Hintergrundbackground
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf Sensoren und Sensoranordnungen,
die beispielsweise zur Erfassung magnetischer Feld in verschiedensten
Bereichen der Technik eingesetzt werden können.embodiments
of the present invention relate to sensors and sensor assemblies,
for example, for detecting magnetic field in a variety of
Fields of technology can be used.
In
vielen Bereichen der Technik werden Informationen, die zum Betrieb,
zur Steuerung und zur Überwachung
einer Maschine oder Anlage notwendig sein können, in Form magnetischer
Signale und Informationen bereitgestellt werden. Daher werden im
Rahmen der betreffenden Anlagen und Maschinen beispielsweise Magnetfeldsensoren
oder auch andere Sensoren eingesetzt, die in der Lage sind, die
betreffenden Informationen aus den entsprechenden magnetischen Signalen
zu extrahieren. Anders ausgedrückt,
können
entsprechende Sensoren eingesetzt werden, um magnetische Signale
in elektrische umzusetzen, so dass eine weitere Prozessierung, Auswertung
oder Verarbeitung ermöglicht
wird.In
In many fields of technology, information that is required for operation,
for control and monitoring
a machine or plant may be necessary in the form of magnetic
Signals and information are provided. Therefore, in the
Frame of the relevant equipment and machinery, for example, magnetic field sensors
or other sensors that are capable of, the
relevant information from the corresponding magnetic signals
to extract. In other words,
can
appropriate sensors are used to generate magnetic signals
to convert into electrical, allowing further processing, evaluation
or processing allows
becomes.
Beispiele
für entsprechende
in magnetischen Signalen umfasste Informationen stellen beispielsweise Informationen
im Hinblick auf eine Bewegung von Objekten, ihre Position, ihre
Beschleunigung oder ähnliche dynamische
Größen dar.
Im Automobilbereich können
so beispielsweise entsprechende magnetische Sensoren und Sensoranordnungen
eingesetzt werden, um Winkel, Drehzahl, Drehrichtungen, Winkelbeschleunigungen
oder andere entsprechende Informationen zu gewinnen. Ebenso können Informationen
hinsichtlich einer linearen oder einer anderen gekrümmten Bewegung
im Raum einer Komponente bezüglich
einer anderen durch entsprechende magnetische Sensoren erfasst werden.Examples
for corresponding
For example, information included in magnetic signals provides information
in terms of a movement of objects, their position, theirs
Acceleration or similar dynamic
Sizes.
In the automotive sector can
for example, corresponding magnetic sensors and sensor arrangements
can be used to angle, speed, directions of rotation, angular acceleration
or gain other relevant information. Likewise, information can
in terms of a linear or other curved movement
in the space of a component
another be detected by corresponding magnetic sensors.
Auch
in anderen Bereichen der Technologie können entsprechende Sensoren
eingesetzt werden, um entsprechende, in magnetischen Signalen umfasste
Informationen freizulegen. Hierzu können beispielsweise die Bestimmung
von Füllständen, die
Speicherung von magnetischen Informationen, deren Wiedergewinnung oder
andere Informationsquellen zählen.Also
in other areas of technology can use appropriate sensors
can be used to corresponding, encompassed in magnetic signals
To expose information. For example, the determination
of levels, the
Storage of magnetic information, its recovery or
other sources of information count.
Häufig sind
die betreffenden Sensoren hierbei Störungen unterworfen, die eine
genaue Erfassung der betreffenden Informationen je nach konkretem
Einsatzgebiet und Randbedingungen stören können.Frequently
the relevant sensors in this case subjected to interference, the one
accurate recording of the relevant information according to the specific
Field of application and boundary conditions can disturb.
ZusammenfassungSummary
Ein
Ausführungsbeispiel
einer Sensoranordnung zum Erfassen eines von einem Geberobjekt erzeugten
oder beeinflussten periodischen Magnetfelds umfasst ein erstes,
zweites, drittes und viertes magnetoresistive Sensorelement, wobei
das erste und das zweite magnetoresistive Sensorelement benachbart
in einem ersten Abstand angeordnet sind, wobei das dritte und das
vierte magnetoresistive Sensorelement benachbart in einem zweiten
Abstand angeordnet sind, wobei das erste und das dritte magnetoresistive
Sensorelement in einem dritten Abstand angeordnet sind, wobei der
erste Abstand und der zweite Abstand einem kleinsten absoluten Phasenunterschied
bezogen auf das periodische Magnetfeld von wenigstens 1° und weniger
als 90° entsprechen
und wobei der dritte Abstand einem kleinsten absoluten Phasenunterschied
von wenigstens 25° entspricht.One
embodiment
a sensor arrangement for detecting a generated by a donor object
or influenced periodic magnetic field comprises a first,
second, third and fourth magneto-resistive sensor element, wherein
adjacent the first and second magnetoresistive sensor elements
are arranged at a first distance, wherein the third and the
fourth magnetoresistive sensor element adjacent in a second
Distance are arranged, wherein the first and the third magnetoresistive
Sensor element are arranged at a third distance, wherein the
first distance and the second distance a smallest absolute phase difference
based on the periodic magnetic field of at least 1 ° and less
correspond to 90 °
and wherein the third distance is a smallest absolute phase difference
of at least 25 °.
Ein
Ausführungsbeispiel
einer Sensoranordnung zum Erfassen eines von einem Geberobjekt erzeugten
oder beeinflussten periodischen Magnetfelds umfasst ein erstes,
zweites und drittes magnetoresistive Sensorelement, wobei das erste
und das zweite magnetoresistive Sensorelement benachbart in einem
ersten Abstand angeordnet sind, wobei das zweite und das dritte
magnetoresistive Sensorelement in einem zweiten Abstand angeordnet
sind, wobei der erste Abstand einem kleinsten absoluten Phasenunterschied
bezogen auf das periodische Magnetfeld von wenigstens 1° und weniger
als 90° entsprechen
und wobei der zweite Abstand einem kleinsten absoluten Phasenunterschied
von wenigstens 25° entspricht.One
embodiment
a sensor arrangement for detecting a generated by a donor object
or influenced periodic magnetic field comprises a first,
second and third magnetoresistive sensor element, wherein the first
and the second magnetoresistive sensor element adjacent in one
first spaced, the second and the third
magnetoresistive sensor element arranged at a second distance
are, with the first distance a smallest absolute phase difference
based on the periodic magnetic field of at least 1 ° and less
correspond to 90 °
and wherein the second distance is a smallest absolute phase difference
of at least 25 °.
Ein
Ausführungsbeispiel
einer Sensoranordnung zum Erfassen eines von einem Geberobjekt erzeugten
oder beeinflussten periodischen Magnetfelds umfasst ein erstes,
zweites, drittes und viertes magnetoresistive Sensorelement, wobei
das erste und das zweite magnetoresistive Sensorelement in einem
ersten Abstand angeordnet sind, wobei das zweite und das dritte
magnetoresistive Sensorelement in einem zweiten Abstand angeordnet
sind, wobei das dritte und das vierte magnetoresistive Sensorelement
in einem dritten Abstand angeordnet sind, wobei der erste Abstand
und der dritte Abstand einem kleinsten absoluten Phasenunterschied
bezogen auf das periodische Magnetfeld von wenigstens 20° entspricht
und wobei der zweite Abstand einem kleinsten absoluten Phasenunterschied
bezogen auf das periodische Magnetfeld von höchstens 40° entspricht.An embodiment of a sensor arrangement for detecting a periodic magnetic field generated or influenced by a donor object comprises a first, second, third and fourth magnetoresistive sensor element, wherein the first and the second magnetoresistive sensor element are arranged at a first distance, wherein the second and the third magnetoresistive sensor element are arranged at a second distance, wherein the third and the fourth magneto-resistive sensor element are arranged at a third distance, wherein the first distance and the third distance corresponds to a smallest absolute phase difference relative to the periodic magnetic field of at least 20 ° and wherein the second distance a smallest absolute phase difference related to the periodic magnetic field of at most 40 ° corresponds.
Ein
Ausführungsbeispiel
einer Sensoranordnung zum Erfassen eines von einem Geberobjekt erzeugten
oder beeinflussten zumindest abschnittsweise periodischen Magnetfelds
umfasst ein erstes, zweites, drittes und viertes magnetoresistiven
Sensorelement, wobei das erste und das zweite magnetoresistive Sensorelement
benachbart in einem ersten Abstand angeordnet sind, wobei das dritte
und das vierte magnetoresistive Sensorelement benachbart in einem
zweiten Abstand angeordnet sind, wobei das erste und das dritte
magnetoresistive Sensorelement in einem dritten Abstand angeordnet
sind, wobei der erste Abstand (400) und der zweite Abstand
(410) wenigstens 1% des dritten Abstands (420)
und weniger als 50% des dritten Abstands (420) beträgt.An embodiment of a sensor arrangement for detecting an at least sectionally periodic magnetic field generated or influenced by a sensor object comprises first, second, third and fourth magnetoresistive sensor elements, wherein the first and the second magnetoresistive sensor elements are arranged adjacent to one another at a first distance, the third and the third magnetoresistive sensor element fourth magnetoresistive sensor element are arranged adjacent at a second distance, wherein the first and the third magneto-resistive sensor element are arranged at a third distance, wherein the first distance ( 400 ) and the second distance ( 410 ) at least 1% of the third distance ( 420 ) and less than 50% of the third distance ( 420 ) is.
Ein
Ausführungsbeispiel
einer Sensoranordnung zum Erfassen eines von einem Geberobjekt erzeugten
oder beeinflussten zumindest abschnittsweise periodischen Magnetfelds
weist ein erstes, zweites und drittes magnetoresistives Sensorelement
auf, wobei das erste und das zweite magnetoresistive Sensorelement benachbart
in einem ersten Abstand angeordnet sind, wobei das zweite und das
dritte magnetoresistive Sensorelement in einem zweiten Abstand angeordnet
sind, und wobei der erste Abstand wenigstens 1% des zweiten Abstands
und weniger als 50% des zweiten Abstands entspricht.One
embodiment
a sensor arrangement for detecting a generated by a donor object
or influenced at least partially periodic magnetic field
has a first, second and third magnetoresistive sensor element
wherein the first and second magnetoresistive sensor elements are adjacent
are arranged at a first distance, wherein the second and the
third magnetoresistive sensor element arranged at a second distance
and wherein the first distance is at least 1% of the second distance
and less than 50% of the second distance.
Ein
Ausführungsbeispiel
eines Sensors zum Erfassen eines von einem Geberobjekt erzeugten
oder beeinflussten zumindest abschnittsweise periodischen Magnetfelds
umfasst ein erstes, zweites, drittes und viertes magnetoresistive
Sensorelement und eine Auswerteschaltung, die konfiguriert ist,
um basierend auf einem ersten Differenzsignal des ersten und des
zweiten magnetoresistiven Sensorelements und um basierend auf einem
zweiten Differenzsignal des dritten und des vierten Sensorelements
ein Summensignal und ein Differenzsignal bereitzustellen, wobei
das Summensignal eine Information bezüglich einer Geschwindigkeit
des Geberobjekts aufweist, und wobei das Differenzsignal eine Information
bezüglich
einer Richtung des Geberobjekts aufweist, wobei das erste und das
zweite magnetoresistive Sensorelement in einem ersten Abstand angeordnet
sind, wobei das zweite und das dritte magnetoresistive Sensorelement
in einem zweiten Abstand angeordnet sind und wobei das dritte und
das vierte magnetoresistive Sensorelement in einem dritten Abstand angeordnet
sind.One
embodiment
a sensor for detecting a generated by a donor object
or influenced at least partially periodic magnetic field
includes first, second, third and fourth magnetoresistive
Sensor element and an evaluation circuit that is configured
to based on a first difference signal of the first and the
second magnetoresistive sensor element and based on a
second difference signal of the third and the fourth sensor element
to provide a sum signal and a difference signal, wherein
the sum signal is information relating to a speed
of the encoder object, and wherein the difference signal is an information
in terms of
a direction of the donor object, wherein the first and the
second magnetoresistive sensor element arranged at a first distance
are, wherein the second and the third magneto-resistive sensor element
are arranged at a second distance and wherein the third and
the fourth magnetoresistive sensor element is arranged at a third distance
are.
Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden im Folgenden unter Zuhilfenahme
der nachfolgend aufgeführten
Figuren beschrieben.embodiments
The present invention will be described below with the aid of
the following
Figures described.
