzende tektor (PD) 206 über Leitung 200' wie auch einen Null-Kreuzungs- Detektor (ZD) 208 über Leitungen 200' und 200" eingegeben.

Wenn der Spitzendetektor 206 die Spitzenspannung des Differenzaus gangssignales V_D detektiert, erzeugt dieser einen Impuls auf Signalleitung 206', der über Leitungen 206' und 206''' in die Abtast-Halte-Schaltung1 210 und über Leitungen 206' und 206" in die Abtast-Halte-Schaltung2 214 eingegeben wird. Bei Aufnahme des Ausgangsimpulses von dem Spit zendetektor 206 gibt die Abtast-Halte-Schaltung1 210 den Wert von V_MR1 an dem Eingang zu der Abtast-Halte-Schaltung1, der zu diesem Zeitpunkt V_NIEDRIG ist, auf Signalleitung 210' aus, während die Abtast-Halte- Schaltung2 214 den Wert von V_MR2 an dem Eingang zu der Abtast-Halte- Schaltung2, der zu diesem Zeitpunkt V_HOCH ist, auf Signalleitung 214' ausgibt. Da das Differenzausgangssignal V_D gleich V_MR2-V_MR1 ist, weist an der Spitzenspannung des Differenzausgangssignales V_MR2 einen höheren Wert als V_MR1 auf, und die Spannungsdifferenz zwischen V_MR2 und V_MR1 ist am größten. Somit ist die Ausgangsspannung V_HOCH der Abtast-Halte- Schaltung2 214 auf Signalleitung 214' größer als die Ausgangsspannung V_NIEDRIG der Abtast-Halte-Schaltung1 210 auf. Signalleitung 210'. Die Mit telpunktsspannung V_MIT zwischen V_HOCH und V_NIEDRIG wird an Verbin dungsstelle 220 und Signalleitung 220' mittels eines Widerstandes 216 und Widerstandes 218, die einen Spannungsteiler umfassen, erhalten, wobei Widerstand 216 denselben Wert wie Widerstand 218 aufweist, und wird in den invertierenden Eingang des Komparators 230 über Signallei tung 220' eingegeben.

Anschließend besitzt, wenn der Wert von V_MR2 und V_MR1 an der Überkreu zung gleich wird, das Differenzausgangssignal V_D einen Wert von Null, wodurch der Null-Überkreuzungs-Detektor 208 zu diesem Zeitpunkt auf Signalleitung 208' einen Ausgangsimpuls erzeugt, der auftritt, gut nach dem V_MIT erzeugt worden ist, und der dann an die Abtast- und Halte schaltung3 212 über Signalleitung 208' und an den Takteingang (CLK) des Flipflop (FF) 240 über Signalleitungen 208' und 208" eingegeben wird. An der Überkreuzung aktiviert die vorauslaufende Flanke des Ausgangsim pulses von dem Null-Überkreuzungs-Detektor 208 die Abtast-Halte- Schaltung3 212, um den Wert von V_MR1 an dem Eingang zu der Abtast- Halte-Schaltung3, der zu diesem Zeitpunkt V_CO ist, auf Signalleitung 212' an den nichtinvertierenden Eingang des Komparators 230 auszugeben. Es sei angemerkt, daß, da zu diesem Zeitpunkt der Wert von V_MR1 gleich dem Wert von V_MR2 ist, V_MR2 anstelle von V_MR1 der Signaleingang zu der Abtast- Halte-Schaltung3 auf Signalleitung 204"" innerhalb des Schutzumfanges sein könnte. Jedoch kann gegebenenfalls das Signal V_MR1 direkt in den nichtinvertierenden Eingang des Komparators 230 zugeführt werden, wo durch so der Bedarf für die Abtast-Halte-Schaltung beseitigt wird.

