DE102007026220B4

DE102007026220B4 - Sensoranordnung, Messsystem und Messverfahren

Info

Publication number: DE102007026220B4
Application number: DE102007026220.7A
Authority: DE
Inventors: Josef Janisch; Kurt Riedmüller
Original assignee: Austriamicrosystems AG
Current assignee: Ams Osram AG
Priority date: 2007-06-05
Filing date: 2007-06-05
Publication date: 2020-12-10
Anticipated expiration: 2027-06-06
Also published as: DE102007026220A1; WO2008148698A1

Abstract

Sensoranordnung zur Verwendung mit einer sektorenförmig magnetisierten Magnetquelle (MAG) mit einer Polpaarzahl, die Sensoranordnung aufweisend- einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Magnetfeldsensor (MS1, MS2, MS3, MS4), die entlang eines kreisförmigen Umfangs (CIR) angeordnet sind und jeweils eingerichtet sind, ein Sensorsignal (H1, H2, H3, H4) in Abhängigkeit einer magnetischen Feldintensität abzugeben;- eine mit den Magnetfeldsensoren (MS1, MS2, MS3, MS4) gekoppelte Auswahleinrichtung (SEL), die einen Steuereingang (CIN) zur Zuführung eines der Polpaarzahl entsprechenden Steuersignals aufweist und eingerichtet ist zum Ableiten eines ersten und eines zweiten Zwischensignals (OPP, ADJ) als Funktion von wenigstens zwei ausgewählten Sensorsignalen aus den von den Magnetfeldsensoren (MS1, MS2, MS3, MS4) abgegebenen Sensorsignalen (H1, H2, H3, H4), die wenigstens zwei Sensorsignale ausgewählt in Abhängigkeit des der Polpaarzahl entsprechenden Steuersignals; und- eine mit der Auswahleinrichtung (SEL) gekoppelte Auswerteeinrichtung (EV), die eingerichtet ist zum Ermitteln eines Drehwinkels (Φ) als Funktion des ersten und zweiten Zwischensignals (OPP, ADJ) und des der Polpaarzahl entsprechenden Steuersignals.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoranordnung zur Verwendung mit einer sektorenförmig magnetisierten Magnetquelle, ein Messsystem sowie ein Messverfahren.
Sensoranordnungen, welche Magnetfeldsensoren zur Messung einer magnetischen Feldintensität umfassen, können benutzt werden, um eine winkelmäßige Abweichung einer Magnetquelle in Bezug auf die Position oder Ausrichtung der Magnetfeldsensoren zu bestimmen. Als Magnetquellen werden dabei vielfach diametral magnetisierte und drehbar gelagerte Magnetquellen verwendet.
Die Magnetfeldsensoren können dabei beispielsweise entlang eines kreisförmigen Umfangs angeordnet sein und über diesen Umfang Sensorsignale bereitstellen, die ungefähr eine sinusförmige Kurve bilden, abhängig von der Position und der Ausrichtung der Magnetquelle. Bei einem diametral magnetisierten Magneten lassen sich beispielsweise Sensorsignale von Magnetfeldsensoren auswerten, die in Bezug auf den kreisförmigen Umfang ungefähr in einem rechten Winkel angeordnet sind. Auf diese Weise lässt sich anhand der gemessenen Sensorsignale ein Drehwinkel der Magnetquelle innerhalb einer vollen Umdrehung von 360° bestimmen.
Der so ermittelte Drehwinkel wird üblicherweise als binär kodiertes Signal mit einer bestimmten Auflösung bereitgestellt.
In einigen Anwendungsfällen kann es jedoch ausreichend sein, einen Drehwinkel einer Magnetquelle in einem Teilbereich einer vollen Umdrehung, beispielsweise in einem Winkelsegment, zu bestimmen. Da eine Ermittlung des Drehwinkels aber üblicherweise mit einer Auflösung durchgeführt wird, welche auf eine volle Umdrehung bezogen ist, ist die relative Auflösung, bezogen auf den kleineren Winkelbereich, reduziert. Anders ausgedrückt wird nicht die volle digitale Auflösung bei der Bereitstellung des digitalen Winkelwerts genutzt.
Um die Auflösung der Sensoranordnung zu erhöhen, kann beispielsweise die Anzahl der Magnetfeldsensoren vergrößert werden. Alternativ kann, um die relative Auflösung in einem Winkelbereich an eine Auflösung für eine volle Umdrehung anzupassen, auch eine Wortbreite des digital bereitgestellten Winkelwerts erhöht werden. Dies erhöht aber den Aufwand der Sensoranordnung. Ferner wäre eine derartig angepasste Sensoranordnung jeweils auf einen vorbestimmten Winkelbereich festgelegt.
Das Dokument EP 1 014 039 A1 zeigt einen Magnetfeld-Encoder mit vier Magnetfeldsensoren, die mit gleichem Abstand auf einem kreisförmigen Umfang angeordnet sind. Aus den vier Signalen der Magnetfeldsensoren wird ein Drehwinkel einer diametral magnetisierten Magnetquelle bestimmt.
Im Dokument US 4 668 914 A ist ein ähnlicher Magnetfeld-Encoder gezeigt, der acht Magnetfeldsensoren aufweist, deren Signale über einen Multiplexer zusammengeführt werden, um daraus einen Winkelwert zu bestimmen.
Das Dokument US 4 495 464 A zeigt eine weitere Anordnung mit acht Magnetfeldsensoren, die für eine Bestimmung einer Drehgeschwindigkeit verwendet werden.
Das Dokument US 6 433 536 B1 zeigt eine Sensoranordnung mit mehreren kreisförmig angeordneten Magnetfeldsensoren, welche das Magnetfeld einer sektorenförmig magnetisierten Magnetfeldquelle detektieren. Ein Rotationswinkel wird anhand einer vorbestimmten Funktion aus den Sensorsignalen bestimmt, wobei diese Funktion die Anzahl der magnetischen Pole bzw. Sektoren der Magnetfeldquelle berücksichtigt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Sensoranordnung und ein Messsystem anzugeben, mit denen sich ein Drehwinkel einer Magnetquelle mit hoher Auflösung ermitteln lässt. Es ist auch Aufgabe der Erfindung, ein Messverfahren anzugeben, mit dem sich ein Drehwinkel einer Magnetquelle mit hoher Auflösung ermitteln lässt.
Diese Aufgabe wird mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Im der folgenden Beschreibung ist der verwendete Begriff einer Magnetquelle als Quelle eines Magnetfelds beziehungsweise als Magnetfeldquelle zu verstehen, von der ein Magnetfeld ausgeht beziehungsweise erzeugt wird.