1 zeigt
ein Anwendungsszenario von Ausführungsbeispielen
von Sensoren und Sensoranordnungen; 1 shows an application scenario of embodiments of sensors and sensor arrangements;
2 zeigt
ein weiteres Szenario eines Einsatzgebiets von Ausführungsbeispielen
eines Sensors oder einer Sensoranordnung; 2 shows another scenario of a field of application of embodiments of a sensor or a sensor arrangement;
3 zeigt
ein weiteres Anwendungsszenario von Ausführungsbeispielen von Sensoren
und Sensoranordnungen; 3 shows another application scenario of embodiments of sensors and sensor arrangements;
4 zeigt
ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
eines Sensors bzw. einer Sensoranordnung; 4 shows a block diagram of an embodiment of a sensor or a sensor arrangement;
5 zeigt
schematisch eine Phasenbeziehung von Signalen des in 4 gezeigten
Ausführungsbeispiels; 5 schematically shows a phase relationship of signals of in 4 shown embodiment;
6a zeigt
ein Ersatzschaltbild einer Halbbrückenschaltung; 6a shows an equivalent circuit diagram of a half-bridge circuit;
6b zeigt
ein Ersatzschaltbild einer Vollbrückenschaltung; 6b shows an equivalent circuit diagram of a full bridge circuit;
7 zeigt
ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Sensors
bzw. einer Sensoranordnung; 7 shows a block diagram of another embodiment of a sensor or a sensor arrangement;
8 zeigt
ein weiteres Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Sensors
bzw. einer Sensoranordnung; 8th shows a further block diagram of another embodiment of a sensor or a sensor arrangement;
9 zeigt
ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels
eines Sensors bzw. einer Sensoranordnung; 9 shows a block diagram of an embodiment of a sensor or a sensor arrangement;
10 zeigt
ein weiteres Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Sensors
und einer Sensoranordnung; 10 shows a further block diagram of a further embodiment of a sensor and a sensor arrangement;
11 zeigt
ein Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Sensors
und einer Sensoranordnung mit zwei Gradiometern; 11 shows a block diagram of another embodiment of a sensor and a sensor arrangement with two gradiometers;
12 zeigt
schematisch zwei Verläufe
von Signalen von Sensorelementen des in 11 gezeigten Ausführungsbeispiels;
und 12 schematically shows two waveforms of signals from sensor elements of in 11 shown embodiment; and
13 zeigt
schematisch weitere Verläufe
von Signalen des in 11 gezeigten Ausführungsbeispiels
eines Sensors bzw. einer Sensoranordnung. 13 schematically shows further courses of signals of in 11 shown embodiment of a sensor or a sensor arrangement.
Detaillierte Beschreibung
der AusführungsbeispieleDetailed description
the embodiments
Die 1 bis 13 zeigen
Blockdiagramme, Anwendungsbeispiele und Signalverläufe von
Ausführungsbeispielen
von Sensoren und Sensoranordnungen. Bevor im Zusammenhang mit den 4 bis 13 Ausführungsbeispiele
von Sensoren und Sensoranordnungen beschrieben werden, werden zunächst im
Zusammenhang mit den 1 bis 3 verschiedene
Anwendungsmöglichkeiten,
Anwendungsbeispiele und Grundlagen möglicher Anwendungen von Ausführungsbeispielen
eines Sensors bzw. Sensoranordnung beschrieben.The 1 to 13 show block diagrams, application examples and waveforms of embodiments of sensors and sensor assemblies. Before in connection with the 4 to 13 Embodiments of sensors and sensor arrangements will be described initially in connection with the 1 to 3 various applications, application examples and principles of possible applications of embodiments of a sensor or sensor arrangement described.
1 zeigt
eine erste schematische Darstellung eines möglichen Anwendungsszenarios
eines Ausführungsbeispiels
eines Sensors 100. Der Sensor 100 umfasst Ausführungsbeispiele
einer Sensoranordnung 110 mit einer Mehrzahl von magnetoresistiven
Sensorelementen 120. Genauer gesagt zeigt 1 ein
Ausführungsbeispiel
eines Sensors 100, bei dem die Sensoranordnung 110 im
Querschnitt gezeigt ist, wobei zur Vereinfachung der Darstellung
lediglich zwei einzelnen magnetoresistive Sensorelemente 120 dargestellt
sind. 1 shows a first schematic representation of a possible application scenario of an embodiment of a sensor 100 , The sensor 100 includes embodiments of a sensor arrangement 110 with a plurality of magnetoresistive sensor elements 120 , More specifically shows 1 an embodiment of a sensor 100 in which the sensor arrangement 110 is shown in cross-section, wherein for simplicity of illustration, only two individual magnetoresistive sensor elements 120 are shown.
Auf
einer Rückseite
des Sensors 100 ist ein sogenannter Backbiasmagnet 130 befestigt,
der den Sensor 100 bzw. die magnetoresistiven Sensorelemente 120 einem
zeitlich (konstanten) Magnetfeld bzw. einer magnetischen Flussdichte
aussetzt. Der Backbiasmagnet 130 ist hierbei häufig als
ein Permanentmagnet ausgeführt,
der eine durch die in 1 gezeigten Pfeile angedeuteten
Magnetisierung aufweist. Zusammen mit dem Ausführungsbeispiel des Sensors 100,
seiner Sensoranordnung 110 und den magnetisch sensitiven
Elementen 120 ist der Backbiasmagnet 130 in einem
Schutzgehäuse 140 eingebettet
oder auch vergossen.On a back of the sensor 100 is a so-called backbias magnet 130 attached, the sensor 100 or the magnetoresistive sensor elements 120 a temporally (constant) magnetic field or a magnetic flux density exposes. The backbias magnet 130 This is often designed as a permanent magnet, the one through the in 1 has arrows indicated magnetization. Together with the embodiment of the sensor 100 , its sensor array 110 and the magnetically sensitive elements 120 is the backbias magnet 130 in a protective housing 140 embedded or even shed.
Der
Backbiasmagnet 130 setzt den Sensor 100 mit seinen
magnetoresistiven Sensorelemente 120 einem zeitlich konstanten
Magnetfeld bzw. einer zeitlich konstanten magnetischen Flussdichte
aus, die beispielsweise durch ein Geberobjekt 150 dann
in Abhängigkeit
einer Bewegung eines weiteren Objektes, das mit dem Geberobjekt 150 mechanisch
gekoppelt oder verbunden ist, beeinflusst wird. Bei dem in 1 gezeigten
Anwendungsbeispiel ist das Geberobjekt 150 beispielsweise
als Zahnrad ausgeführt,
das mit einer rotierenden Komponente mechanisch verbunden bzw. mechanisch
gekoppelt sein kann oder selbst als Teil des betreffenden Objekts
ausgeführt
sein kann. Hierbei ist das Geberobjekt 150 bezogen auf
die magnetoresistiven Sensorelemente 120 in einem Abstand
angeordnet, der auch als magnetischer Luftspalt (magnetic air gap) oder
als Luftspalt bezeichnet wird. Dieser ist in 1 durch
einen Doppelpfeil angedeutet.The backbias magnet 130 sets the sensor 100 with its magnetoresistive sensor elements 120 a temporally constant magnetic field or a temporally constant magnetic flux density, for example, by a donor object 150 then in dependence of a movement of another object, that with the donor object 150 mechanically coupled or connected is affected. At the in 1 shown application example is the encoder object 150 For example, designed as a toothed wheel, which may be mechanically connected or mechanically coupled to a rotating component or itself may be designed as part of the object in question. Here is the donor object 150 based on the magnetoresistive sensor elements 120 arranged at a distance, which is also referred to as a magnetic air gap (magnetic air gap) or as an air gap. This one is in 1 indicated by a double arrow.
Das
Geberobjekt, das manchmal auch als permeables Zielrad (Permeable
Target Wheel) bezeichnet wird, weist an seinem Umfang oder durch
eine andere Topologie bildenden Maßnahme häufig eine periodische Struktur
auf, die dazu führt,
dass im Falle einer Bewegung, also beispielsweise einer Rotation
des Zahnrads 150, die magnetoresistiven Sensorelemente 120 einem
zeitlich periodischen Magnetfeld bzw. einer zeitlich periodischen
Magnetflussdichte ausgesetzt sind.The donor object, which is sometimes referred to as a permeable target wheel, often has a periodic structure on its circumference or by some other topology that results in a case of movement, such as rotation of the gear 150 , the magnetoresistive sensor elements 120 a periodically periodic magnetic field or a temporally periodic magnetic flux density are exposed.
Neben
dem zuvor erläuterten
Zahnrad kann ein Geberobjekt alternativ oder ergänzend auch als Lochrad oder
Polrad ausgeführt
sein, wobei ein Polrad beispielsweise an seinem äußeren Umfang periodisch angeordnete
Bereiche einer wechselnden Mag netisierung aufweisen kann. Mit anderen
Worten können
im Falle eines Polrades an seinem Umfang magnetische Bereiche derart
angeordnet sein, dass beispielsweise Nordpole und Südpole periodisch
abwechselnd angeordnet sind. Ein solches Beispiel wird im Zusammenhang
mit 2 noch näher
erläutert.In addition to the previously described gear, a donor object may alternatively or additionally also be embodied as a pinwheel or pole wheel, wherein a pole wheel may have, for example, periodically arranged regions of an alternating magnetization on its outer circumference. In other words, in the case of a pole wheel on its circumference magnetic regions may be arranged such that, for example, north poles and south poles are arranged periodically alternately. Such an example will be related to 2 explained in more detail.
Darüber hinaus
kann das Geberobjekt 150 im Falle einer linearen Bewegung
bzw. im Falle einer als linearen Bewegung zu detektierenden Bewegung
auch als Zahnstange, Lochstange oder Polstange ausgeführt werden,
wobei in diesem Fall wiederum die betreffende Stange häufig eine
periodische Struktur an ihrem Umfang aufweist, die geeignet ist,
dass von dem Backbiasmagneten 130 hervorgerufene Magnetfeld
ansprechend auf eine Bewegung des betreffenden Geberobjekts 150 periodisch
zu modulieren bzw. zu ändern,
so dass ein Ausführungsbeispiel
eines Sensors 100 diese Bewegung durch ein Erfassen der
periodischen Änderung
des Magnetfeldes bzw. durch die Messung des Magnetfeldes erfassen
kann.In addition, the donor object can 150 be executed in the case of a linear movement or in the case of a movement to be detected as a linear movement as a rack, hole bar or pole rod, in which case again the rod in question often has a periodic structure at its periphery, which is suitable that of back-bias magnet 130 caused magnetic field in response to a movement of the respective donor object 150 periodically to modulate or change, so that an embodiment of a sensor 100 can detect this movement by detecting the periodic change of the magnetic field or by the measurement of the magnetic field.
Wie
zuvor angedeutet wurde, können
entsprechende Ausführungsbeispiele
von Sensoren 100 beispielsweise im Kfz-Bereich eingesetzt
werden. Im Falle von ABS-Systemen (ABS = Anti-Blockiersystem) kann so beispielsweise
die Bewegung der Räder
mittels Ausführungsbeispielen
von Magnetsensoren 100 detektiert werden. In einem solchen
Fall kann beispielsweise das Geberobjekt 150 direkt mit
dem Rad, einer zugeordneten Welle oder einem anderen Bauteil gekoppelt
werden, das sich der Bewegung des Rades entsprechend bewegt. Im
Falle eines angetriebenen Rades kann so beispielsweise das Geberobjekt 150 mit
einem Ausgang eines Differentials mechanisch gekoppelt sein.As previously indicated, respective embodiments of sensors 100 For example, be used in the automotive sector. In the case of ABS systems (ABS = anti-lock braking system), for example, the movement of the wheels by means of embodiments of magnetic sensors 100 be detected. In such a case, for example, the donor object 150 be coupled directly to the wheel, an associated shaft or other component that moves according to the movement of the wheel. In the case of a driven wheel, for example, the donor object 150 be mechanically coupled to an output of a differential.