Der Komparator 230 vergleicht den Wert von V_CO mit dem Wert von V_MIT. Wenn der Wert von V_CO größer als der Wert von V_MIT ist, besitzt die Span nung an dem Ausgang des Komparators 230 auf Signalleitung 230' einen hohen Wert, der angibt, daß der Durchgang eines schmalen Spaltes 14 in Fig. 2B durch MR1 und MR2 erfaßt wurde, da ein schmaler Spalt einen Wert von V_CO aufweist, der an dem Überkreuzungspunkt 160" in Fig. 5 höher als der Wert von V_MIT ist. Andernfalls besitzt, wenn der Wert von V_CO kleiner als der Wert von V_MIT ist, die Spannung an dem Ausgang des Kom parators 230 auf Signalleitung 230' einen niedrigen Wert, der angibt, daß der Durchgang eines breiten Spaltes 14' in Fig. 2B durch MR1 und MR2 erfaßt wurde, da ein breiter Spalt einen Wert von V_CO aufweist, der an dem Überkreuzungspunkt 160' in Fig. 4 niedriger als der Wert von V_MIT ist. Die Spannung an dem Ausgang des Komparators 230 wird in den Datenein gang (D') des Flip-Flop 240 über Signalleitung 230' eingegeben.

Die vorauslaufende Flanke des Ausgangsimpulses von dem Null-Über kreuzungs-Detektor 208 aktiviert auch das Flip-Flop 240, um die an dem Dateneingang (D') des Flip-Flop auf Signalleitung 230' auftretende Span nung als V_AUS an dem Q-Ausgang des Flip-Flop auf Signalleitung 240' auszugeben. Ein niedriger Wert der Spannung auf Signalleitung 230' zu dem Flipflop 240 bewirkt, daß der Flipflopausgang V_AUS eine niedrige Spannung aufweist, während ein hoher Wert der Spannung auf Leitung 230' zu dem Flipflop bewirkt, daß der Flipflopausgang V_AUS eine hohe Spannung aufweist. Diese beiden verschiedenen Spannungswerte können beispielhaft Binärwerten von "0" und "1" zugewiesen werden, die angeben, ob der Durchgang eines breiten Spaltes 14' oder eines schmalen Spaltes 14 durch MR1 und MR2 erfaßt wurde.

Ein Beispiel eines Ausgangs des Flipflops 240 auf Signalleitung 240', der mit einem Geberrad erzeugt wurde, das aus sechs Zähnen und sechs Spalten bestand und ein gewünschtes 3X-Geberradformat gemäß der vor liegenden Erfindung simulierte, ist in den Fig. 7A, 7B und 7C dargestellt.

Fig. 1B ist in Fig. 7A aus Gründen der Übersichtlichkeit wiederholt. Fig. 7B zeigt das Geberrad 10' (dies ist das tatsächliche Geberrad) mit drei schmalen Spalten 14" und drei breiten Spalten 14"" mit jeweils sechs Zähnen 13 dazwischen. Die Linien 415 zeigen, wo das Zentrum 15 der schmalen Spalte 14", wie in Fig. 7C gezeigt ist, die ansteigenden Flanken 412'a des Ausganges V_AUS von dem Flipflop 240 bestimmt, während Linien 417 zeigen, wo das Zentrum 15' der breiten Spalte 14"" die abfallenden Flanken 412'b des Ausganges V_AUS von dem Flipflop bestimmt. Die anstei genden Flanken 412'a und abfallenden Flanken 412'b definieren das Si gnalmuster 426''', 414' des Ausganges des Flipflops 240 V_AUS auf Signal leitung 240'. Ein Vergleich der Fig. 7A und 7C zeigt, daß sie identisch sind, wobei Fig. 7C die ansteigenden und abfallenden Zahnflanken eines gewünschten Geberrades zeigt, das von dem tatsächlichen Geberrad si muliert ist. Somit simuliert das gebrauchte Geberrad mit 2n Zähnen und 2n Spalten mit zwei charakteristischen aufeinanderfolgenden Breiten ein nX-Geberrad, wobei Luftspalt- und Temperaturänderungen berücksichtigt sind. Es sei angemerkt, daß während hier ein Flipflop beschrieben worden ist, um zwischen den beiden unterschiedlichen Spannungsausgängen (an Zahn- oder Spaltzentren) zu schalten, beliebige analoge bistabile Elektro nikvorrichtungen ausreichen.