Eine beispielhafte Ausführungsform einer Sensoranordnung ist zur Verwendung mit einer sektorförmig magnetisierten Magnetquelle mit einer Polpaarzahl vorgesehen. Die Sensoranordnung weist einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Magnetfeldsensor auf, die entlang eines kreisförmigen Umfangs angeordnet sind. Die Magnetfeldsensoren sind jeweils dazu eingerichtet, ein Sensorsignal in Abhängigkeit einer magnetischen Feldintensitat abzugeben, welche insbesondere von der sektorenförmig magnetisierten Magnetquelle bewirkt wird. Eine Auswahleinrichtung ist mit den Magnetfeldsensoren gekoppelt und eingerichtet zum Ableiten eines ersten und eines zweiten Zwischensignals als Funktion von wenigstens zwei ausgewählten Sensorsignalen aus den von den Magnetfeldsensoren abgegebenen Sensorsignalen. Dabei sind die wenigstens zwei Sensorsignale in Abhängigkeit der Polpaarzahl der Magnetquelle ausgewählt. Die Sensoranordnung weist ferner eine Auswerteeinrichtung auf, die mit der Auswahleinrichtung gekoppelt und eingerichtet ist zum Ermitteln eines Drehwinkels als Funktion des ersten und zweiten Zwischensignals und der Polpaarzahl.
Durch die Verwendung einer sektorenförmig magnetisierten Magnetquelle, welche eine bestimmte Anzahl von Polpaaren, das heißt eine bestimmte Polpaarzahl aufweist, der speziellen Ausgestaltung der Sensoranordnung bezüglich der Magnetfeldsensoren und der Auswahlmöglichkeit der von den Magnetfeldsensoren abgegebenen Sensorsignale kann ein Winkelwert beziehungsweise ein Drehwinkel der Magnetquelle für einen von der Polpaarzahl abhängigen Winkelbereich mit hoher Auflösung bestimmt werden.
Beispielsweise sind die Magnetfeldsensoren in einem Kreissegment entlang des kreisförmigen Umfangs mit einem jeweiligen Winkelabstand von im Wesentlichen 45° angeordnet. Durch entsprechende Auswahl und Kombination der von den Magnetfeldsensoren abgegebenen Sensorsignale kann mit der Sensoranordnung für beliebige Magnetquellen mit jeweils unterschiedlichen Polpaarzahlen ein an die jeweilige Polpaarzahl angepasster Drehwinkel der jeweiligen Magnetquelle bestimmt werden.
Die Sensoranordnung lässt sich sowohl mit einer Magnetquelle mit einer Polpaarzahl von 1, das heißt mit einem diametral magnetisierten Magneten, als auch mit Magnetquellen mit Polpaarzahlen größer als 1 verwenden, die mehr als zwei magnetische Sektoren aufweisen. In dem letztgenannten Fall lasst sich mit der Sensoranordnung ein Drehwinkel in einem durch die Polpaarzahl bestimmten Winkelbereich bestimmen. Die Sensoranordnung kann somit in einfacher Weise an verschiedene Winkelbereiche beziehungsweise verschiedene Polpaarzahlen angepasst werden.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Sensoranordnung zusatzlich einen fünften, einen sechsten, einen siebten und einen achten Magnetfeldsensor auf, die gemeinsam mit dem ersten, zweiten, dritten und vierten Magnetfeldsensor gleichmäßig entlang des kreisförmigen Umfangs angeordnet sind. Anders ausgedrückt weisen der erste bis achte Magnetfeldsensor jeweils einen Zwischenwinkelabstand von im Wesentlichen 45° auf. Auch der fünfte bis achte Magnetfeldsensor sind eingerichtet, ein Sensorsignal in Abhängigkeit einer magnetischen Feldintensität abzugeben. Dementsprechend ist die Auswahleinrichtung zum Ableiten des ersten und zweiten Zwischensignals auch mit dem fünften, sechsten, siebten und achten Magnetfeldsensor gekoppelt. Durch die weiteren Magnetfeldsensoren kann für bestimmte Polpaarzahlen die Genauigkeit bei der Bestimmung des Drehwinkels zusatzlich verbessert werden.
In einem Ausführungsbeispiel eines Messsystems umfasst dieses einen Satz von wenigstens vier, beispielsweise aber auch acht Magnetfeldsensoren, die entlang eines kreisförmigen Umfangs angeordnet sind und jeweils eingerichtet sind, ein Sensorsignal in Abhängigkeit einer magnetischen Feldintensität abzugeben. Ferner ist in dem System eine sektorenformig magnetisierte Magnetquelle vorgesehen, welche eine Polpaarzahl aufweist und über dem kreisförmigen Umfang drehbar gelagert ist. Das Messsystem umfasst ferner ein Berechnungsmittel, das eingerichtet ist, wenigstens zwei Sensorsignale aus den von den Magnetfeldsensoren abgegebenen Sensorsignalen in Abhangigkeit der Polpaarzahl auszuwählen und einen Drehwinkel der Magnetquelle als Funktion der Polpaarzahl und der wenigstens zwei ausgewählten Sensorsignale zu bestimmen. Beispielsweise sind die Magnetfeldsensoren gleichmäßig entlang des kreisförmigen Umfangs angeordnet.
In dem Messsystem kann ein Drehwinkel der Magnetquelle in einem durch die Polpaarzahl bestimmten Winkelbereich mit hoher Genauigkeit bestimmt werden.
Das Ermitteln des Drehwinkels kann in der Sensoranordnung und in dem Messsystem mittels einer Winkelfunktion aus den ausgewählten Sensorsignalen beziehungsweise den Zwischensignalen erfolgen. Ferner können Divisionsmittel zum Teilen durch die Polpaarzahl für das Ermitteln des Drehwinkels vorgesehen sein.
In einem Ausführungsbeispiel für das Messverfahren werden ein erster, ein zweiter, ein dritter und ein vierter Magnetfeldsensor bereitgestellt, die entlang eines kreisförmigen Umfangs angeordnet sind und jeweils ein Sensorsignal in Abhängigkeit einer magnetischen Feldintensitat abgeben. Ferner wird eine sektorenformig magnetisierte Magnetquelle bereitgestellt, welche eine Polpaarzahl aufweist und über dem kreisförmigen Umfang drehbar gelagert ist. In Abhängigkeit der Polpaarzahl werden aus den abgegebenen Sensorsignalen wenigstens zwei Sensorsignale ausgewählt. Ein Drehwinkel der Magnetquelle wird als Funktion der ausgewählten Sensorsignale und der Polpaarzahl ermittelt.