Im
Bereich der Motorentechnik können
entsprechende Ausführungsbeispiele
eines Sensors 100 im Bereich von Kurbelwellensensoren und/oder
Nockenwellensensoren eingesetzt werden, die beispielsweise zur Detektion
einer Rotation der betreffenden Wellen verwendet werden können. Entsprechend
können
Ausfüh rungsbeispiele
eines Sensors 100 auch bei anderen Wellen, etwa im Getriebebereich
zur Messung einer Drehzahl an einem Ausgang des Getriebes herangezogen
werden. Je nach konkreter Implementierung entsprechender Ausführungsbeispiele,
insbesondere im Hinblick auf unterschiedliche Technologien im Bereich der
magnetoresistiven Sensorelemente 120 können so beispielsweise Ausführungsbeispiele
entsprechender Sensoren 100 in Form inkrementeller GMR-Geschwindigkeitssensoren
(GMR = Giant Magneto Resistance = Riesenmagnetwiderstand) implementiert
werden.In the field of engine technology, corresponding embodiments of a sensor 100 be used in the range of crankshaft sensors and / or camshaft sensors, which can be used for example for detecting a rotation of the respective waves. Accordingly, examples of embodiment of a sensor can be made 100 also be used in other waves, such as in the transmission range for measuring a speed at an output of the transmission. Depending on the concrete implementation of corresponding embodiments, in particular with regard to different technologies in the field of magnetoresistive sensor elements 120 For example, embodiments of corresponding sensors 100 in the form of incremental GMR velocity sensors (GMR = Giant Magneto Resistance).
Wie
bereits erläutert
wurde, werden dabei häufig
entweder Polräder
mit permanentmagnetisierten Mustern oder Zahnräder als Geberobjekte 150 mit
kleinen Permanentmagneten 130 an der Rückseite der Ausführungsbeispiele
von Sensoren 100 verwendet. In beiden Fällen entsteht durch eine Bewegung
des Rades, genauer gesagt durch die Bewegung des Geberobjektes 150,
an dem Sensor 110 ein periodisches, häufig sinus-ähnliches oder sinusförmiges Magnetfeld.
Werden anstelle von magnetoresistiven Sensorelemente 120 Hallsonden
eingesetzt, ist in diesem Fall die Komponente senkrecht zu einem
Chip oder einem Substrat gemeint, auf dem die betreffenden Hallsonden
hergestellt bzw. präpariert
sind. Im Falle von magnetoresistiven Sensoren (xMR-Sensoren) ist
im Allgemeinen eine Komponente parallel zu der Chipebene bzw. die
Komponente parallel zu einer Hauptoberfläche des Substrats oder Chips.As has already been explained, in this case often either pole wheels with permanently magnetized patterns or gears as donor objects are used 150 with small permanent magnets 130 at the back of the embodiments of sensors 100 used. In both cases, it is caused by a movement of the wheel, more precisely by the movement of the encoder object 150 , on the sensor 110 a periodic, often sinusoidal or sinusoidal magnetic field. Be used instead of magnetoresistive sensor elements 120 Used Hall probes, in this case, the component is meant perpendicular to a chip or a substrate on which the respective Hall probes are manufactured or prepared. In the case of magnetoresistive sensors (xMR sensors), in general, a component parallel to the chip plane or the component is parallel to a main surface of the substrate or chip.
Hierbei
umfassen im Rahmen der vorliegenden Anmeldung magnetoresistive Sensorelemente,
also etwa die magnetoresistiven Sensorelemente 120 beispielsweise
sogenannte AMR-Sensorelemente
(AMR = Anisotropic Magneto Resistance = Anistroper Magnetwiderstand),
GMR-Sensorelemente (GMR = Giant Magneto Resistance = Riesenmagnetwiderstand),
CMR-Elemente (CMR = Colossal Magneto Resistance = Kolossaler Magnetwiderstand),
TMR-Sensorelemente (TMR = Tunnel Magneto Resistance = Tunnelmagnetwiderstand),
EMR-Sensorelemente (EMR = Extraordinary Magneto Resistance = Außergewöhnlicher
Magnetwiderstand) oder Spin-Valve-Sensorelemente (Spin-Ventil-Sensorelemente).
Je nach eingesetzter Technologie entsprechender magnetoresistiver
Sensorelemente weisen diese eine unterschiedliche Schichtstruktur
auf. In manchen Fällen,
beispielsweise bei GMR-Sensorelementen oder TMR-Sensorelementen
weisen diese eine weichmagnetische Schicht und eine hartmagnetische
Schicht auf, wobei die hartmagnetische Schicht beispielsweise als
synthetischer Antiferromagnet (SAF) ausgeführt sein kann, der bezüglich einer
Vorzugsrichtung magnetische Feldstärken bzw. deren Komponenten
entlang dieser Vorzugsrichtung detektieren kann. Im Falle von GMR-Sensoren,
denen zu den GMR-Sensoren sehr verwandten Spin-Valve-Strukturen,
und im Falle von TMR-Strukturen
kann ein solcher synthetischer Antiferromagnet beispielsweise durch
einen sogenannten Konditionierungsprozess, bei dem die betreffende
Struktur oberhalb einer als Blocking-Temperatur bezeichneten Temperatur
erhitzt wird und in einem Magnetfeld der betreffenden Richtung,
die mit der Vorzugsrichtung übereinstimmt,
wieder abgekühlt
werden. Hierdurch wird das betreffende Magnetfeld in den betreffenden
Sensor „eingeschrieben".In the context of the present application, magnetoresistive sensor elements, that is to say, for example, the magnetoresistive sensor elements, are included here 120 For example, so-called AMR sensor elements (AMR = Anisotropic Magneto Resistance = Anistroper magnetoresistance), GMR sensor elements (GMR = Giant Magneto Resistance), CMR elements (CMR = Colossal Magneto Resistance), TMR sensor elements (TMR = Tunnel Magneto Resistance), EMR (Extraordinary Magneto Resistance) sensor elements or spin valve sensor elements (Spin Valve Sensor Elements). Depending on the technology used, corresponding magnetoresistive sensor elements have a different layer structure. In some cases, for example in the case of GMR sensor elements or TMR sensor elements, these have a soft-magnetic layer and a hard-magnetic layer, wherein the hard-magnetic layer can be embodied, for example, as a synthetic antiferromagnet (SAF), which has magnetic field strengths or their components with respect to a preferred direction can detect this preferred direction. In the case of GMR sensors, those to the GMR sensors very related spin valve structures, and in the case of TMR structures, such a synthetic antiferromagnet, for example, by a so-called conditioning process in which the structure in question above a blocking temperature designated temperature is heated and in a magnetic field of the respective direction, which coincides with the preferred direction, are cooled again. As a result, the relevant magnetic field is "inscribed" in the relevant sensor.
Je
nach verwendeter Struktur bzw. je nach verwendeter Sensorelement-Technologie
können
andere Maßnahmen,
beispielsweise des Designs oder des Layouts, getroffen werden, um
eine entsprechende Vorzugsrichtung zu definieren. Im Falle von GMR-Strukturen, Spin-Valve-Strukturen
und TMR-Strukturen liegen diese häufig parallel zu der Hauptoberfläche des
Substrats bzw. des Chips, auf den sie präpariert oder abgeschieden wurden.ever
according to the structure used or depending on the sensor element technology used
can
other measures,
For example, the design or the layout, to be taken
to define a corresponding preferred direction. In the case of GMR structures, spin valve structures
and TMR structures often lie parallel to the main surface of the
Substrate or the chip on which they were prepared or deposited.
1 zeigt
also ein Anwendungsbeispiel eines Ausführungsbeispiels eines Sensors 100 mit
einem Ausführungsbeispiel
einer Sensoranordnung im Falle einer üblichen Anwendung. Hierbei
wird ein kleiner Permanentmagnet als Backbiasmagnet 130 an
den Sensor 100 angebracht, um ein Magnetfeld zu erzeugen.
Beide werden dann vor das Geberobjekt 150, beispielsweise
einer gezahnten, permeablen Scheibe platziert. 1 shows an example of an embodiment of a sensor 100 with an embodiment of a sensor arrangement in the case of a conventional application. This is a small permanent magnet as a backbias magnet 130 to the sensor 100 attached to generate a magnetic field. Both will then be in front of the donor object 150 , For example, a toothed, permeable disc placed.
Wird
die Scheibe dann, wie in 1 durch den Pfeil angedeutet,
rotiert, passieren die Zähne
der Scheibe einen Bereich vor dem Sensor 100 und erzeugen
so eine kleine Magnetfeldvariation bzw. eine kleine Variation der
magnetischen Flussdichte, die dann durch das Ausführungsbeispiel
des Sensors 100 erfasst werden kann. Diese Feldvariation
kann beispielsweise Informationen über die Winkelposition und/oder
die Drehgeschwindigkeit der Scheibe (Geberobjekt 150) umfassen.
Ferner kann je nach konkreter Ausführung eines Sensors 100 in
der Variation des Magnetfeldes weitere Informationen, beispielsweise
die Drehrichtung umfasst sein. Eine Wellenform der Variation des
Magnetfeldes bzw. der magnetischen Flussdichte, die durch die Rotation
des Geberobjekts 150 hervorgerufen werden kann, ist in
vielen Fällen
sinusförmig
bzw. nahezu sinusförmig.
Hierbei kann es insbesondere ratsam sein, zumindest über einen
Bereich des Umfangs des Zahnrads oder eine vergleichbare Abmessung
anderer Geberobjekte 150 die entsprechenden Strukturen
oder Magnetisierungen periodisch auszuführen, so dass in einem solchen
Fall im Allgemeinen die Wellenform periodisch ist. Eine Amplitude
der Magnetfeldvariation nimmt hierbei drastisch mit wachsendem Luftspalt.Will the disc then, as in 1 indicated by the arrow, rotates, the teeth of the disc pass an area in front of the sensor 100 and thus generate a small magnetic field variation or a small variation of the magnetic flux density, which then passes through the embodiment of the sensor 100 can be detected. This field variation can, for example, information about the angular position and / or the rotational speed of the disc (encoder object 150 ). Furthermore, depending on the specific embodiment of a sensor 100 in the variation of the magnetic field further information, for example, the direction of rotation may be included. A waveform of the variation of the magnetic field or the magnetic flux density caused by the rotation of the encoder object 150 is in many cases sinusoidal or nearly sinusoidal. In this case, it may be particularly advisable, at least over a region of the circumference of the gear or a comparable dimension of other donor objects 150 to periodically execute the corresponding structures or magnetizations so that in general the waveform is periodic in such a case. An amplitude of the magnetic field variation decreases drastically with increasing air gap.
Je
nach konkreter Implementierung eines Ausführungsbeispiels eines Sensors 100,
kann es ferner ratsam sein, um gegenüber homogenen Hintergrundfeldern
eine gesteigerte Unempfindlichkeit zu erreichen, dass sich an dem
betreffenden Chip des Sensors 100 wenigstens zwei Sensoren
in einem Abstand befinden, der ca. 50% der Zahnperiode, die auch
als Pitch bezeichnet wird, entspricht. Bei vielen Anwendungsbeispielen,
werden häufig
als übliche
Zahnräder,
solche verwendet, die eine Periode von 5 mm aufweisen, so dass es
also im Falle eines Ausführungsbeispiels
für ein
solches Zahnrad als Geberobjekt 150 ratsam sein kann, die
beiden magnetoresistiven Sensoren 120 in einem Abstand
von etwa 2,5 mm voneinander entfernt beabstandet anzuordnen, wie
dies in 1 skizziert ist.Depending on the concrete implementation of an embodiment of a sensor 100 , it may also be advisable to achieve increased insensitivity to homogeneous background fields, which can be found on the relevant chip of the sensor 100 At least two sensors are at a distance that corresponds to approximately 50% of the tooth period, which is also referred to as pitch. In many application examples, are often used as conventional gears, those having a period of 5 mm, so it so in the case of an embodiment of such a gear as a donor object 150 can be advisable, the two magnetoresistive sensors 120 spaced apart from each other at a distance of about 2.5 mm, as shown in FIG 1 outlined.
Ihre
Signale können
beispielsweise durch den Einsatz einer Halbrückenschaltung aber auch unter
Verwendung anderer technischer Realisierungen voneinander subtrahiert
werden. Durch den Abstand beider Sensoren 120 sind ihre
Signalverläufe
(Sinussignale) etwa um 180° außer Phase.