Fig. 8 zeigt beispielhaft das Decodierungskonzept von Fig. 6 angewendet auf den Durchgang eines breiten Spaltes 14' eines sich drehenden Geber rades 10. Fig. 8 zeigt die Änderung der MR-Widerstände von MR1 mit Li nie 120''', MR2 mit Linie 130''' und MR2-MR1 mit Linie 140''' an Dia gramm 150''' gemäß einer Widerstandsskala 100''' auf der linken Seite des Diagrammes in Abhängigkeit von dem Kurbelwinkel 102''', der an dem Diagramm unten aufgetragen ist, wie auch die Änderung der Signalaus gänge von MR1 mit Linie 120''', MR2 mit Linie 130''' und MR2-MR1 mit Linie 140''' gemäß einer Spannungsskala 104''' auf der rechten Seite des Diagrammes in Abhängigkeit von dem Kurbelwinkel 102''', der unten an dem Diagramm aufgetragen ist, wenn ein breiter Spalt 14 an dem diffe rentiellen sequentiellen Sensor 50 vorbeiläuft, während sich das Geberrad 10, das an einer Kurbelwelle befestigt ist, bei diesem Beispiel in Richtung eines zunehmenden Kurbelwellenwinkels (Kurbelwinkels) dreht. Linie 140''' stellt das Differenzausgangssignal V_D bezüglich der Spannungsskala 104''' dar. Wenn der differentielle sequentielle Sensor 50 und der Spalt 14 wie in Fig. 3 gezeigt ausgerichtet sind, ist der Widerstand von MR1 gleich dem Widerstand von MR2, wodurch bewirkt wird, daß das Ausgangssignal von MR1 auch gleich dem Ausgangssignal von MR2 ist, wodurch ein Überkreuzungspunkt 160''' in Fig. 8 von Linie 120''' und Linie 130''' für die Widerstände und Signale wie auch ein Null-Überkreuzungs-Punkt 162''' auf Linie 140''' für das Differenzausgangssignal V_D erzeugt wird, wobei zu diesem Zeitpunkt MR1 und MR2 von dem Zentrum des Spaltes 14' glei chermaßen beabstandet sind und dadurch das Zentrum des Spaltes defi nieren, das durch die gestrichelte Linie 110''' dargestellt ist. Das Dia gramm 150''' wird wie vorher für Fig. 3 erläutert hergestellt.

In Fig. 8 stellt V_EIN die Größe einer voreingestellten vorbestimmten Span nung dar, die an den Komparator 202 von Fig. 6 als eine Hysterese ange legt wird, wodurch bewirkt wird, daß das Ausgangssignal des Kompara tors auf Leitung 202' auf einen Hochpegel schaltet, wenn V_MR2 V_MR1 um die Größe der Hysterese an Punkt 140a''' überschreitet. V_AUS stellt die Größe der voreingestellten vorbestimmten Spannung dar, die an den Komparator 202 von Fig. 6 als eine Hysterese angelegt ist, wodurch be wirkt wird, daß das Ausgangssignal des Komparators auf Leitung 202' auf einen Niedrigpegel schaltet, wenn V_MR1 V_MR2 um die Größe der Hysterese an Punkt 140b''' überschreitet. Die Spitzenspannung des Differenzaus gangssignales V_D, das durch den Spitzendetektor 206 von Fig. 6 detektiert wird, ist als V_SPITZE an Leitung 112''' bezeichnet. Aus Fig. 8 kann gesehen werden, daß der Wert von V_CO, die Überkreuzungsspannung, kleiner als der Wert von V_MIT, der Mittelpunktsspannung, an der Spitze des Diffe renzausgangssignales V_D ist. Somit besitzt die Spannung an dem Ausgang des Komparators 230 in Fig. 6 einen niedrigen Wert und daher gibt das Flipflop 240 eine niedrige Spannung aus, die angibt, daß der Durchgang eines breiten Spaltes 14' durch MR1 und MR2 erfaßt wurde, und be stimmt die abfallende Flanke eines Zahnes eines 3X-Geberrades und defi niert den Spalt eines 3X-Geberrades, wie vorher erläutert wurde.