Die Magnetquelle mit der Polpaarzahl lasst sich entsprechend eines gewünschten Winkelbereichs auswählen, für den ein Drehwinkel der Magnetquelle bestimmt werden soll. Dementsprechend werden in Abhängigkeit der gewählten Polpaarzahl der Magnetquelle entsprechende Sensorsignale von den Magnetfeldsensoren für eine Weiterverarbeitung ausgewählt. Somit lässt sich der Drehwinkel individuell angepasst an die Polpaarzahl mit einer hohen Auflösung bestimmen. Im Vergleich zu einer diametral magnetisierten Magnetquelle mit einer Polpaarzahl von 1 ergibt sich bei einer Magnetquelle, welche eine Polpaarzahl großer als 1 aufweist, bei gleicher Drehgeschwindigkeit ein sinusförmiger Verlauf der Magnetfeldintensität an einem der Magnetfeldsensoren mit einer der Polpaarzahl entsprechend hoheren Frequenz. Anders ausgedrückt resultiert ein mechanischer Drehwinkel der Magnetquelle in einem der Polpaarzahl entsprechend höheren elektrischen Winkel an dem Magnetfeldsensor.
Beispielsweise werden die Sensorsignale derart ausgewählt, dass diese einen elektrischen Winkelabstand von im Wesentlichen 90° zueinander aufweisen. Über entsprechende trigonometrische Beziehungen kann der Drehwinkel beispielsweise über eine Winkelfunktion wie etwa eine inverse Tangens- oder eine Arkustangensfunktion ermittelt werden. Dementsprechend lassen sich auch für verschiedene Polpaarzahlen jeweils diejenigen Magnetfeldsensoren bestimmen beziehungsweise auswählen, welche geeignet sind, Sensorsignale mit dem elektrischen Winkelabstand von im Wesentlichen 90° abzugeben.
Auch in dem Messverfahren können beispielsweise acht gleichmäßig über den Kreisumfang verteilte Magnetfeldsensoren vorgesehen werden, deren Sensorsignale zur Ermittlung des Drehwinkels herangezogen werden können.
Im Folgenden wird die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen anhand der Figuren näher erläutert. Funktions- beziehungsweise wirkungsgleiche Elemente tragen dabei gleiche Bezugszeichen.
Es zeigen:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung,
3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung,
4 ein beispielhaftes Diagramm mit Vektoren von Zwischensignalen zur Berechnung des Drehwinkels,
5 ein beispielhaftes Diagramm für Verläufe von Sensorsignalen für verschiedene Polpaarzahlen,
6 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Magnetquelle mit entsprechend angeordneten Magnetfeldsensoren und
7 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Magnetquelle mit entsprechend angeordneten Magnetfeldsensoren.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung, die sich mit einer hier nicht gezeigten sektorenförmig magnetisierten Magnetquelle verwenden lässt. Die Sensoranordnung weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Satz von acht Magnetfeldsensoren MS1 bis MS8 sowie eine Auswahleinrichtung SEL auf, die eingangsseitig mit den Magnetfeldsensoren MS1 bis MS8 und ausgangsseitig mit einer Auswerteschaltung EV gekoppelt ist. Von den Magnetfeldsensoren MS1 bis MS8, die beispielsweise jeweils einen Hall-Sensor aufweisen, werden im Betrieb jeweilige Sensorsignale H1 bis H8 abgegeben, deren Wert von einer magnetischen Feldintensität an der Position des Magnetfeldsensors abhängt.
Die Magnetfeldsensoren MS1 bis MS8 sind gleichmäßig entlang eines kreisförmigen Umfangs CIR angeordnet, sodass ein jeweiliger Zwischenwinkel zwischen den Magnetfeldsensoren im Wesentlichen 45° beträgt. Dies ist in der Zeichnung beispielsweise für den Winkel zwischen dem siebten Magnetfeldsensor MS7 und dem achten Magnetfeldsensor MS8 exemplarisch dargestellt. Der kreisförmige Umfang CIR beziehungsweise die Anordnung der Magnetfeldsensoren MS1 bis MS8 bilden vorzugsweise eine nicht gekrümmte Ebene.
Die Auswahleinrichtung SEL weist einen Steuereingang CIN auf, über den ein Steuerwort oder Steuersignal zugeführt werden kann, welches eine Polpaarzahl der zu verwendenden Magnetquelle ausdrückt. Die Auswahleinrichtung SEL ist eingerichtet, wenigstens zwei Sensorsignale aus den von den Magnetfeldsensoren MS1 bis MS8 abgegebenen Sensorsignalen H1 bis H8 auszuwählen und aus den ausgewählten Sensorsignalen ein erstes und ein zweites Zwischensignal OPP, ADJ abzuleiten, welche ausgangsseitig an die Auswerteschaltung EV abgegeben werden. Beispielsweise repräsentieren die Zwischensignale OPP, ADJ zwei Vektoren, welche im Wesentlichen senkrecht aufeinander stehen und deren Summe einen Winkel zu einem Bezugskoordinatensystem bilden, aus dem sich ein Drehwinkel Φ einer verwendeten Magnetquelle ableiten lässt. Dies kann beispielsweise über einfache trigonometrische Funktionen wie zum Beispiel eine Arkustangensfunktion erfolgen. Der Drehwinkel Φ wird an einem Ausgang OUT abgegeben.
In einem Betrieb der Sensoranordnung ist die hier nicht gezeigte Magnetquelle vorzugsweise drehbar um den Mittelpunkt des kreisförmigen Umfangs CIR gelagert und bildet mit der Sensoranordnung ein entsprechendes Messsystem.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel können der fünfte, sechste, siebte und achte Magnetfeldsensor MS5 bis MS8 auch weggelassen werden, wobei die Position der ersten vier Magnetfeldsensoren MS1 bis MS4 unverändert bleibt. Auch in diesem Fall lassen sich in Abhängigkeit der Polpaarzahl entsprechende Sensorsignale aus den zur Verfügung stehenden Sensorsignalen H1 bis H4 auswählen, um daraus die Zwischensignale OPP, ADJ abzuleiten.
Sowohl in der Ausführungsform mit vier Magnetfeldsensoren MS1 bis MS4 als auch mit acht Magnetfeldsensoren MS1 bis MS8 können das erste und das zweite Zwischensignal OPP, ADJ durch Addition und/oder Subtraktion der ausgewählten Sensorsignale in der Auswahleinrichtung abgeleitet werden.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung für die Bestimmung eines Drehwinkels einer sektorenformig magnetisierten Magnetquelle. Die Auswahleinrichtung SEL umfasst hierbei für jeden der acht Magnetfeldsensoren MS1 bis MS8 einen Differenzverstärker oder Operationsverstärker OP1 bis OP8. Bei den Operationsverstärkern OP1 bis OP8 ist jeweils ein erster Eingang E+, der ein nicht invertierender Eingang ist, an einen Bezugspotentialanschluss GND angeschlossen. Ein jeweils zweiter Eingang E-, der dementsprechend ein invertierender Eingang ist, ist mit einem zugehorigen Magnetfeldsensor gekoppelt. Invertierender und nicht invertierender Eingang E-, E+ der Operationsverstärker OP1 bis OP8 können in anderen Ausführungsformen auch vertauscht werden. Die Anordnung der Magnetfeldsensoren MS1 bis MS8 entlang des kreisförmigen Umfangs CIR ist in diesem Ausfuhrungsbeispiel aus Ubersichtsgründen nicht dargestellt.