Eine Subtraktion verdoppelt somit etwa ihre Amplitude. Anders ausgedrückt, gewinnt
man durch die Verwendung einer entsprechenden Schaltung also Signalstärke. Darüber hinaus
ist im Falle einer entsprechenden Verschaltung es ebenso im Falle
mancher Ausführungsbeispiele
vorteilhaft, dass homogene Störfälle, die
auf beide magnetoresistiven Sensorelemente 120 einwirken,
im idealen Fall aufgrund der Subtraktion bei der Differenzbildung
weitgehend unterdrückt
bzw. eliminiert werden. Die Subtraktion der beiden Signale kann,
wie zuvor angedeutet wurde, beispielsweise durch eine Brückenschaltung
in Form einer Halbbrückenschaltung
(H-Brücke)
direkt im Bereich des Ausführungsbeispiels
des Sensors 100 bzw. im Bereich des Ausführungsbeispiels
der Sensoranordnung 110 geschehen. Grundsätzlich ist
es jedoch auch möglich,
erst in der nachfolgenden Signalverarbeitung, beispielsweise im
Rahmen einer Auswerteschaltung, eine entsprechende Signalsubtraktion
vorzunehmen. Wie später
noch erläutert
wird kann ggf. die zuerst erläuterte
Variante in manchen Anwendungs- und Ausführungsbeispielen jedoch bessere
Ergebnisse liefern. Eine solche Sensorkonfiguration wird auch Gradiometer
genannt, da aufgrund der Subtraktion zweier räumlich getrennter Signale im
Falle einer hinreichend geringen Beabstandung der beiden Sensorelemente 120 zueinander
ein einer Komponente eines Gradienten des betreffenden Magnetfeldes
bzw. der magnetischen Flussdichte, proportionales Signal erzeugt
wird. Entsprechend werden Ausführungsbeispiele
eines Sensors 100, der eine entsprechende Gradiometer-Konfiguration
aufweist, auch als differentielle Magnetfeldsensoren bezeichnet.Their signals can be subtracted from each other, for example, by the use of a half-bridge circuit, but also using other technical implementations. Due to the distance between both sensors 120 are their signal waveforms (sinusoidal signals) about 180 ° out of phase. A subtraction thus approximately doubles its amplitude. In other words, one gains signal strength through the use of a corresponding circuit. In addition, in the case of a corresponding interconnection, it is also advantageous in the case of some exemplary embodiments that homogeneous incidents occur on both magnetoresistive sensor elements 120 act in the ideal case, largely suppressed or eliminated due to the subtraction in the difference formation. The subtraction of the two signals can, as previously indicated, for example, by a bridge circuit in the form of a half-bridge circuit (H-bridge) directly in the field of the embodiment of the sensor 100 or in the region of the embodiment of the sensor arrangement 110 happen. In principle, however, it is also possible to perform a corresponding signal subtraction only in the subsequent signal processing, for example in the context of an evaluation circuit. As will be explained later, however, the variant explained first may provide better results in some applications and embodiments. Such a sensor configuration is also called a gradiometer, because due to the subtraction of two spatially separated signals in the case of a sufficiently small spacing of the two sensor elements 120 to one another a component of a gradient of the relevant magnetic field or the magnetic flux density, proportional signal is generated. Accordingly, embodiments of a sensor 100 having a corresponding gradiometer configuration, also referred to as differential magnetic field sensors.
In
manchen Ausführungsbeispielen
eines Sensors 100 kann darüber hinaus zur Ermittlung der
Drehrichtung des Geberobjekts 150, ein oder mehrere zusätzliche
Sensoren eingesetzt werden. Will man also zugleich wissen, ob sich
das betreffende Rad 150 nach links oder nach rechts dreht,
kann es ratsam sein, ein zusätzliches
magnetoresistive Sensorelement an einem dritten Ort auf dem Substrat
oder Chip vorzusehen.In some embodiments of a sensor 100 In addition, to determine the direction of rotation of the encoder object 150 , one or more additional sensors are used. So you want to know at the same time, whether the wheel in question 150 Turning to the left or to the right, it may be advisable to provide an additional magnetoresistive sensor element at a third location on the substrate or chip.
Mit
anderen Worten werden im Rahmen mancher Ausführungsbeispiele eines Sensors 100 bzw.
im Rahmen mancher Ausführungsbeispiele
einer Sensoranordnung 110 Gradiometer-Konfigurationen oder Gradiometer-Anordnungen
eingesetzt, die in der Lage sind, eine Differenz von Magnetfeldern
bzw. magnetischen Flussdichten bezüglich zweier beabstandeter
Punkte zu detektieren und zu erfassen. Im Unterschied hierzu kann
ein einzelnes magnetoresistives Sensorelement das Magnetfeld bzw.
die entsprechend herrschende magnetische Flussdichte nur in einzelnen
Punkt detektieren, so dass ein einzelnes magnetoresistives Element also
nur in der Lage ist, eine absolute Feldstärke bzw. eine absolute Information
bezüglich
der magnetischen Flussdichte zu detektieren. Ein solches Signal
eines einzelnen magnetoresistiven Sensorelements kann daher besonders
empfindlich gegenüber überlagerten
Störungen
des Magnetfelds, die von außen
auf das betreffende System einwirken sein, da diese häufig nicht
vom Nutzsignal unterschieden werden können. Je nach konkretem Anwendungsbeispiel
eines Ausführungsbeispiels
eines Sensors 100 bzw. einer Sensoranordnung 110 kann
daher eine Signalerfassung verbessert werden, indem eine gradiometrische
Anordnung der Sensorelemente (beispielsweise in Form von Brückenschaltungen)
eingesetzt werden, da auf wenigstens zwei Sensorelemente einwirkende,
gleichgerichtete Störungen
durch die Differenzbildung wenigstens teilweise eliminiert bzw.
kompensiert werden.In other words, in the context of some embodiments of a sensor 100 or in the context of some embodiments of a sensor arrangement 110 Gradiometer configurations or Gradiometer arrangements are used, which are able to detect a difference of magnetic flux or magnetic flux densities with respect to two spaced points and detect. In contrast to this, a single magnetoresistive sensor element can detect the magnetic field or the correspondingly prevailing magnetic flux density only in a single point, so that a single magnetoresistive element is thus only able to detect an absolute field strength or an absolute information regarding the magnetic flux density , Such a signal of a single magnetoresistive sensor element can therefore particularly sensitive to superimposed disturbances of the magnetic field, which act from the outside on the system in question, since they often can not be distinguished from the useful signal. Depending on the specific application example of an embodiment of a sensor 100 or a sensor arrangement 110 Therefore, a signal detection can be improved by a gradiometric arrangement of the sensor elements (for example in the form of bridge circuits) are used, since at least two sensor elements acting, rectified interference by subtraction are at least partially eliminated or compensated.
Hierbei
ist zu beachten, dass die in den 1, 2 und 3 gezeigten
Geometrien von Ausführungsbeispielen
von Sensoren 100 nur schematisch zu verstehen sind. Hierbei
zeigt insbesondere 1, wie erläutert, zwei magnetoresistive
Sensorelemente. Sowohl im Hinblick auf die Anzahl der magnetoresistiven Sen sorelemente
als auch deren Positionierung bezogen auf den Backbiasmagneten 130 und/oder
ein gegebenenfalls vorhandenes Geberobjekt 150 sind die
in den 1 bis 3 gewählten Darstellungen nicht vollständig bzw.
erschöpfend.
Im Rahmen der 1 bis 3 werden
vielmehr lediglich verschiedene Anwendungsbeispiele skizziert, in
denen die einzelnen magnetoresistiven Sensorelemente 120,
ein Ausführungsbeispiel
eines Sensors 100 und der Sensoranordnung 110 einem
durch das Geberobjekt 150 periodisch beeinflussten oder
erzeugten Magnetfeldes unterworfen sind, welches durch die zuvor
genannten Ausführungsbeispiele
detektiert und erfasst werden können.
Anders ausgedrückt
bedeutet dies, dass die in den 1 bis 3 gezeigten
magnetoresistiven Sensorelemente bzw. ihre Positionen nur zur Illustration
von Anwendungsgebieten und zur grundsätzlichen Einführung im
Hinblick auf das periodisch beeinflusste oder erzeugte Magnetfeld
durch das Geberobjekt 150 gegebenenfalls im Zusammenhang
mit dem Backbiasmagneten 130 dienen. Detaillierte Beschreibungen
von Ausführungsbeispielen 100 und
einer Sensoranordnung 120 werden im Zusammenhang mit den 4 bis 13 später folgen.It should be noted that in the 1 . 2 and 3 shown geometries of embodiments of sensors 100 only to be understood schematically. This shows in particular 1 as explained, two magnetoresistive sensor elements. Both in terms of the number of magnetoresistive Sen sorelemente as well as their positioning relative to the backbias magnet 130 and / or an optional donor object 150 are the ones in the 1 to 3 selected representations are not complete or exhaustive. As part of the 1 to 3 Rather, only different application examples are sketched in which the individual magnetoresistive sensor elements 120 , An embodiment of a sensor 100 and the sensor assembly 110 one through the donor object 150 Periodically influenced or generated magnetic field are subjected, which can be detected and detected by the aforementioned embodiments. In other words, that means that in the 1 to 3 shown magnetoresistive sensor elements or their positions only to illustrate application areas and for the fundamental introduction with regard to the periodically influenced or generated magnetic field by the encoder object 150 optionally in connection with the backbias magnet 130 serve. Detailed descriptions of embodiments 100 and a sensor arrangement 120 be related to the 4 to 13 follow later.
2 zeigt
ein weiteres Anwendungsgebiet bzw. eine weitere Anwendung eines
Ausführungsbeispiels
eines Sensors 100 bzw. einer Sensoranordnung 110.
Hierbei ist in 2 eine entsprechende Sensoranordnung
für zwei
verschiedene Zeitpunkte (t1) und (t2) dargestellt, wobei bezüglich des
Zeitpunkts (t2) einmal eine Anordnung des betreffenden Ausführungsbeispiels
einer Sensoranordnung 110 für eine Linksdrehung (t2L) und für
eine Rechtsdrehung (t2R) wiedergegeben sind. 2 zeigt
darüber
hinaus eine weitere Art des Geberobjekts 150, die bereits
zuvor erläutert
wurde. Genauer gesagt handelt es sich bei dem Geberobjekt 150 um
ein magnetisches Rad bzw. ein Magnetrad, das auch als Polrad bezeichnet
wird. An seinem Umfang weist das Polrad 150 eine Mehrzahl
von periodisch angeordneten magnetischen Bereichen 160-S, 160-N,
die der Verwendung des Bezugszeichens folgend als Südpol (S)
bzw. als Nordpol (N) ausgebildet sind. Das Polrad 150 erzeugt
somit im Be reich seiner Oberfläche,
also im Bereich der magnetischen Bereiche 160 magnetische Feldlinien 170,
wie sie in 2 eingezeichnet sind. 2 shows a further field of application or a further application of an embodiment of a sensor 100 or a sensor arrangement 110 , Here is in 2 a corresponding sensor arrangement for two different times (t1) and (t2) is shown, wherein with respect to the time (t2) once an arrangement of the relevant embodiment of a sensor arrangement 110 for a left turn (t2 L ) and for a right turn (t2 R ). 2 also shows another type of donor object 150 that was explained earlier. More specifically, it is the donor object 150 to a magnetic wheel or a magnetic wheel, which is also referred to as a flywheel. At its periphery, the pole wheel 150 a plurality of periodically arranged magnetic regions 160-S . 160-N following the use of the reference symbol as south pole (S) and north pole (N), respectively. The pole wheel 150 thus generates in Be rich its surface, ie in the range of magnetic regions 160 magnetic field lines 170 as they are in 2 are drawn.
Im
Hinblick auf die Sensoranordnung 110 sind diese, wie zuvor
erläutert,
hinsichtlich der beiden Zeitpunkte t1, t2 dargestellt. Die Sensoranordnungen 110 sind
hierbei bezüglich
dreier Orte bzw. bezüglich
dreier unterschiedlicher Positionen 180-1, 180-2, 180-3 dargestellt.