Es sei angemerkt, daß, während Magnetwiderstände (MR's) in der vorher gehenden detaillierten Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielhaft dargestellt wurden, andere analo ge Erfassungselemente, wie beispielsweise Hallelemente verwendet werden können, wobei die Klasse derartiger Sensoren als magnetostatische Ele mente beschrieben wird.

Fachleute können die oben beschriebene bevorzugte Ausführungsform ändern oder modifizieren. Eine derartige Änderung oder Modifikation kann ohne Abweichung vom Schutzumfang der Erfindung ausgeführt werden, der nur durch die angefügten Ansprüche begrenzt ist.

Claims

1. Vorrichtung zur Detektion einer Drehstellung unter Verwendung ei nes gewünschten Geberrades (410), das von einem tatsächlichen Ge berrad (10) simuliert wird, mit:
einem differentiellen Sensor (50) mit einem ersten magnetostati schen Element (MR1) und einem zweiten magnetostatischen Element (MR2), das auf das erste magnetostatische Element abgestimmt ist;
Magnetfeldmitteln (56) zur Vormagnetisierung des differentiellen Sensors;
einem tatsächlichen Geberrad mit 2n Spalten und 2n Zähnen, die um den Umfang in einem sich seriell wiederholenden Muster eines schmalen Spaltes (14) gefolgt durch einen breiten Spalt (14') ange ordnet sind, wobei das Geberrad bezüglich des differentiellen Sensors drehbar angeordnet ist, wobei die ersten und zweiten magnetostati schen Elemente bezüglich des Geberrades um den Umfang beabstan det sind;
Stromquellenmitteln (72, 74'), die mit dem differentiellen Sensor verbunden sind, um erste bzw. zweite Spannungen (V_MR1, V_MR2) von jedem der ersten und zweiten magnetostatischen Elemente in Ansprechen auf jeden Spalt der 2n Spalte zu schaffen, die aufeinan derfolgend an dem differentiellen Sensor vorbeilaufen; und
Signalverarbeitungsschaltungsmitteln (80), die mit dem differenti ellen Sensor verbunden sind, um zwei verschiedene Spannungsaus gänge in Ansprechen auf erste und zweite Spannungen zu schaffen, wobei ein erster charakteristischer Spannungsausgang (414') zwi schen Zentren eines breiten Spaltes und eines nächsten seriell be nachbarten schmalen Spaltes gebildet wird, und wobei ein zweiter charakteristischer Spannungsausgang (426''') zwischen Zentren des seriell benachbarten schmalen Spaltes und eines nächsten seriell be nachbarten breiten Spaltes gebildet wird;
wobei die Stromquellenmittel für jedes der ersten und zweiten magnetostatischen Elemente abgestimmte Ströme liefern, und wobei das Magnetfeldmittel für jedes der erste und zweiten magnetostati schen Elemente abgestimmte Magnetfelder zur Vormagnetisierung vorsieht; und
wobei ein gewünschtes Geberrad (410) mit n Spalten und n Zäh nen von den zwei charakteristischen Spannungsausgängen simuliert wird, wobei jeder Zahn des gewünschten Geberrades jedem ersten charakteristischen Spannungsausgang zugeordnet ist und jeder Spalt des gewünschten Geberrades jedem zweiten charakteristischen Spannungsausgang zugeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Signalverarbeitungsmittel (80) umfaßt:
Differenzverstärkermittel (200) zur Umwandlung der ersten und zweiten Spannungen (V_MR1, V_MR2) in ein Differenzausgangssignal (V_D);
Spitzendetektionsmittel (206) zur Detektion einer Spitzenspan nung des Differenzausgangssignales;
erste Abtastmittel (214, 210) zur Abtastung der ersten und zwei ten Spannungen in Ansprechen auf das Spitzendetektionsmittel, das die Spitzenspannung detektiert, um dadurch eine abgetastete erste Spannung der ersten Spannung und eine abgetastete zweite Span nung der zweiten Spannung zu schaffen;
Mittel (220) zur Bestimmung einer Mittelpunktsspannung (V_MT) zwischen der abgetasteten ersten Spannung und der abgetasteten zweiten Spannung;
Null-Detektions-Mittel (208) zur Detektion einer Nullspannung des Differenzausgangssignales;
zweite Abtastmittel (212) zur Abtastung zumindest einer der er sten und zweiten Spannungen in Ansprechen auf das Null-Detek tions-Mittel, das die Nullspannung detektiert, um dadurch eine Überkreuzungsspannung zu detektieren;
Komparatormittel (230) zum Vergleichen der Mittelpunktsspan nung mit der Überkreuzungsspannung und zur Lieferung der beiden verschiedenen Spannungsausgänge, wobei, wenn ein schmaler Spalt an dem differentiellen Sensor vorbeiläuft, die Überkreuzungsspan nung die Mittelpunktsspannung überschreitet, und wobei, wenn ein breiter Spalt an dem differentiellen Sensor vorbeiläuft, die Mittel punktsspannung die Überkreuzungsspannung überschreitet; und
bistabile Mittel (240), um in Ansprechen auf das Komparatormit tel (230) den ersten charakteristischen Spannungsausgang (414') zwischen Zentren eines breiten Spaltes und eines nächsten, seriell benachbarten schmalen Spaltes und den zweiten charakteristischen Spannungsausgang (426''') zwischen Zentren des seriell benachbar ten, schmalen Spaltes und eines nächsten, seriell benachbarten breiten Spaltes zu bilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei das Signalverarbeitungsmittel (80) ferner Mittel umfaßt, um das Differenzverstärkermittel (200) in Ansprechen auf einen Durchgang jedes Spaltes bezüglich des diffe rentiellen Sensors selektiv zu aktivieren.