Die Operationsverstärker OP1 bis OP8 weisen zudem jeweils einen nichtinvertierenden und einen invertierenden Ausgang O+, O- auf, an denen beispielsweise ein positiver beziehungsweise negativer oder invertierter Strom abgegeben werden kann. Jeder der Ausgänge der Operationsverstärker OP1 bis OP8 ist u-ber einen der Schalter S11 bis S84 selektiv mit einem ersten und einem zweiten Eingang AIN1, AIN2 eines Analog-Digital-Umsetzers AD1 gekoppelt. Die Schalterstellung der Schalter S11 bis S84 wird über eine Steuerschaltung CTL gesteuert, welche den Steuereingang CIN aufweist. Ausgangsseitig ist der Analog-Digital-Umsetzer AD1 mit der Auswerteschaltung EV zur Übermittlung des ersten und zweiten Zwischensignals OPP, ADJ in digitaler Form gekoppelt.
Beispielsweise kann das Sensorsignal des ersten Magnetfeldsensors MS1, welches als analoges Strom- oder Spannungssignal vorliegt, über den ersten Operationsverstärker OP1 zu einem weiteren analogen Stromsignal verstärkt werden, welches an den entsprechenden Ausgangen O+, O- in invertierter oder nicht invertierter Form vorliegt. Dementsprechend kann vom Ausgang O- des Operationsverstärkers OP1 über den Schalter S11 das invertierte, verstärkte Stromsignal an den ersten Eingang AIN1 des Analog-Digital-Umsetzers AD1 zugefuhrt werden. Alternativ lässt sich dieser Strom auch über den Schalter S12 an den zweiten Eingang AIN2 zuführen. In gleicher Weise kann ein Strom am nicht invertierenden Ausgang O+ des Operationsverstärkers OP1 über die Schalter S13, S14 alternativ auf den ersten oder den zweiten Eingang AIN1, AIN2 des Analog-Digital-Umsetzers AD1 geführt werden.
Anders ausgedrückt kann das verstärkte Sensorsignal sowohl in invertierter als auch in nicht invertierter Form jeweils an den ersten oder den zweiten Eingang AIN1, AIN2 angelegt werden. Es ist jedoch auch möglich, dass alle einem Operationsverstärker zugeordneten Schalter, beispielsweise für den Operationsverstärker OP1 die Schalter S11 bis S14, in einen nicht leitenden Zustand geschaltet sind und dadurch kein entsprechendes Sensorsignal, hier des betroffenen Magnetfeldsensors MS1, auf den Analog-Digital-Umsetzer AD1 gegeben wird.
Die Funktionsweise der übrigen Schalter S21 bis S84 für die verbleibenden Operationsverstärker OP2 bis OP8 entspricht der eben beschriebenen Funktionsweise. Somit kann am ersten und zweiten Eingang AIN1, AIN2 des Analog-Digital-Umsetzers AD1 jeweils eine Aufsummierung von nicht invertierten und invertierten Sensorsignalen der einzelnen Magnetfeldsensoren MS1 bis MS8 erfolgen. Anders ausgedrückt kann durch die verschiedenen Schalterstellungen der Schalter S11 bis S84 eine jeweilige Addition und/oder Subtraktion der Sensorsignale durchgeführt werden, wobei nicht alle Sensorsignale in das jeweilige Ergebnis der Signal-Addition und -Subtraktion eingehen müssen.
Entsprechende Steuersignale für die Ansteuerung der einzelnen Schalter S11 bis S84 können von der Steuerschaltung CTL in Abhängigkeit eines Signals am Steuereingang CIN abgeleitet werden, welches in entsprechender Form eine Information über die Polpaarzahl eines verwendeten oder zur Verwendung vorgesehenen Magneten umfasst. Wie zuvor bereits erwähnt, werden dabei in Abhängigkeit der Polpaarzahl diejenigen Magnetfeldsensoren ausgewählt, die bezogen auf einen elektrischen Verlauf eines sinusförmigen Sensorsignals einen Winkelabstand von im Wesentlichen 90° zueinander aufweisen, wobei jeweils eines davon für das erste Zwischensignal und das andere, um 90° verschobene, für das zweite Zwischensignal verwendet werden.
Sensorsignale von weiteren Magnetfeldsensoren, welche einen elektrischen Winkelabstand von im Wesentlichen 180° aufweisen, was einer Invertierung des entsprechenden Sensorsignals entspricht, können eben entsprechend dieser Invertierung mit umgekehrtem Vorzeichen für das jeweilige Zwischensignal verwendet werden, um die Signalstärke des sich ergebenden Zwischensignals zu erhöhen. Beispielsweise wird also das Sensorsignal eines ersten Magnetfeldsensors in nicht invertierter Form für die Ableitung des Zwischensignals verwendet und das Sensorsignal eines zweiten Magnetfeldsensors, der zum ersten Magnetfeldsensor einen elektrischen Winkelabstand von 180° aufweist, in invertierter Form.
Die physikalische Position der Magnetfeldsensoren MS1 bis MS8, von denen die Sensorsignale entsprechend dem elektrischen Winkelabstand abgegeben werden, hängt von der Polpaarzahl ab.
Die in 2 dargestellte Ausführungsform einer Sensoranordnung kann wiederum zusammen mit einer entsprechenden Magnetquelle als Messsystem verwendet werden.
3 zeigt ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel einer Sensoranordnung, die insbesondere bezüglich der Anordnung der Magnetfeldsensoren MS1 bis MS8 der Sensoranordnung aus 1 ähnlich ist. In Abweichung zu der Ausführungsform in 1 werden bei dem Ausführungsbeispiel in 3 die Sensorsignale H1 bis H8 auf einen Analog-Digital-Umsetzer AD2 geführt, der ausgangsseitig digital mit der Auswahleinrichtung SEL gekoppelt ist.
Die als analoge Strom- oder Spannungssignale vorliegenden Sensorsignale H1 bis H8 werden in dem Analog-Digital-Umsetzer AD2 in digitale Sensorsignale umgesetzt, wobei die Analog-Digital-Wandlung in verschiedenen Ausführungsformen sowohl parallel als auch seriell durchgeführt werden kann. Auch eine Kombination aus paralleler und serieller Analog-DigitalUmsetzung kann implementiert werden. Ebenso können die digitalen Sensorsignale in serieller oder paralleler Form an die Auswahleinrichtung SEL übertragen werden. Bei paralleler Wandlung beziehungsweise Übertragung können höhere Verarbeitungsgeschwindigkeiten erreicht und dementsprechend höhere Drehzahlen einer Magnetquelle verarbeitet werden. Serielle Wandlung beziehungsweise Übertragung kann jedoch den Schaltungsaufwand reduzieren. Eine entsprechende Ausgestaltung hängt von den jeweiligen Anforderungen ab.