Zum Zeitpunkt t1 übt
das Polrad 150 als Geberobjekt 150 auf ein bei
Position 180-1 angeordnetes erstes magnetoresistives Sensorelement
aufgrund der Feldlinien 170 einen Effekt aus, der durch
ein Pluszeichen (+) wiedergegeben ist. Auf ein zweites magnetoresistives
Sensorelement bei Position 180-2 wird entsprechend der
umgekehrten Richtung des entsprechenden Feldlinien 170 ein
entsprechend um 180° gedrehtes
Magnetfeld ein, so dass auf dieses magnetoresistive Sensorelement
das Magnetfeld einen Einfluss ausübt, der durch ein Minuszeichen
(–) angedeutet
ist. Ein drittes magnetoresistives Sensorelement bei Position 180-3 zwischen den
beiden Positionen 180-1, 180-2 ist dagegen in
einem Bereich angesiedelt, auf den in der eingezeichneten Konfiguration
kein Magnetfeld einwirkt, so dass der entsprechende Effekt durch
eine Ziffer 0 wiedergegeben ist.With regard to the sensor arrangement 110 these are, as explained above, with respect to the two times t1, t2 shown. The sensor arrangements 110 are here with respect to three places or with respect to three different positions 180-1 . 180-2 . 180-3 shown. At time t1, the pole wheel exercises 150 as donor object 150 on one at position 180-1 arranged first magnetoresistive sensor element due to the field lines 170 an effect represented by a plus sign (+). On a second magnetoresistive sensor element at position 180-2 will be according to the reverse direction of the corresponding field lines 170 a correspondingly rotated by 180 ° magnetic field, so that the magnetic field exerts an influence on this magnetoresistive sensor element, which is indicated by a minus sign (-). A third magnetoresistive sensor element at position 180-3 between the two positions 180-1 . 180-2 On the other hand, it is located in an area where no magnetic field acts in the configuration shown, so that the corresponding effect is represented by a number 0.
Wird
nun im Rahmen einer Linksdrehung das Geberobjekt 150 bewegt,
ergibt sich die Situation bezüglich
der Sensoranordnung 110 und dem Geberobjekt 150,
wie sie durch die Lage der Sensoranordnung 110 zum Zeitpunkt
t2L wiedergeben ist. In diesem Fall wirkt
auf das erste magnetoresistive Sensorelement und das zweite magnetoresistive
Sensorelement an den Positionen 180-1, 180-2 in
horizontaler Richtung keine magnetische Komponente ein, so dass
das Magnetfeld auf die betreffenden magnetoresistiven Sensorelemente keinen
Einfluss einübt,
was durch die Ziffer 0 dargestellt ist. Im Unterschied hierzu ist
das dritte, mittlere magnetoresistive Sensorelement bei Position 180-3 einer
magnetischen Flussdichte ausgesetzt, die zu einem Einfluss führt, der
in 2 durch ein (–)
wiedergeben ist. Entsprechend ergibt sich auch eine Situation im
Falle eines rechtsdrehenden Geberobjekts 150, wie sie in
der Teilabbildung darunter wiedergegeben ist. Genauer gesagt, wirken
auch hier wiederum auf das erste und das zweite magnetoresistive
Sensorelement 120-1, 120-2 in horizontaler Richtung
keine magnetischen Flusslinien auf diese ein, so dass die Wirkung
des Magnetfeldes auf diese beiden Sensorelemente wiederum durch
die Ziffer 0 dargestellt ist. Im Unterschied zu dem Fall eines linksdrehenden
Geberobjekts herrscht nunmehr jedoch im Bereich des dritten magnetoresistiven
Sensorelements 120-3 ein Magnetfeld vor, das zu einem positiven
Effekt führt,
der in 2 durch ein (+) wiedergegeben ist. Dieses zeigt
schon, dass durch Einsatz eines dritten magnetoresistiven Sensorelements 120 zwischen
den beiden äußeren magnetoresistiven
Sensorelementen 120-1, 120-3 eine Information
bezüglich
einer Richtung des Drehsinns des Geberobjekts 150 ableitbar
ist.Now in the context of a left turn the encoder object 150 moves, the situation arises with respect to the sensor arrangement 110 and the donor object 150 as determined by the location of the sensor array 110 at the time t2 L is playing. In this case, acts on the first magnetoresistive sensor element and the second magnetoresistive sensor element at the positions 180-1 . 180-2 in the horizontal direction, no magnetic component, so that the magnetic field on the relevant magnetoresistive sensor elements exerts no influence, which is represented by the numeral 0. In contrast, the third, middle magnetoresistive sensor element is at position 180-3 exposed to a magnetic flux density, which leads to an influence in 2 by a (-) play. Accordingly, there is also a situation in the case of a clockwise encoder object 150 as reproduced in the sub-figure below. More precisely, again the first and the second magnetoresistive sensor element act here 120-1 . 120-2 in the horizontal direction no magnetic flux lines on this one, so that the effect of the magnetic field on these two sensor elements is again represented by the numeral 0. Unlike the case However, a left-handed encoder object now prevails in the region of the third magnetoresistive sensor element 120-3 a magnetic field that leads to a positive effect in 2 represented by a (+). This already shows that by using a third magnetoresistive sensor element 120 between the two outer magnetoresistive sensor elements 120-1 . 120-3 an information regarding a direction of the rotation of the encoder object 150 is derivable.
Bei
der Verwendung von Ausführungsbeispielen
eines Magnetfeldsensors 100 bzw. eines Sensors 100 zur
inkrementellen Geschwindigkeitsmessung werden in einigen Fällen rotierende,
wechselnd magnetisierte Magneträder
oder Metallzahnräder
als Geberobjekte 150 verwendet, die gegebenenfalls das
Feld eines hinter dem eigentlichen Sensor 100 angebrachten
Magneten 130 ablenken bzw. modulieren. Im Falle eines Polrades
als Geberobjekt 150, wie dies in 2 gezeigt
ist, kann die Messung der Geschwindigkeit beispielsweise durch Detektion
der Nulldurchgänge
des Differenzfeldes erfolgen, wie es beispielsweise durch die äußeren magnetoresistiven
Sensorelemente bei den Positionen 180-1, 180-2 bei
der in 2 gezeigten Konfiguration erfolgen kann. Ein solches
Differenzfeld kann erfasst werden, wenn zwei Magnetfeldsensorelemente, beispielsweise
zwei Hall-Sensorelemente oder magnetoresistive Sensorelemente (zum
Beispiel GMR-Sensorelemente) im Abstand einer Magnetpollänge bzw.
einer Zahnlänge
in dem betreffenden Magnetfeld platziert werden.When using embodiments of a magnetic field sensor 100 or a sensor 100 For incremental velocity measurement, in some cases rotating, magnetized magnetic wheels or metal gears are used as donor objects 150 which optionally uses the box one behind the actual sensor 100 attached magnets 130 distract or modulate. In the case of a pole wheel as a donor object 150 like this in 2 is shown, the measurement of the speed can be done for example by detecting the zero crossings of the differential field, as for example by the outer magnetoresistive sensor elements at the positions 180-1 . 180-2 at the in 2 shown configuration can be done. Such a differential field can be detected if two magnetic field sensor elements, for example two Hall sensor elements or magnetoresistive sensor elements (for example GMR sensor elements) are placed at a distance of a magnetic pole length or a tooth length in the relevant magnetic field.
In
vielen oder manchen Anwendungen kann es darüber hinaus ggf. erforderlich
oder ratsam sein, neben der Geschwindigkeit des rotierenden Geberobjekts 150,
also beispielsweise des Rades oder einer Welle, auch die Drehrichtung
zu erkennen. Dies ist beispielsweise im Falle von ABS-Sensoren,
Kurbelwellensensoren, Nockenwellensensoren oder Getriebedrehzahlsensoren
im Kfz-Bereich der Fall.In addition, in many or some applications, it may be necessary or advisable, in addition to the speed of the rotating encoder object 150 , So for example, the wheel or a wave, to recognize the direction of rotation. This is the case for example in the case of ABS sensors, crankshaft sensors, camshaft sensors or transmission speed sensors in the automotive sector.
So
zeigt 3 schematisch den Einsatz eines Sensormoduls 190,
mit einem Ausführungsbeispiel
eines Sensors und einer Sensoranordnung 110, wie sie im
weiteren Verlauf der vorliegenden Anmeldung noch näher beschrieben
und erläutert
wird. Genauer gesagt, zeigt 3 eine Anwendung
eines entsprechenden Ausführungsbeispiels
eines Sensors 100 (nicht gezeigt in 3), der
im Rahmen des Sensormoduls 190 umfasst ist, im Falle eines
Motors 200, der in 3 schematisch
im Querschnitt gezeigt ist. Als Geberobjekt 150 wird in
diesem Fall ein Zahnrad verwendet, das mit der Kurbelwelle des Motors 200 mechanisch
verbunden bzw. gekoppelt ist.So shows 3 schematically the use of a sensor module 190 , with an embodiment of a sensor and a sensor arrangement 110 , as described and explained in more detail in the further course of the present application. More precisely, shows 3 an application of a corresponding embodiment of a sensor 100 (not shown in 3 ), in the context of the sensor module 190 is included, in the case of an engine 200 who in 3 is shown schematically in cross section. As donor object 150 In this case, a gear is used with the crankshaft of the engine 200 mechanically connected or coupled.
Das
Zahnrad als Geberobjekt 150 weist hierbei eine Indexlücke 210 auf,
in deren Bereich wenigstens ein Zahn des Zahnrads nicht ausgeführt ist.
Hierdurch ist es möglich,
eine bestimmte Winkelposition der Kurbelwelle zu bestimmen, indem
die Modulation des Magnetfeldes, die durch das Geberobjekt 150 hervorgerufen wird,
kurzzeitig dadurch gestört
wird, dass ein von der sonstigen Periodizität abweichendes Signal erzeugt wird.The gear as a donor object 150 here has an index gap 210 in which at least one tooth of the gear is not executed. This makes it possible to determine a certain angular position of the crankshaft by the modulation of the magnetic field passing through the encoder object 150 is caused, is disturbed by the fact that a deviating from the other periodicity signal is generated.
3 zeigt
so im Innern eines Motorgehäuses 220 einen
Querschnitt durch einen Zylinder, indem sich ein Kolben 230 bewegt,
der über
eine Pleuelstange 240 mit der Kurbelwelle mechanisch gekoppelt
ist. 3 zeigt darüber
hinaus im Bereich eines Zylinderkopfs 250 im Querschnitt
einen Einlasskanal 260, einen Auslasskanal 270,
die jeweils von einem Ventil 280 einen gemeinsamen Brennraum 290 oberhalb
des Kolbens 230 abtrennen. Eine Zündkerze 300 und eine
Einspritzdüse 310 sind darüber hinaus
so in dem Zylinderkopf 250 angebracht, dass diese ebenfalls
in dem Brennraum 290 hineinragen. Darüber hinaus sind in 3 verschiedene
Kühlmittelbereiche 320 mit
einem Temperatursensor 330 gezeigt. 3 zeigt
somit einen Einsatz eines Ausführungsbeispiels
eines Sensors bzw. einer Sensoranordnung 110 im Rahmen
des Sensormoduls 190 als Kurbelwellensensor. Entsprechend
können ähnliche
Sensormodule auch im Bereich der Nockenwellen eingesetzt werden,
die die Ventile 280 ansteuern. 3 shows so inside a motor housing 220 a cross section through a cylinder by a piston 230 moved, over a connecting rod 240 is mechanically coupled to the crankshaft. 3 also shows in the area of a cylinder head 250 in cross-section an inlet channel 260 , an outlet channel 270 , each from a valve 280 a common combustion chamber 290 above the piston 230 split off. A spark plug 300 and an injection nozzle 310 are also in the cylinder head 250 attached, that these also in the combustion chamber 290 protrude. In addition, in 3 different coolant areas 320 with a temperature sensor 330 shown. 3 Thus shows an insert of an embodiment of a sensor or a sensor arrangement 110 in the context of the sensor module 190 as a crankshaft sensor. Accordingly, similar sensor modules can also be used in the area of the camshafts, which are the valves 280 drive.