4. Vorrichtung zur Detektion einer Drehstellung unter Verwendung ei nes gewünschten Geberrades, das von einem tatsächlichen Geberrad simuliert wird, mit:
einem differentiellen Sensor (50) mit einem ersten magnetostati schen Element (MR1) und einem zweiten magnetostatischen Element (MR2), das auf das erste magnetostatische Element abgestimmt ist;
Magnetfeldmitteln (56) zur Vormagnetisierung des differentiellen Sensors;
einem tatsächlichen Geberrad (10) mit 2n Spalten und 2n Zäh nen, die in einem sich seriell wiederholenden Muster eines schmalen Zahnes (12) gefolgt durch einen breiten Zahn (12') um den Umfang herum angeordnet sind, wobei das Geberrad in bezug auf den diffe rentiellen Sensor drehbar angeordnet ist, und wobei die ersten und zweiten magnetostatischen Elemente bezüglich des Geberrades um den Umfang beabstandet sind;
Stromquellenmitteln (72, 74), die mit dem differentiellen Sensor verbunden sind, um erste bzw. zweite Spannungen von jedem der er sten und zweiten magnetostatischen Elemente in Ansprechen auf je den Zahn der 2n Zähne zu bilden, die nacheinander an dem differen tiellen Sensor vorbeilaufen; und
Signalverarbeitungsschaltungsmitteln (80), die mit dem differenti ellen Sensor verbunden sind, um zwei verschiedene Spannungsaus gänge in Ansprechen auf die ersten und zweiten Spannungen zu bil den, wobei ein erster charakteristischer Spannungsausgang (414') zwischen Zentren eines breiten Zahnes und eines nächsten, seriell benachbarten schmalen Zahnes gebildet wird, und wobei ein zweiter charakteristischer Spannungsausgang (426''') zwischen Zentren des seriell benachbarten, schmalen Zahnes und eines nächsten, seriell benachbarten breiten Zahnes gebildet wird;
wobei das Stromquellenmittel abgestimmte Ströme an jedes der ersten und zweiten magnetostatischen Elemente liefert; und wobei das Magnetfeldmittel abgestimmte Magnetfelder zur Vormagnetisie rung an jedes der ersten und zweiten magnetostatischen Elemente liefert; und
wobei ein gewünschtes Geberrad (410) mit n Spalten und n Zäh nen von den beiden charakteristischen Spannungsausgängen simu liert wird, wobei jeder Zahn des gewünschten Geberrades jedem er sten charakteristischen Spannungsausgang zugeordnet ist, und jeder Spalt des gewünschten Geberrades jedem zweiten charakteristischen Spannungsausgang zugeordnet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, wobei das Signalverarbeitungsmittel (80) umfaßt:
Differenzverstärkermittel (200) zur Umwandlung der ersten und zweiten Spannungen in ein Differenzausgangssignal V_D;
Spitzendetektionsmittel (206) zur Detektion einer Spitzenspan nung des Differenzausgangssignales;
erste Abtastmittel (214, 210) zur Abtastung der ersten und zwei ten Spannungen in Ansprechen auf das Spitzendetektionsmittel, das die Spitzenspannung detektiert, um dadurch eine abgetastete erste Spannung der ersten Spannung und eine abgetastete zweite Span nung der zweiten Spannung zu bilden;
Mittel (220) zur Bestimmung einer Mittelpunktsspannung (V_MT) zwischen der abgetasteten ersten Spannung und der abgetasteten zweiten Spannung;
Null-Detektions-Mittel (208) zur Detektion einer Nullspannung des Differenzausgangssignales;
zweite Abtastmittel (212) zur Abtastung zumindest einer der er sten und zweiten Spannungen in Ansprechen auf das Null- Detektions-Mittel, das die Nullspannung detektiert, um dadurch eine Überkreuzungsspannung zu detektieren;
Komparatormittel (230) zum Vergleich der Mittelpunktsspannung mit der Überkreuzungsspannung und zur Bildung der beiden ver schiedenen Spannungsausgänge, wobei, wenn ein schmaler Zahn an dem differentiellen Sensor vorbeiläuft, die Überkreuzungsspannung die Mittelpunktsspannung überschreitet, und wobei, wenn ein breiter Zahn an dem differentiellen Sensor vorbeiläuft, die Mittelpunkts spannung die Überkreuzungsspannung überschreitet; und
bistabile Mittel (240), um in Ansprechen auf das Komparatormit tel den ersten charakteristischen Spannungsausgang (414') zwischen Zentren eines breiten Zahnes und eines nächsten, seriell benachbar ten schmalen Zahnes und den zweiten charakteristischen Span nungsausgang (426''') zwischen Zentren des seriell benachbarten, schmalen Zahnes und eines nächsten, seriell benachbarten breiten Zahnes zu bilden.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Signalverarbeitungsmittel (80) ferner Mittel umfaßt, um das Differenzverstärkermittel (200) in Ansprechen auf einen Durchgang jedes Spaltes bezüglich des diffe rentiellen Sensors selektiv zu aktivieren.