Die Auswahleinrichtung SEL ist eingerichtet, aus den digitalen Sensorsignalen in Abhängigkeit eines Steuersignals am Steuereingang CIN das erste und zweite Zwischensignal OPP, ADJ abzuleiten und an die Auswerteschaltung EV abzugeben. Dabei kann in der Auswahleinrichtung SEL wiederum eine additive oder subtraktive Verknüpfung ausgewählter digitaler Sensorsignale vorgenommen werden, um die entsprechenden Zwischensignale OPP, ADJ ableiten zu können.
Auch das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung kann zusammen mit einer sektorenförmig magnetisierten Magnetquelle in einem Messsystem zur Bestimmung eines Drehwinkels der Magnetquelle verwendet werden.
Wie bereits erwähnt, ergeben sich an den Magnetfeldsensoren MS1 bis MS8 jeweils sinusförmige Sensorsignale, deren Frequenz unter anderem von einer Drehgeschwindigkeit einer verwendeten Magnetquelle aber auch von der Polpaarzahl abhängt. Da das erste und das zweite Zwischensignal OPP, ADJ aus ausgewählten Sensorsignalen der zur Verfügung stehenden Sensorsignale H1 bis H8 abgeleitet werden, weisen auch die Zwischensignale OPP, ADJ vorzugsweise jeweils einen sinusförmigen Verlauf auf. Die jeweiligen Werte der Zwischensignale OPP, ADJ können wegen der Winkelbeziehungen als Beträge von aufeinander senkrecht stehenden Vektoren verstanden werden, deren Vektorsumme einen elektrischen Drehwinkel der Magnetquelle repräsentiert.
4 zeigt ein beispielhaftes Diagramm mit entsprechenden Vektoren der Zwischensignale OPP, ADJ. Aus Übersichtsgrunden ist dabei das erste Zwischensignal OPP als Vektor auf der Hochwertachse oder y-Achse eingezeichnet, während das zweite Zwischensignal ADJ als Vektor auf der Rechtswertachse oder x-Achse eingezeichnet ist. Die Summe der Vektoren OPP, ADJ ergibt einen resultierenden Vektor RES, dessen Winkel φ zur Rechtswertachse dem elektrischen Winkel der erzeugenden Magnetquelle entspricht.
Der Winkel φ lässt sich über einfache Winkelfunktionen aus dem ersten und zweiten Zwischensignal OPP, ADJ ermitteln. Beispielsweise besteht zwischen dem Winkel φ und Werten opp, adj der Zwischensignale OPP, ADJ, welche auch negativ werden konnen, die Beziehung $tan φ = \frac{opp}{adj},$
sodass sich für den Winkel φ ergibt $φ = arctan \frac{opp}{adj} .$
Aus dem so ermittelten Winkel φ, welcher beispielsweise Werte von -180° bis +180° beziehungsweise von 0° bis 360° im Gradmaß annehmen kann, lässt sich der absolute mechanische Winkel der Magnetquelle in Bezug auf die kreisförmig Anordnung der Magnetfeldsensoren MS1 bis MS8 in Abhängigkeit der Polpaarzahl bestimmen. Der Winkel φ kann auch in entsprechenden Bereichen im Bogenmaß, -n bis +n, beziehungsweise 0 bis 2n angegeben werden.
Beispielsweise ergibt sich der absolute mechanische Winkel Φ durch Teilen des elektrischen Winkels φ durch die Polpaarzahl. Demgemäß wäre für einen zweipoligen, diametral magnetisierten Magneten mit einer Polpaarzahl von 1 keine Teilung notwendig. Für einen vierpoligen Magneten mit einer Polpaarzahl von 2 musste der elektrische Winkelwert φ durch 2 geteilt werden, um den Drehwinkel Φ der Magnetquelle zu erhalten. Beispielsweise weist die Auswerteschaltung EV in einem der in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiele ein Divisionsmittel auf, welches zum Teilen des elektrisch ermittelten Winkels φ durch die Polpaarzahl bestimmt ist.
5 zeigt ein beispielhaftes Signaldiagramm mit Sensorsignalen, welche durch Magnetquellen mit unterschiedlichen Polpaarzahlen erzeugt werden können. Die am oberen Ende des Diagramms angegebenen Winkelwerte entsprechen einem mechanischen Drehwinkel der jeweiligen Magnetquelle.
Das oberste Signaldiagramm stellt den Verlauf von Sensorsignalen für einen diametral magnetisierten, zweipoligen Magneten mit einer entsprechenden Polpaarzahl von 1 dar. Für diesen Fall entspricht ein mechanischer Drehwinkel einem elektrisch bestimmbaren Winkel. Um das erste und zweite Zwischensignal OPP, ADJ abzuleiten, werden für diesen Fall für eines der Zwischensignale die Sensorsignale der Magnetfeldsensoren an den mit 0° und 180° bezeichneten Positionen verwendet, gekennzeichnet mit sin für den positiven Anteil des Zwischensignals und mit -sin für den zu invertierenden Anteil des Zwischensignals. Das zweite Zwischensignal wird aus den Sensorsignalen der an den mit 90° und 270° bezeichneten Positionen liegenden Magnetfeldsensoren ermittelt. Wie aus den sinusförmigen Verläufen ersichtlich, die in dem Diagramm dargestellt sind, weisen diese einen elektrischen Winkelabstand von 90° zueinander auf. Dementsprechend lässt sich beispielsweise mit dem bei 4 beschriebenen Verfahren der entsprechende Winkelwert aus den Zwischensignalen OPP, ADJ ermitteln. Die Positionen der Magnetfeldsensoren des um 90° verschobenen Sensorsignals sind in diesem Fall mit -cos und cos gekennzeichnet, wobei das aus der mit -cos gekennzeichneten Position in invertierter Form in das zweite Zwischensignal eingeht.
Wahlweise kann auch jeweils nur eines der jeweiligen Sensorsignale verwendet werden. Durch die Verwendung von zwei oder vier Sensorsignalen zur Ableitung eines jeweiligen Zwischensignals kann jedoch die Signalqualität der Zwischensignale verbessert werden. Insbesondere kann durch die Differenzbildung zwischen einem nicht invertierten und einem invertierten Sensorsignal ein unter Umständen in den Sensorsignalen enthaltener Gleichanteil kompensiert beziehungsweise eliminiert werden. Ein derartiger Gleichanteil kann beispielsweise durch ein fremdinduziertes magnetisches Gleichfeld erzeugt werden, welches im Wesentlichen gleichmäßig auf alle Magnetfeldsensoren wirkt und die von der drehbaren Magnetquelle erzeugte Magnetfeldintensitat gleichmäßig verändert.