4 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel
eines Sensors 100-1 mit einem Ausführungsbeispiels einer Sensoranordnung 110-1 und
einer Auswerteschaltung 350, die mit dem Ausführungsbeispiel
der Sensoranordnung 110-1 gekoppelt ist. Genauer gesagt
umfasst die Sensoranordnung 110-1 vier magnetoresistive
Sensorelemente 120-1, ..., 120-4, von denen jeweils
zwei über
einen Knotenpunkt 360-1, 360-2 in Serie zwischen eine
Versorgungsleitung 370 für eine positive Versorgungsspannung
(z. B. Vbridge+) und eine Versorgungsleitung 380 für eine negative
Versorgungsspannung (z. B. Vbridge-) geschaltet sind. Die positive
Versorgungsspannung Vbridge+ kann beispielsweise aus einer positiven
Versorgungsspannung des Sensors 100-1 abgeleitet Spannung
oder es kann sich um die entsprechende Versorgungsspannung des Sensors
selbst handeln. Entsprechend kann je nach konkreter Implementierung
eines Ausführungsbeispiels
auch die negative Versorgungsspannung Vbridge-, die über die
Versorgungsleitung 380 den Sensorelementen 120 zur
Verfügung
gestellt wird, eine bezogen auf ein Bezugspotential negative äußere Versorgungsspannung,
eine aus einer solchen Spannung abgeleiteten Spannung oder aber
auch ein Bezugspotential darstellen, also beispielsweise Masse (GND). 4 shows a first embodiment of a sensor 100-1 with an embodiment of a sensor arrangement 110-1 and an evaluation circuit 350 that with the embodiment of the sensor arrangement 110-1 is coupled. More specifically, the sensor assembly includes 110-1 four magnetoresistive sensor elements 120-1 , ..., 120-4 of which two each have a node 360-1 . 360-2 in series between a supply line 370 for a positive supply voltage (eg Vbridge +) and a supply line 380 are connected for a negative supply voltage (eg Vbridge-). The positive supply voltage Vbridge + can, for example, from a positive supply voltage of the sensor 100-1 derived voltage or it may be the corresponding supply voltage of the sensor itself. Accordingly, depending on the concrete implementation of an embodiment, the negative supply voltage Vbridge, via the supply line 380 the sensor elements 120 is made available, based on a reference potential negative external supply voltage, a voltage derived from such a voltage or else a reference potential, so for example Ground (GND).
Die
beiden magnetoresistiven Sensorelemente 120-1, 120-2 sind
hierbei jeweils mit einem Anschluss an die Versorgungsleitung 370 gekoppelt,
während
sie mit ihrem zweiten Anschluss jeweils an einem Knotenpunkt 360-1, 360-2 gekoppelt
sind. Die beiden anderen magnetoresistiven Sensorelemente 120-3, 120-4 sind entsprechend
ebenfalls mit einem Anschluss an die beiden zuvor genannten Knotenpunkte
gekoppelt, mit ihrem jeweiligen anderen Anschluss, jedoch mit der
Versorgungsleitung 380 gekoppelt. So bilden die magnetoresistiven
Sensorelemente 120-1 und 120-3 über den
Knotenpunkt 360-1 eine Halbbrückenschaltung, während die
magnetoresistiven Sensorelemente 120-2 und 120-4 zusammen
mit den Knotenpunkt 360-2 als entsprechender Mittelabgriff
eine weitere Halbbrückenschaltung
bilden. In 4 sind die beiden sich hieraus
ergebenden Halbbrückenschaltungen
innerhalb der betreffenden magnetoresistiven Sensorelemente 120 mit den
Ziffern 1 und 2 gekennzeichnet. Mit anderen Worten bilden die vier
magnetoresistiven Sensorelemente 120-1 bis 120-4 insgesamt
zwei Sensorbrücken,
die über
ihre Mittelabgriffe in Form der Knotenpunkte 360 mit der
Auswerteschaltung 350 gekoppelt sind.The two magnetoresistive sensor elements 120-1 . 120-2 are each with a connection to the supply line 370 coupled with their second connector each at a node 360-1 . 360-2 are coupled. The other two magnetoresistive sensor elements 120-3 . 120-4 are similarly coupled with a connection to the two aforementioned nodes, with their respective other connection, but with the supply line 380 coupled. This is how the magnetoresistive sensor elements form 120-1 and 120-3 over the node 360-1 a half-bridge circuit, while the magnetoresistive sensor elements 120-2 and 120-4 along with the node 360-2 form as a corresponding center tap another half-bridge circuit. In 4 are the two resulting half-bridge circuits within the relevant magnetoresistive sensor elements 120 marked with the numbers 1 and 2. In other words, the four magnetoresistive sensor elements form 120-1 to 120-4 a total of two sensor bridges, which via their center taps in the form of nodal points 360 with the evaluation circuit 350 are coupled.
Hinsichtlich
einer Anordnung der magnetoresistiven Sensorelemente 120 auf
einem Substrat oder Chip auf dem die entsprechende Sensoranordnung 110 beispielsweise
in Form eines Dünnschicht-
oder Dünnfilmbauelements
realisiert sein kann, zeigt die horizontale Anordnung der vier Sensorelemente 120 eine
mögliche
Anordnung auf dem betreffenden Chip oder Substrat. Anders ausgedrückt, illustriert
ein Pfeil 390 eine x-Achse, die gleichzeitig eine Haupterfassungsrichtung
des Ausführungsbeispiels
der Sensoranordnung 110-1 bzw. des Sensors 100-1 darstellt.
Im Unterschied hierzu ist die in 4 hierzu
senkrechte Richtung nicht im Sinne einer Orientierung oder Anordnung
der betreffenden magnetoresistiven Sensorelemente 120 auf
dem Chip oder dem Substrat zu verstehen. Die zu der Haupterfassungsrichtung 390 senkrechte
in 4 dargestellte Raumrichtung dient vielmehr zur
deutlicheren Darstellung der Halbbrückenschaltung. In vielen Fällen von Ausführungsbeispielen
einer Sensoranordnung 110 bzw. eines Sensors 100 sind
vielmehr die vier magnetoresistiven Sensorelemente 120-1 bis 120-4 parallel
auf einer in Figur entsprechend nicht eingezeichneten Linie bezüglich der
Haupterfassungsrichtung 390 angeordnet.With regard to an arrangement of the magnetoresistive sensor elements 120 on a substrate or chip on which the corresponding sensor arrangement 110 For example, in the form of a thin film or thin film device can be realized, shows the horizontal arrangement of the four sensor elements 120 a possible arrangement on the relevant chip or substrate. In other words, an arrow illustrates 390 an x-axis, which is at the same time a main detection direction of the embodiment of the sensor arrangement 110-1 or the sensor 100-1 represents. In contrast to this, the in 4 this vertical direction not in the sense of orientation or arrangement of the relevant magnetoresistive sensor elements 120 to understand on the chip or the substrate. The to the main detection direction 390 vertical in 4 shown spatial direction rather serves for a clearer representation of the half-bridge circuit. In many cases of embodiments of a sensor arrangement 110 or a sensor 100 rather, the four magnetoresistive sensor elements 120-1 to 120-4 parallel to a line not correspondingly drawn in FIG. 1 with respect to the main detection direction 390 arranged.
Die
ersten beiden magnetoresistiven Sensorelemente 120-1, 120-2 sind
hierbei ferner, bezogen auf die Haupterfassungsrichtung 390,
also beispielsweise eine x-Achse, in einem ersten Abstand 400 angeordnet. Während das
dritte und vierte magnetoresistive Sensorelement 120-3, 120-4 in
einem zweiten Abstand 410 und das erste und dritte magnetoresistive
Sensorelement 120-1, 120-3 in einem dritten Abstand
zueinander angeordnet sind.The first two magnetoresistive sensor elements 120-1 . 120-2 are further here, based on the main detection direction 390 , so for example an x-axis, at a first distance 400 arranged. While the third and fourth magneto-resistive sensor element 120-3 . 120-4 at a second distance 410 and the first and third magneto-resistive sensor elements 120-1 . 120-3 are arranged at a third distance from each other.
Je
nach konkreter Ausgestaltung eines Ausführungsbeispiels eines Sensors 100 können hierbei
die einzelnen Abstände 400, 410, 420 relativ
zueinander definiert werden. Wird beispielsweise als Basisabstand der
dritte Abstand 420 definiert, so können der erste und der zweite
Abstand 400, 410 beispielsweise in manchen Ausführungsbeispielen
als ein Bruchteil dieses Basisabstands angegeben werden. In Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung liegen so der erste und der zweite Abstand 400, 410 bei
weniger als 50% des dritten Abstands, sind jedoch größer als
1% des betreffenden dritten Abstands 420. In weiteren Ausführungsbeispielen
können
ferner der erste und der zweite Abstand 400, 410 bezogen
auf den dritten Abstand 420 in einem Bereich zwischen 1%
bzw. 2% bzw. 5% als untere Grenze des entsprechenden Bereichs und
bei weniger als 40%, 30%, 20% oder 10% des betreffenden dritten
Abstand 420 liegen.Depending on the specific embodiment of an embodiment of a sensor 100 Here are the individual distances 400 . 410 . 420 be defined relative to each other. For example, if the base distance is the third distance 420 defined, so can the first and the second distance 400 . 410 For example, in some embodiments, a fraction of this base distance may be indicated. In embodiments of the present invention, such are the first and second distances 400 . 410 less than 50% of the third distance, but greater than 1% of the third distance in question 420 , In further embodiments, furthermore, the first and the second distance can 400 . 410 based on the third distance 420 in a range between 1%, 2% and 5%, respectively, as the lower limit of the corresponding range and less than 40%, 30%, 20% or 10% of the relevant third distance 420 lie.
In
vielen Fällen
werden entsprechende Ausführungsbeispiele
von Sensoren 100 auf ein entsprechendes Anwendungsgebiet
hin ausgelegt bzw. optimiert. Wie zuvor erläutert wurde, werden so Ausführungsbeispiele
von Sensoren häufig
im Zusammenhang mit einem Geberobjekt 150 eingesetzt, das
aufgrund seiner Außenabmessung
bzw. seiner über
die Außenabmessung
wenigstens teilweise periodisch verteilten Strukturen ein zumindest
abschnittsweise räumlich
und/oder zeitlich erzeugtes oder be einflusstes periodisches Magnetfeld
bereitstellt. In einem solchen Fall basiert im Allgemeinen der dritte
Abstand 420 auf einem charakteristischen Abstand, einer
charakteristischen Länge
oder einer charakteristischen Abmessung des Geberobjekts 150.
So kann beispielsweise der dritte Abstand etwa einer Zahnlänge, einer
Lückenlänge oder
einer anderen charakteristischen Länge der zumindest über einen
Teil der Außenabmessung
des Geberobjekts 150 verteilten periodischen Strukturen
entsprechen oder auf diesen zumindest basieren. Aus diesem Grund
wird nicht zuletzt zur Vereinfachung der Darstellung und der funktionalen
Zusammenhänge
im Folgenden sehr häufig
eine Beschreibung der Positionierung der einzelnen Sensorelemente
bezogen auf ein entsprechendes zumindest abschnittsweise periodisches
Magnetfeld durchgeführt.
Selbstverständlich
können
die einzelnen auch im Rahmen der weiteren Ausführungsbeispiele auftretenden
einzelnen Abstände
auf einen anderen Abstand der betreffenden Ausführungsbeispiele bezogen werden.
So kann beispielsweise bei dem in 4 gezeigten
Ausführungsbeispiel
unter der Voraussetzung, dass der dritte Abstand 420 mit
einer Genauigkeit von weniger als 20%, 10% oder 5% der Hälfte des
Pitches des Geberobjekts 150 entspricht, entsprechenden
Abstände
als Phasenunterschiede auf den dritten Abstand 420 bezogen
werden. Entsprechendes gilt auch für die weiteren im Rahmen der
vorliegenden Anmeldung erläuterten
Ausführungsbeispiele.
Bezogen auf ein von einem Geberobjekt 150 erzeugten oder
beeinflussten räumlich
periodischen Magnetfeld kann so der erste Abstand einem kleinsten
absoluten Phasenunterschied entsprechen, der größer als 1° und kleiner als 90° ist.In many cases, corresponding embodiments of sensors 100 designed or optimized for a corresponding field of application. As previously explained, embodiments of sensors often become associated with a donor object 150 used, which provides at least partially spatially and / or temporally generated or be influenced periodic magnetic field due to its outer dimensions or over the outer dimension at least partially periodically distributed structures. In such a case, the third distance is generally based 420 on a characteristic distance, a characteristic length or a characteristic dimension of the encoder object 150 , For example, the third distance may be about a tooth length, a gap length, or another characteristic length of at least a portion of the outer dimension of the encoder object 150 distributed periodic structures correspond or at least based on these. For this reason, a description of the positioning of the individual sensor elements with respect to a corresponding at least partially periodic magnetic field is very often carried out not least to simplify the representation and the functional relationships below. Of course, the individual occurring within the scope of the further embodiments, individual distances to another distance of the relevant embodiments may be related. For example, in the case of 4 embodiment shown on the assumption that the third distance 420 with an accuracy of less than 20%, 10% or 5% of the half of the pitch of the donor object 150 corresponds to corresponding distances as phase differences to the third distance 420 be obtained. The same applies to the other explained in the context of the present application embodiments. Relative to one of a donor object 150 Thus, the spatially periodic magnetic field generated or influenced may correspond to the first distance to a smallest absolute phase difference that is greater than 1 ° and less than 90 °.