7. Verfahren zur Detektion einer Drehstellung unter Verwendung eines gewünschten Geberrades mit n Spalten und n Zähnen, die von einem tatsächlichen Geberrad mit 2n Spalten und 2n Zähnen simuliert wird, wobei die 2n Spalte in einem sich seriell wiederholenden Muster eines breiten Zahnes (12') gefolgt durch einen schmalen Zahn (12) um den Umfang herum angeordnet sind, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
Erzeugen einer ersten Spannung (V_MR1) in Ansprechen auf einen Durchgang eines Zahnes eines Geberrades über einen ersten vorbe stimmten Ort;
Erzeugen einer zweiten Spannung (V_MR2) in Ansprechen auf ei nen Durchgang des Zahnes über einen zweiten vorbestimmten Ort;
Umwandeln der ersten und zweiten Spannungen in ein Diffe renzausgangssignal (V_D);
Detektion einer Spitzenspannung des Differenzausgangssignales;
Abtasten der ersten und zweiten Spannungen in Ansprechen auf eine Detektion der Spitzenspannung, um dadurch eine abgetastete erste Spannung der ersten Spannung oder eine abgetastete zweite Spannung der zweiten Spannung zu bilden und dadurch zwischen diesen eine Mittelpunktsspannung (V_MT) zu bilden;
Detektion einer Nullspannung des Differenzausgangssignales;
Abtasten zumindest einer der ersten und zweiten Spannungen in Ansprechen auf eine Detektion der Nullspannung, um dadurch eine Überkreuzungsspannung zu detektieren;
Vergleichen der Mittelpunktsspannung mit der Überkreuzungs spannung; und
Erzeugen zweier verschiedener Spannungsausgänge (414', 426''') in Ansprechen auf den Vergleichsschritt, wobei ein erster charakteri stischer Spannungsausgang zwischen Zentren eines breiten Zahnes und eines nächsten, seriell benachbarten schmalen Zahnes vorgese hen wird, und wobei ein zweiter charakteristischer Spannungsaus gang zwischen Zentren des seriell benachbarten schmalen Zahnes und eines nächsten, seriell benachbarten breiten Zahnes geschaffen wird;
wobei, wenn ein schmaler Zahn an den ersten und zweiten vorbe stimmten Orten vorbeiläuft, die Überkreuzungsspannung die Mittel punktsspannung überschreitet, und wobei, wenn ein breiter Zahn an den ersten und zweiten vorbestimmten Orten vorbeiläuft, die Mittel punktsspannung die Überkreuzungsspannung überschreitet.