Das mittlere Signaldiagramm zeigt einen Verlauf der Sensorsignale für eine vierpolige Magnetquelle mit einer Polpaarzahl von 2. Dabei ist ersichtlich, dass für diesen Fall ein elektrischer Winkel von 90° einem mechanischen Drehwinkel der Magnetquelle von 45° entspricht. Ähnlich wie für die zweipolige Magnetquelle im oberen Diagramm beschrieben, kann das erste Zwischensignal aus den Sensorsignalen der Magnetfeldsensoren, welche mit sin und -sin bezeichnet sind, abgeleitet werden, während das zweite Zwischensignal aus den Sensorsignalen an den Positionen, die mit cos und -cos bezeichnet sind, hervorgeht.
Im unteren Signaldiagramm ist der Verlauf von Sensorsignalen bei Verwendung einer sechspoligen sektorenförmig magnetisierten Magnetquelle mit einer Polpaarzahl von 3 dargestellt.
Dementsprechend ergibt sich wiederum, dass der elektrische Winkel der Polpaarzahl entsprechend, also drei Mal größer ist als der mechanische Drehwinkel der Magnetquelle. Anders ausgedrückt, ergibt sich der mechanische Drehwinkel durch Teilen des ermittelten elektrischen Drehwinkels durch die Polpaarzahl von 3. Obwohl im Vergleich zur zweipoligen Magnetquelle die gleichen Magnetfeldsensoren beziehungsweise deren Sensorsignale verwendet werden, erfolgt die Ableitung insbesondere des zweiten Zwischensignals mit jeweils umgekehrt polarisierten Sensorsignalen im Vergleich zur zweipoligen Magnetquelle.

Für die Ableitung der Zwischensignale OPP, ADJ ist es notwendig, jeweils entsprechende Sensorsignale auszuwählen und vorzeichenrichtig, das heißt in invertierter oder nicht invertierter Form, zusammenzuführen. Die Auswahleinrichtung SEL gemäß einem der dargestellten Ausführungsbeispiele ist jeweils dazu eingerichtet, diese Auswahl und Kombination in Abhängigkeit der Polpaarzahl vorzunehmen. Mit n als ganzzahligem Wert können das erste und zweite Zwischensignal OPP, ADJ beispielsweise gemäß Tabelle 1 in Abhängigkeit der Polpaarzahl ermittelt werden. Tabelle 1

Polpaarzahl	Berechnung der Zwischensignale OPP, ADJ
4n+1	OPP = H1 - H5
4n+1	ADJ = H3 - H7
4n+3	OPP = H1 - H5
4n+3	ADJ =-H3 + H7
8n+2	OPP = H1 - H3 + H5 - H7
8n+2	ADJ = H2 - H4 + H6 - H8
8n+6	OPP = H1 - H3 + H5 - H7
8n+6	ADJ =-H2 + H4 + H6 + H8

Die in Tabelle 1 dargestellten Möglichkeiten zum Ableiten des ersten und zweiten Zwischensignals OPP, ADJ sind nicht ausschließlich und können durch andere Kombinationen der Sensorsignale ersetzt werden. Insbesondere können auch jeweils weniger Sensorsignale zur Ableitung der Zwischensignale OPP, ADJ herangezogen werden, wie oben erläutert.
Dementsprechend kann in einem Ausführungsbeispiel die Auswahleinrichtung SEL so eingerichtet sein, dass das erste und zweite Zwischensignal für eine ungerade Polpaarzahl als Funktion von zwei oder vier Sensorsignalen abgeleitet werden, wobei die Sensorsignale von demjenigen der Magnetfeldsensoren MS1 bis MS8 abgegeben werden, welche mit einem jeweiligen Winkelabstand von im Wesentlichen 90° angeordnet sind.
Dementsprechend können für eine gerade Polpaarzahl das erste und zweite Zwischensignal OPP, ADJ als Funktion von zwei oder vier oder acht Sensorsignalen abgeleitet werden, wobei die Sensorsignale von denjenigen der Magnetfeldsensoren MS1 bis MS8 abgegeben werden, welche mit einem jeweiligen Winkelabstand von im Wesentlichen 45° angeordnet sind.
Im gleichen Maße lässt sich demnach auch der Drehwinkel Φ als Funktion der eben beschriebenen Abhängigkeiten ermitteln.
Die Anzahl der Polpaare beziehungsweise Pole der Magnetquelle kann theoretisch beliebig erhöht werden. Es kann jedoch erforderlich sein, die Zahl der Pole der Magnetquelle derart zu begrenzen, dass ein Abstand benachbarter Pole der Magnetquelle entlang des kreisförmigen Umfangs CIR nicht kleiner ist als ein Abstand zwischen der Magnetquelle als solcher und der kreisförmigen Anordnung der Magnetfeldsensoren. Die 6 und 7 zeigen Ausführungsbeispiele von sektorenformig magnetisierten Magnetquellen MAG und entsprechenden Magnetfeldsensoren, welche jeweils zur Ableitung der Zwischensignale OPP, ADJ verwendet werden.
Mit Verweis auf 5, insbesondere das mittlere Diagramm, zeigt 6, dass ein positiver Anteil für das erste Zwischensignal aus den Magnetfeldsensoren MS1 und MS5 hervorgeht, entsprechend gekennzeichnet durch die Beschriftung sin. Die entsprechenden negativen Sensorsignale, die für das erste Zwischensignal invertiert werden sollen, gehen aus den Magnetfeldsensoren MS3 und MS7 hervor, dementsprechend gekennzeichnet durch -sin.
Das zweite Zwischensignal ergibt sich aus den nicht invertierten Sensorsignalen der Magnetfeldsensoren MS2 und MS6 sowie aus den invertierten Sensorsignalen der Magnetfeldsensoren MS4 und MS8, gekennzeichnet mit cos beziehungsweise -cos.
Aus der Darstellung geht auch hervor, dass die Sensorsignale der Magnetfeldsensoren MS4, MS5, MS6, MS7 für eine Berechnung des Drehwinkels auch verworfen werden könnten. Ihre Verwendung kann jedoch die Signalqualitat der Zwischensignale OPP, ADJ verbessern.
7 zeigt eine Anordnung mit einer sechspoligen Magnetquelle MAG und entsprechenden Magnetfeldsensoren MS1, MS3, MS5, MS7, deren Sensorsignale für die Ableitung des ersten und zweiten Zwischensignals OPP, ADJ verwendet werden. Die Anordnung beziehungsweise Auswahl der entsprechenden Magnetfeldsensoren entspricht dabei im Wesentlichen dem in 5 für das untere Diagramm dargestellten Prinzip.
In verschiedenen Ausfuhrungsformen kann bei entsprechender Auswertung des ermittelten Drehwinkels für Polpaarzahlen größer als 1 eine Drehzahl einer mit der Magnetquelle verbundenen Anordnung mit höherer Genauigkeit bestimmt werden. Dies resultiert daraus, dass für eine erhöhte Polpaarzahl eine entsprechende höhere Anzahl an Nulldurchgangen im Winkelwert des Drehwinkels Φ detektiert werden kann.