Auch
das dritte und das vierte magnetoresistive Sensorelement, die benachbart
zueinander in dem zweiten Abstand 410 angeordnet sind,
entspricht dieser Abstand ebenfalls bezogen auf die Haupterfassungsrichtung 390 und
auf das zumindest abschnittsweise periodische Magnetfeld einem kleinsten
absoluten Phasenunterschied, der größer als oder gleich 1° und kleiner
als 90° ist.
Während
das erste und das zweite magne toresistive Sensorelement 120-1 und 120-2 und
das dritte und das vierte magnetoresistive Sensorelement 120-3, 120-4 also
zueinander jeweils benachbart angeordnet sind, ist das erste magnetoresistive
Sensorelement 120-1 und das dritte magnetoresistive Sensorelement 120-3 in
dem dritten Abstand 420 angeordnet, der wiederum bezogen
auf die Haupterfassungsrichtung 390 und das periodische
Magnetfeld einen kleinsten absoluten Phasenunterschied von wenigstens
25° entspricht.Also, the third and fourth magneto-resistive sensor elements adjacent to each other in the second distance 410 are arranged, this distance also corresponds to the main detection direction 390 and to the at least partially periodic magnetic field a smallest absolute phase difference, which is greater than or equal to 1 ° and less than 90 °. While the first and the second magnetoresistive sensor element 120-1 and 120-2 and the third and fourth magneto-resistive sensor elements 120-3 . 120-4 Thus, each adjacent to each other, is the first magnetoresistive sensor element 120-1 and the third magnetoresistive sensor element 120-3 in the third distance 420 arranged, which in turn related to the main detection direction 390 and the periodic magnetic field corresponds to a minimum absolute phase difference of at least 25 °.
In
diesem Zusammenhang sollte darauf hingewiesen werden, dass aufgrund
der Periodizität
von Phasen periodischer Objekte, Effekte, Verläufe, Felder oder Magnetfelder
Phasenunterschiede, die einer oder mehrerer ganzen Perioden (360°) entsprechen,
beliebig abgezogen oder addiert werden können, ohne einen Einfluss auf
das resultierende physikalische System zu nehmen. Aufgrund der periodischen
Natur des Magnetfeldes, wie es durch das Geberobjekt erzeugt oder
beeinflusst wird, gilt dies auch für Magnetfelder, die von einem
Geberobjekt 150 erzeugt oder beeinflusst werden, solange
dies periodisch geschieht. Aus diesem Grund entspricht beispielsweise
ein Phasenunterschied von 190° einem
kleinsten Abstand von 170° (= |190°–360°|), da, wie
zuvor erläutert
wurde, ein beliebiges ganzzeiliges Vielfaches eines einer Periode
entsprechenden Phasenunterschieds von 360° hinzu addiert oder subtrahiert
werden kann. Mit anderen Worten, existiert zu jedem beliebigen Phasenunterschied,
der kleiner als 0° oder
größer als
180° ist,
ein kleinster absoluter Phasenunterschied, der in dem Intervall
zwischen 0° und
180° liegt.
Formal ausgedrückt
bedeutet dies, dass zu jedem Phasenunterschied φ ein kleinster absoluter Phasenunterschied α in dem Intervall
zwischen 0° und 180° liegt, der
der Gleichung α =
|φ – m·2π|genügt. Hierbei
ist m eine beliebige ganze Zahl.In this context it should be pointed out that due to the periodicity of phases of periodic objects, effects, gradients, fields or magnetic fields, phase differences corresponding to one or several whole periods (360 °) can be arbitrarily subtracted or added without an influence on the resulting physical system to take. Due to the periodic nature of the magnetic field, as it is generated or influenced by the encoder object, this also applies to magnetic fields from a donor object 150 generated or influenced as long as this happens periodically. For this reason, for example, a phase difference of 190 ° corresponds to a smallest distance of 170 ° (= | 190 ° -360 ° |) because, as previously explained, any one-line multiple of a phase difference of 360 ° corresponding to one period is added or subtracted can be. In other words, for any phase difference that is less than 0 ° or greater than 180 °, there is a smallest absolute phase difference that is in the interval between 0 ° and 180 °. Expressed in formal terms, this means that, for each phase difference φ, there is a smallest absolute phase difference α in the interval between 0 ° and 180 ° that corresponds to the equation α = | φ - m · 2π | enough. Here m is an arbitrary integer.
Darüber hinaus
sind in vielen Ausführungsbeispielen
von Sensoranordnungen 110 und Sensoren 100 die
entsprechenden magnetoresistiven Sensorelemente 120 entsprechend
ihrer Nummerierung auf dem Substrat bzw. Chip angeordnet. So sind
in vielen Ausführungsbeispielen,
wie dies 4 aufzeigt, bezogen auf eine x-Koordinate
gemäß der Haupterfassungsrichtung 390 das
zweite magnetoresistive Sensorelement auf einer gleichen Seite des
magnetoresistiven Sensorelements 120-1 angeordnet, wie
das vierte magnetoresistive Sensorelement 120-4 bezogen
auf das dritte magnetoresistive Sensorelement 120-3. In
noch anderen Worten ausgedrückt
ist das zweite magnetoresistive Sensorelement bezogen auf das erste
magnetoresistive Sensorelement in einer vorbestimmten Richtung angeordnet
und das vierte magnetoresistive Sensorelement 120-4 bezogen
auf das dritte magnetoresistive Sensorelement 120-3 ebenfalls
in der vorbestimmtem Richtung angeordnet.Moreover, in many embodiments of sensor arrangements 110 and sensors 100 the corresponding magnetoresistive sensor elements 120 arranged according to their numbering on the substrate or chip. So are in many embodiments, like this 4 in terms of an x-coordinate according to the main detection direction 390 the second magnetoresistive sensor element on a same side of the magnetoresistive sensor element 120-1 arranged as the fourth magnetoresistive sensor element 120-4 with respect to the third magnetoresistive sensor element 120-3 , In other words, the second magnetoresistive sensor element is arranged in a predetermined direction relative to the first magnetoresistive sensor element and the fourth magnetoresistive sensor element 120-4 with respect to the third magnetoresistive sensor element 120-3 also arranged in the predetermined direction.
In
vielen Ausführungsbeispielen
einer Sensoranordnung 110 bzw. eines Sensors 100 sind
darüber
hinaus der erste Abstand 400 und der zweite Abstand 410 im
Wesentlichen gleich groß.
Mit anderen Worten, sind in vielen Ausführungsbeispielen der erste
Abstand und der zweite Abstand, gegebenenfalls unter Berücksichtigung
einer beispielsweise prozessbedingten Positionierungstoleranz gleich
groß.
Hierbei werden je nach konkreter Implementierung der einzelnen magnetoresistiven
Sensorelemente, also insbesondere im Hinblick auf die verwendete
Technologie, die Abstände
beispielsweise im Hinblick auf einen Mittelpunkt der betreffenden
Sensorelemente, also beispielsweise ein Flächenschwerpunkt oder ein anderer ähnlich definierter
Punkt definiert. Im Falle mäanderförmiger Sensorelemente
kann so beispielsweise ein Basispunkt, bezogen auf den die Abstände 400, 410, 420 definiert
sind, für
die einzelnen magnetoresistiven Sensorelemente 120 dadurch gegeben
sein, dass ein Erfassungsschwerpunkt, ein Flächenschwerpunkt, ein Mittelpunkt
oder ein anderer markanter oder vorbestimmter Punkt herangezogen
wird. In diesem Zusammenhang ist es in ei nigen Ausführungsbeispielen
einer Sensoranordnung 110 bzw. eines Sensors 100 hilfreich,
wenn im Falle identisch oder ähnlich
ausgeformter magnetoresistiver Sensorelemente 120 die betreffenden
Basispunkte gleich bzw. identisch gewählt werden.In many embodiments of a sensor arrangement 110 or a sensor 100 are beyond the first distance 400 and the second distance 410 essentially the same size. In other words, in many embodiments, the first distance and the second distance, possibly taking into account, for example, a process-related positioning tolerance are equal. Depending on the specific implementation of the individual magnetoresistive sensor elements, that is to say in particular with regard to the technology used, the distances are defined, for example, with regard to a center point of the relevant sensor elements, that is, for example, a centroid or another similarly defined point. In the case of meander-shaped sensor elements, for example, a base point, based on the distances 400 . 410 . 420 are defined for the individual magnetoresistive sensor elements 120 be given that a focal point of gravity, a centroid, a center or another prominent or predetermined point is used. In this context, it is in egg nigen embodiments of a sensor arrangement 110 or a sensor 100 helpful if in the case of identical or similarly shaped magnetoresistive sensor elements 120 the respective base points are chosen equal or identical.
Hinsichtlich
der Periodizität
des Magnetfeldes, dass durch das Geberobjekt 150 erzeugt
oder beeinflusst werden kann, ist anzumerken, dass die Periode,
genauer gesagt, die räumliche
Periode maßgeblich durch
die Periode des betreffenden Geberobjekts 150 bestimmt
sein kann. Mit anderen Worten, ist in vielen Anwendungsbebieten
eines Ausführungsbeispiels
eines Sensors 100 oder einer Sensoranordnung 110 die (räumliche)
Periode durch beispielsweise den Pitch des Geberobjektes 150,
also beispielsweise den Abstand zweier Zähne im Falle eines Zahnrades
als Geberobjekt 150 definiert. Darüber hinaus ist anzumerken,
dass aufgrund der Rotation bzw. allgemein angesprochen der Bewegung
des Geberobjekts 150 die räumliche Periodizität des periodischen
Magnetfelds bzw. des Geberobjekts 150 über eine entsprechende Geschwindigkeit in
eine zeitliche Periodizität
verwandelt wird. Je nach konkreter Implementierung kann es sich
beispielsweise im Falle der Geschwindigkeit um eine Winkelgeschwindigkeit ω oder eine
lineare Geschwindigkeit v handeln kann. Bezogen auf einen Phasenwinkel
bzw. Phasenunterschied φ ergibt
sich so im Falle einer Rotation des Geberobjekts 150 ein
Phasenunterschied φ = w·t (1)und im Falle
einer linearen Geschwindigkeit ein Phasenunterschied φ =
v·t/λ, (2) wobei λ der Pitch
bzw. die Periodizität
des entsprechenden Geberobjekts 150 und t die Zeit darstellt.