8. Verfahren zur Detektion einer Drehstellung unter Verwendung eines gewünschten Geberrades mit n Spalten und n Zähnen, das von ei nem tatsächlichen Geberrad mit 2n Spalten und 2n Zähnen simuliert wird, wobei die 2n Spalte in einem sich seriell wiederholenden Muster eines breiten Spaltes (14') gefolgt durch einen schmalen Spalt (14) um den Umfang herum angeordnet sind, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
Erzeugen einer ersten Spannung (V_MR1) in Ansprechen auf einen Durchgang eines Spaltes eines Geberrades über einen ersten vorbe stimmten Ort;
Erzeugen einer zweiten Spannung (V_MR2) in Ansprechen auf ei nen Durchgang des Spaltes über einen zweiten vorbestimmten Ort;
Umwandeln der ersten und zweiten Spannung in ein Diffe renzausgangssignal (V_D);
Detektion einer Spitzenspannung des Differenzausgangssignales;
Abtasten der ersten und zweiten Spannungen in Ansprechen auf eine Detektion der Spitzenspannung, um dadurch eine abgetastete erste Spannung der ersten Spannung und eine abgetastete zweite Spannung der zweiten Spannung zu bilden und dadurch zwischen diesen eine Mittelpunktsspannung (V_MT) zu bilden;
Detektion einer Nullspannung des Differenzausgangssignales;
Abtasten zumindest einer der ersten und zweiten Spannungen in Ansprechen auf eine Detektion der Nullspannung, um dadurch eine Überkreuzungsspannung zu detektieren;
Vergleichen der Mittelpunktsspannung mit der Überkreuzungs spannung; und
Erzeugen zweier verschiedener Spannungsausgänge (414', 426''') in Ansprechen auf den Vergleichsschritt, wobei ein erster charakteri stischer Spannungsausgang zwischen Zentren eines breiten Spaltes und eines nächsten, seriell benachbarten schmalen Spaltes geschaf fen wird, und wobei ein zweiter charakteristischer Spannungsaus gang zwischen Zentren des seriell benachbarten schmalen Spaltes und eines nächsten, seriell benachbarten breiten Spaltes geschaffen wird;
wobei, wenn ein schmaler Spalt an den ersten und zweiten vorbe stimmten Orten vorbeiläuft, die Überkreuzungsspannung die Mittel punktsspannung überschreitet, und wobei, wenn ein breiter Spalt an den ersten und zweiten vorbestimmten Orten vorbeiläuft, die Mittel punktsspannung die Überkreuzungsspannung überschreitet.