Eine Sensoranordnung gemäß einem der beschriebenen Ausführungsbeispiele kann in einfacher Weise für verschiedene Magnetquellen mit unterschiedlichen Polpaarzahlen hergestellt werden, ohne von vornherein die letztendlich verwendete Polpaarzahl der Magnetquelle zu kennen, da diese in einfacher Weise bei Inbetriebnahme der Sensoranordnung mit einer Magnetquelle eingestellt werden kann.
In verschiedenen Ausführungsformen ist die Auswerteeinrichtung EV beziehungsweise das Berechnungsmittel eingerichtet, anstelle des mechanischen Drehwinkels, der sich durch Teilen durch die Polpaarzahl ergeben kann, den elektrischen Winkel abzugeben. Die Abhängigkeit des elektrischen Winkels und des mechanischen Winkels von der Polpaarzahl bleibt jedoch unverändert und kann gegebenenfalls in nachfolgenden Schaltungen, die an den Ausgang OUT angeschlossen sind, entsprechend berucksichtigt werden.
Wenn der Drehwinkel φ beispielsweise als binäres Datenwort ausgegeben wird, kann in einer nachgeschalteten Anordnung die Wertigkeit eines Bits des binären Datenworts in Abhängigkeit der Polpaarzahl des verwendeten Magneten angepasst werden, sodass sich die Auflösung des binären Datenworts mit der Polpaarzahl verfeinert.
In weiteren Ausführungsformen können auch eine höhere Anzahl von Magnetfeldsensoren, beispielsweise 16 Magnetfeldsensoren, verwendet werden, die gleichmäßig entlang des kreisförmigen Umfangs angeordnet sind. Dadurch können sich weitere Kombinationsmöglichkeiten für die Ableitung des ersten und zweiten Zwischensignals ergeben.
Bezugszeichenliste

CIR: kreisförmiger Umfang
MS1 - MS8: Magnetfeldsensor
H1 - H8: Sensorsignal
SEL: Auswahleinrichtung
EV: Auswerteeinrichtung
OPP, ADJ: Zwischensignal
OUT: Ausgang
CIN: Steuereingang
AD1, AD2: Analog-Digital-Umsetzer
OP1 - OP8: Operationsverstärker
S11 - S84: Schalter
GND: Bezugspotenzialanschluss
CTL: Steuerschaltung
AIN1, AIN2: Eingange Analog-Digital-Umsetzer
φ, Φ: Winkel
RES: Ergebnisvektor
MAG: Magnetquelle

Claims

Sensoranordnung zur Verwendung mit einer sektorenförmig magnetisierten Magnetquelle (MAG) mit einer Polpaarzahl, die Sensoranordnung aufweisend - einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Magnetfeldsensor (MS1, MS2, MS3, MS4), die entlang eines kreisförmigen Umfangs (CIR) angeordnet sind und jeweils eingerichtet sind, ein Sensorsignal (H1, H2, H3, H4) in Abhängigkeit einer magnetischen Feldintensität abzugeben; - eine mit den Magnetfeldsensoren (MS1, MS2, MS3, MS4) gekoppelte Auswahleinrichtung (SEL), die einen Steuereingang (CIN) zur Zuführung eines der Polpaarzahl entsprechenden Steuersignals aufweist und eingerichtet ist zum Ableiten eines ersten und eines zweiten Zwischensignals (OPP, ADJ) als Funktion von wenigstens zwei ausgewählten Sensorsignalen aus den von den Magnetfeldsensoren (MS1, MS2, MS3, MS4) abgegebenen Sensorsignalen (H1, H2, H3, H4), die wenigstens zwei Sensorsignale ausgewählt in Abhängigkeit des der Polpaarzahl entsprechenden Steuersignals; und - eine mit der Auswahleinrichtung (SEL) gekoppelte Auswerteeinrichtung (EV), die eingerichtet ist zum Ermitteln eines Drehwinkels (Φ) als Funktion des ersten und zweiten Zwischensignals (OPP, ADJ) und des der Polpaarzahl entsprechenden Steuersignals.
Sensoranordnung nach Anspruch 1, bei der die Magnetfeldsensoren (MS1, MS2, MS3, MS4) in einem Kreissegment entlang des kreisförmigen Umfangs (CIR) mit einem jeweiligen Winkelabstand von im Wesentlichen 45° angeordnet sind.
Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Auswerteeinrichtung (EV) mit der Auswahleinrichtung (SEL) über wenigstens einen Analog-Digital-Umsetzer (AD1) gekoppelt ist.
Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, - die wenigstens einen Analog-Digital-Umsetzer (AD2) aufweist, der eingerichtet ist zum Umsetzen der Sensorsignale, die als analoge Strom- oder Spannungssignale vorliegen, in digitale Sensorsignale; und - bei der die Auswahleinrichtung (SEL) eingerichtet ist, das erste und zweite Zwischensignal (OPP, ADJ) als digitale Signale aus den digitalen Sensorsignalen abzuleiten.
Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Auswahleinrichtung (SEL) eingerichtet ist, das erste und zweite Zwischensignal (OPP, ADJ) durch Addition und/oder Subtraktion der ausgewählten Sensorsignale abzuleiten.
Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der die Auswerteeinrichtung (EV) eingerichtet ist, den Drehwinkel (Φ) mittels einer Winkelfunktion aus dem ersten und zweiten Zwischensignal (OPP, ADJ) zu ermitteln.
Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der die Auswerteeinrichtung (EV) ein Divisionsmittel zum Teilen durch die Polpaarzahl aufweist.
Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, - aufweisend einen fünften, einen sechsten, einen siebten und einen achten Magnetfeldsensor (MS5, MS6, MS7, MS8), die gemeinsam mit dem ersten, zweiten, dritten und vierten Magnetfeldsensor (MS1, MS2, MS3, MS4) gleichmäßig entlang des kreisförmigen Umfangs (CIR) angeordnet sind und jeweils eingerichtet sind, ein Sensorsignal (H5, H6, H7, H8) in Abhängigkeit einer magnetischen Feldintensität abzugeben; und - bei der die Auswahleinrichtung (SEL) zum Ableiten des ersten und zweiten Zwischensignals (OPP, ADJ) auch mit dem fünften, sechsten, siebten und achten Magnetfeldsensor (MS5, MS6, MS7, MS8) gekoppelt ist.
Sensoranordnung nach Anspruch 8, bei der die Auswahleinrichtung (SEL) eingerichtet ist, das erste und zweite Zwischensignal (OPP, ADJ) derart abzuleiten, dass - für eine ungerade Polpaarzahl das erste und zweite Zwischensignal (OPP, ADJ) als Funktion von zwei oder vier Sensorsignalen abgeleitet werden, wobei die Sensorsignale von denjenigen der Magnetfeldsensoren (MS1 - MS8) abgegeben werden, welche mit einem jeweiligen Winkelabstand von im Wesentlichen 90° angeordnet sind; und - für eine gerade Polpaarzahl das erste und zweite Zwischensignal (OPP, ADJ) als Funktion von zwei oder vier oder acht Sensorsignalen abgeleitet werden, wobei die Sensorsignale von denjenigen der Magnetfeldsensoren (MS1 - MS8) abgegeben werden, welche mit einem jeweiligen Winkelabstand von im Wesentlichen 45° angeordnet sind.
Sensoranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der wenigstens einer der Magnetfeldsensoren (MS1 - MS8) einen Hallsensor aufweist.
Messsystem, umfassend - einen Satz von wenigstens vier Magnetfeldsensoren (MS1 - MS8), die entlang eines kreisförmigen Umfangs (CIR) angeordnet sind und jeweils eingerichtet sind, ein Sensorsignal (H1 - H8) in Abhängigkeit einer magnetischen Feldintensität abzugeben; - eine sektorenförmig magnetisierte Magnetquelle (MAG), welche eine Polpaarzahl aufweist und über dem kreisförmigen Umfang (CIR) drehbar gelagert ist; und - ein Berechnungsmittel (SEL, EV) mit einem Steuereingang (CIN) zur Zuführung eines der Polpaarzahl entsprechenden Steuersignals, wobei das Berechnungsmittel (SEL, EV) eingerichtet ist, wenigstens zwei Sensorsignale aus den von den Magnetfeldsensoren (MS1 - MS8) abgegebenen Sensorsignalen (H1 - H8) in Abhängigkeit des der Polpaarzahl entsprechenden Steuersignals auszuwählen und einen Drehwinkel (Φ) der Magnetquelle (MAG) als Funktion des der Polpaarzahl entsprechenden Steuersignals und der wenigstens zwei ausgewählten Sensorsignale zu bestimmen.
Messsystem nach Anspruch 11, bei dem das Berechnungsmittel (SEL, EV) - wenigstens einen Analog-Digital-Umsetzer (AD1, AD2) aufweist, der eingerichtet ist zum Umsetzen der Sensorsignale (H1 - H8), die als Strom- oder Spannungssignale vorliegen, in digitale Sensorsignale; und - eingerichtet ist, den Drehwinkel (Φ) aus den digitalen Sensorsignalen zu bestimmen.
Messsystem nach Anspruch 11 oder 12, bei dem das Berechnungsmittel (SEL, EV) eingerichtet ist, den Drehwinkel (Φ) mittels einer Winkelfunktion aus den ausgewählten Sensorsignalen zu ermitteln.
Messsystem nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem das Berechnungsmittel (SEL, EV) eingerichtet ist, den Drehwinkel (Φ) - für eine ungerade Polpaarzahl als Funktion von zwei oder vier Sensorsignalen zu ermitteln, wobei die Sensorsignale von denjenigen der Magnetfeldsensoren (MS1 - MS8) abgegeben werden, welche mit einem jeweiligen Winkelabstand von im Wesentlichen 90° angeordnet sind; und - für eine gerade Polpaarzahl als Funktion von zwei oder vier oder acht Sensorsignalen zu ermitteln, wobei die Sensorsignale von denjenigen der Magnetfeldsensoren (MS1 - MS8) abgegeben werden, welche mit einem jeweiligen Winkelabstand von im Wesentlichen 45° angeordnet sind.
Messverfahren, umfassend - Bereitstellen eines ersten, eines zweiten, eines dritten und eines vierten Magnetfeldsensors (MS1, MS2, MS3, MS4), die entlang eines kreisförmigen Umfangs (CIR) angeordnet sind und jeweils ein Sensorsignal (H1, H2, H3, H4) in Abhängigkeit einer magnetischen Feldintensität abgeben; - Bereitstellen einer sektorenförmig magnetisierten Magnetquelle (MAG), welche eine Polpaarzahl aufweist und über dem kreisförmigen Umfang (CIR) drehbar gelagert ist; - Bereitstellen eines der Polpaarzahl entsprechenden Steuersignals; - Auswählen von wenigstens zwei Sensorsignalen aus den von den Magnetfeldsensoren (MS1, MS2, MS3, MS4) abgegebenen Sensorsignalen (H1, H2, H3, H4) in Abhängigkeit des der Polpaarzahl entsprechenden Steuersignals; und - Ermitteln eines Drehwinkels (Φ) der Magnetquelle (MAG) als Funktion der ausgewählten Sensorsignale und des der Polpaarzahl entsprechenden Steuersignals.
Messverfahren nach Anspruch 15, bei dem zumindest die ausgewählten Sensorsignale vor dem Ermitteln des Drehwinkels (Φ) analog-digital gewandelt werden.
Messverfahren nach Anspruch 15 oder 16, bei dem das Ermitteln des Drehwinkels (Φ) umfasst: - Ableiten eines ersten und eines zweiten Zwischensignals (OPP, ADJ) durch Addition und/oder Subtraktion der ausgewählten Sensorsignale; und - Ermitteln des Drehwinkels (Φ) mittels einer Winkelfunktion aus dem ersten und zweiten Zwischensignal (OPP, ADJ).
Messverfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, ferner umfassend ein Bereitstellen eines fünften, eines sechsten, eines siebten und eines achten Magnetfeldsensors (MS5, MS6, MS7, MS8), die gemeinsam mit dem ersten, zweiten, dritten und einen vierten Magnetfeldsensor (MS1, MS2, MS3, MS4) gleichmäßig entlang des kreisförmigen Umfangs (CIR) angeordnet sind und jeweils eingerichtet sind, ein Sensorsignal (H5, H6, H7, H8) in Abhängigkeit einer magnetischen Feldintensität abzugeben, wobei das Auswählen der Sensorsignale auch aus den von dem fünften, sechsten, siebten und achten Magnetfeldsensor (MS5, MS6, MS7, MS8) abgegebenen Sensorsignalen erfolgt.
Messverfahren nach Anspruch 18, bei dem beim Ermitteln des Drehwinkels (Φ) der Drehwinkel (Φ) - für eine ungerade Polpaarzahl als Funktion von zwei oder vier Sensorsignalen ermittelt wird, wobei die Sensorsignale von denjenigen der Magnetfeldsensoren (MS1 - MS8) abgegeben werden, welche mit einem jeweiligen Winkelabstand von im Wesentlichen 90° angeordnet sind; und - für eine gerade Polpaarzahl als Funktion von zwei oder vier oder acht Sensorsignalen ermittelt wird, wobei die Sensorsignale von denjenigen der Magnetfeldsensoren (MS1 - MS8) abgegeben werden, welche mit einem jeweiligen Winkelabstand von im Wesentlichen 45° angeordnet sind.