Je nach konkreter Implementierung eines Geberobjekts 150 kann
es hierbei durchaus auch zu einer Unterbrechung der Periodizität des Geberobjekts 150 als
Ganzes betrachtet kommen. So kann beispielsweise, wie dies 3 gezeigt
hat, eine Indexlücke 210 oder
ein Indexzahn in einem entsprechenden Geberobjekt integriert werden,
um beispielsweise eine bestimmte Winkelposition oder eine andere
bestimmte Position zu markieren. In einem solchen Fall sind selbstverständlich die
zuvor gemachten Aussagen hinsichtlich der Periodizität, der Phasenunterschiede
und andere damit verbundener Größen ggf.
auf einen Bereich zu beschränken,
der den betreffenden Indexzahn oder die entsprechende Indexlücke 210 nicht
umfasst. Im Allgemeinen stellt dies jedoch keine ernstzunehmende
Einschränkung
dar, da die Periodizität
beispielsweise des von dem Geberobjekt 150 erzeugten oder
beeinflussten periodischen Magnetfeldes sich auf eine viel kleinere
Periode, nämlich
den Pitch oder den Zahnabstand bezieht. Ein Fehlen eines oder mehrerer
entsprechender Zähne,
also das Vorhandensein einer Indexlücke 210 kann zwar
die Periodizität
des Gesamtgeberobjekts 150 stören, kann jedoch vernachlässigt werden
bzw. außer
Acht bleiben, da in Anwendungsbeispielen eine entsprechende Periodizität über einen
bestimmten Bereich, der nicht das gesamte Geberobjekt 150 umfassen
muss, ausreichend sein kann.Regarding the periodicity of the magnetic field that passes through the donor object 150 can be generated or influenced, it should be noted that the period, or more precisely, the spatial period significantly by the period of the relevant donor object 150 can be determined. In other words, in many applications, one embodiment of a sensor is 100 or a sensor arrangement 110 the (spatial) period by, for example, the pitch of the donor object 150 So, for example, the distance between two teeth in the case of a gear as a donor object 150 Are defined. In addition, it should be noted that due to the rotation or generally addressed the movement of the donor object 150 the spatial periodicity of the periodic magnetic field or of the encoder object 150 is transformed into a temporal periodicity over a corresponding speed. Depending on the specific implementation, in the case of speed, for example, it may be an angular velocity ω or a linear velocity v. Based on a phase angle or phase difference φ, this results in the case of a rotation of the encoder object 150 a phase difference φ = w · t (1) and in the case of a linear velocity, a phase difference φ = v · t / λ, (2) where λ is the pitch or the periodicity of the corresponding encoder object 150 and t represents the time. Depending on the concrete implementation of a donor object 150 This can also lead to an interruption of the periodicity of the encoder object 150 come considered as a whole. For example, like this 3 has shown an index gap 210 or integrating an index tooth in a corresponding encoder object, for example, to mark a particular angular position or another particular position. In such a case, of course, the statements made above with regard to the periodicity, the phase differences and other related variables may, if necessary, be limited to a range of the respective index tooth or the corresponding index gap 210 not included. In general, however, this is not a serious limitation since the periodicity of, for example, that of the donor object 150 Periodic magnetic field generated or influenced refers to a much smaller period, namely the pitch or the tooth spacing. A lack of one or more corresponding teeth, ie the presence of an index gap 210 Although the periodicity of the total donor object 150 but can be neglected or disregarded, since in application examples a corresponding periodicity over a certain range, not the entire encoder object 150 must be sufficient.
Weist
also ein entsprechendes Geberobjekt eine Indexlücke 210 oder eine
entsprechende andere Markierung auf, so führt dieses jedoch zumindest
zu einem abschnittsweise periodischen Magnetfeld oder erzeugt dieses.
So ist beispielsweise bei Kurbelwellensensoren, die eine wesentliche
Anwendung für
richtungserkennende Geschwindigkeitssensoren (Speed-Sensoren) darstellen,
eine Verwendung von Zahnrädern
oder Polrädern,
bei denen ein längerer
Abschnitt als Absolutpositionsmarkierung dient, durchaus üblich. Zu
diesem Zweck wird zum Beispiel eine Lücke zwischen zwei Zähnen weggelassen,
so dass dieser Abschnitt insgesamt dreimal länger wird. Wird jetzt eine
Phasenverschiebung betrachtet, weicht diese bezüglich dieser Absolutpositionsmarkierung
von einer Phasenverschiebung ab, die bezüglich der Zähne oder der anderen Strukturen des
betreffenden Geberobjekts definiert ist. Dies stellt jedoch im vorliegenden
Fall kein Problem dar, da abgesehen von dem Bereich der Absolutpositionsmarkierung
(zum Beispiel der Indexlücke 210)
die durch das Geberobjekt hervorgerufene Modifikation bzw. Beeinflussung
des Magnetfeldes zumindest in dem Bereich außerhalb der Indexlücke bezüglich der
kürzeren
Periodenlänge
periodisch ist. Somit ist also auch ein von einem solchem Geberobjekt
hervorgerufenes oder beeinflusstes Magnetfeld zumindest abschnittsweise
periodisch.Thus, a corresponding donor object has an index gap 210 or a corresponding other marking, however, this leads at least to a sectionally periodic magnetic field or generates this. For example, with crankshaft sensors, which are an essential application for directional speed sensors (speed sensors), use of gears or pulleys where a longer portion serves as the absolute position marker is quite common. For this purpose, for example, a gap between two teeth is omitted so that this portion becomes a total of three times longer. If a phase shift is now considered, this differs from this absolute position marking by a phase shift that is defined with respect to the teeth or the other structures of the relevant encoder object. However, this is not a problem in the present case, since, apart from the range of absolute position marking (for example, the index gap 210 ) the modification or influence of the magnetic field caused by the encoder object is periodic at least in the area outside the index gap with respect to the shorter period length. Thus, therefore, a magnetic field also caused or influenced by such a donor object is at least partially periodic.
Entsprechend
kann selbstverständlich
eine Definition bzw. Festlegung der Abstände der einzelnen Sensorelemente 120 zueinander
in diesem Ausführungsbeispiel,
wie auch in den weiteren Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung, bezüglich
des Geberobjekts definiert werden. So können beispielsweise die betreffenden
Abstände
auch auf Abstände
des Geberobjekts, also etwa eine Länge eines Zahns, eine Länge einer
Lücke oder
eines anderen an dem Außenrand
des Geberobjekts angeordnetes Objekt bezogen werden. Selbstverständlich können die
betreffenden Abstände
auch relativ zueinander definiert werden, wenn beispielsweise ein
Abstand, etwa der dritte Abstand bei dem in 4 gezeigten
Ausführungsbeispiel
auf einer charakteristischen Länge
basiert, die entweder von dem (zumindest abschnittsweise) periodischen
Magnetfeld oder dem entsprechenden Geberobjekt abhängt.Accordingly, of course, a definition or definition of the distances of the individual sensor elements 120 to each other in this embodiment, as well as in the other embodiments of the present invention, are defined with respect to the encoder object. Thus, for example, the distances in question can also be related to distances of the encoder object, that is, for example, a length of a tooth, a length of a gap, or another object arranged on the outer edge of the encoder object. Of course, the distances in question can also be defined relative to each other, for example when a distance, such as the third distance at the in 4 shown embodiment is based on a characteristic length, which depends either on the (at least partially) periodic magnetic field or the corresponding encoder object.
Anders
ausgedrückt
weist das Geberobjekt 150 zumindest über einen Teil einer Außenabmessung
des Geberobjekts verteilte periodische Strukturen auf, die in der
Lage sind, ein zumindest abschnittsweise periodisches Magnetfeld
zu erzeugen oder zu beeinflussen. Entsprechende Strukturen umfassen
Zähne,
Löcher, Lücken, magnetische
Bereiche und Bereiche unterschiedlicher Magnetisierung.In other words, the donor object 150 at least over part of an outer dimension of the Encoder object distributed periodic structures that are able to generate or influence an at least partially periodic magnetic field. Corresponding structures include teeth, holes, voids, magnetic regions, and regions of different magnetization.
Im
Hinblick auf die Phasenunterschiede der Abstände der des ersten, zweiten
und dritten Abstands 400, 410, 420 ist
anzumerken, dass in weiteren Ausführungsbeispielen eines Sensors 100 bzw.
einer Sensoranordnung 110 der erste und der zweite Abstand 400, 410 abhängig von
den genauen technischen Implementierungsdetails in einem Phasenbereich
zwischen 5° und
20° oder
10° bis
20° liegen
kann. Je nach konkreter Implementierung können der erste Abstand und
der zweite Abstand zwischen den Sensorelementen 120-1 und 120-2 bzw. 120-3 und 120-4 bezogen
auf das zumindest abschnittsweise periodische Magnetfeld auch Phasenunterschieden
zwischen 2°–80°, 2°–40°, 2°–20°, 5°–80°, 5°–40° oder 5°–20° entsprechen.
Im Hinblick auf die Phasenunterschiede, die dem dritten Abstand 420 entsprechen,
kann es je nach konkreter Implementierung sein, dass der dritte
Abstand 420 einem Phasenwinkel von wenigstens 90°, von wenigstens
120° oder von
wenigstens 160° aufweist.
Entsprechend kann auch der dritte Abstand einem Phasenunterschied
in manchen Ausführungsbeispielen
von wenigstens 40°,
80°, 110° oder 150° entsprechen.
In manchen Ausführungsbeispielen
einer Sensoranordnung 110 bzw. eines Sensors 100 können die
magnetoresistiven Sensorelemente 120-1 und 120-3 in
einem Abstand angeordnet sein, der einem Phasenunterschied von 180° +/– 5° oder von 180° +/– 2° entspricht.With regard to the phase differences of the distances of the first, second and third distances 400 . 410 . 420 It should be noted that in further embodiments of a sensor 100 or a sensor arrangement 110 the first and the second distance 400 . 410 depending on the exact engineering implementation details may be in a phase range between 5 ° and 20 ° or 10 ° to 20 °. Depending on the specific implementation, the first distance and the second distance between the sensor elements 120-1 and 120-2 respectively. 120-3 and 120-4 also correspond to phase differences between 2 ° -80 °, 2 ° -40 °, 2 ° -20 °, 5 ° -80 °, 5 ° -40 ° or 5 ° -20 ° relative to the at least partially periodic magnetic field. With regard to the phase differences, the third distance 420 Depending on the concrete implementation, it may be the third distance 420 a phase angle of at least 90 °, of at least 120 ° or of at least 160 °. Accordingly, the third distance may correspond to a phase difference in some embodiments of at least 40 °, 80 °, 110 ° or 150 °. In some embodiments of a sensor arrangement 110 or a sensor 100 can the magnetoresistive sensor elements 120-1 and 120-3 be arranged at a distance corresponding to a phase difference of 180 ° +/- 5 ° or 180 ° +/- 2 °.
Im
Falle eines Ausführungsbeispiels
eines Sensors 100-1, der neben der Sensoranordnung 110-1 auch
die Auswerteschaltung 350 umfasst, kann diese beispielsweise
so konfiguriert sein, um basierend auf einem ersten Differenzsignal
des ersten und des dritten magnetoresistiven Sensorelements 120-1, 120-3,
das an dem als Mittelabgriff wirkenden Knotenpunkt 360-1 der
betreffenden Halbbrückenschaltung
abgreifbar ist, und basierend auf einem zweiten Differenzsignal
des zweiten und vierten magnetoresistiven Sensorelements 120-2, 120-4,
das an dem als Mittelabgriff wirkenden Knotenpunkt 360-2 dieser
Halbbrückenschaltung
verfügbar
ist, ein Summensignal und ein Differenzsignal bereitzustellen. Das
Summensignal kann hierbei In formationen bezüglich einer Geschwindigkeit
des Geberobjekts aufweisen, die beispielsweise aus einer Frequenz des
Summensignals sich ergeben. Entsprechend kann das Differenzsignal
Informationen bezüglich
einer Drehrichtung oder Richtung der Geschwindigkeit des Geberobjekts 150 aufweisen.
Eine solche Information kann beispielsweise in einem Wert des Differenzsignals
zu einem bestimmten Zeitpunkt, der beispielsweise auf Basis des
Summensignals ableitbar ist, sich ergeben. Je nach konkreter Implementierung
einer Auswerteschaltung 350 kann so das Summensignal und/oder
das Differenzsignal selber oder die daraus gewonnenen Informationen
beispielsweise an einem oder mehreren Ausgängen der Auswerteschaltung 350 für eine spätere Verarbeitung
zur Verfügung
gestellt werden.In the case of an embodiment of a sensor 100-1 , next to the sensor array 110-1 also the evaluation circuit 350 For example, it may be configured to be based on a first difference signal of the first and third magnetoresistive sensor elements 120-1 . 120-3 at the node acting as the center tap 360-1 the relevant half-bridge circuit can be tapped, and based on a second difference signal of the second and fourth magnetoresistive sensor element 120-2 . 120-4 at the node acting as the center tap 360-2 This half-bridge circuit is available to provide a sum signal and a difference signal. The sum signal may in this case in formations with respect to a speed of the encoder object, which result, for example, from a frequency of the sum signal itself. Accordingly, the difference signal may be information regarding a direction of rotation or direction of the speed of the encoder object 150 exhibit. Such information may, for example, result in a value of the difference signal at a specific time, which can be derived on the basis of the sum signal, for example. Depending on the concrete implementation of an evaluation circuit 350 Thus, the sum signal and / or the difference signal itself or the information obtained therefrom, for example, at one or more outputs of the evaluation circuit 350 be made available for later processing.
Bei
einem Ausführungsbeispiel
eines Sensors 100-1 bzw. einer Sensoranordnung 110-1 werden
folglich zwei nur leicht versetzte Brücken mit den magnetoresistiven
Sensorelementen 120-1, 120-3 und 120-2, 120-4 verwendet.
Dadurch können
beide Signale der beiden Brücken,
die an den Knotenpunkten 360 abgreifbar sind, zur Nullpunktsdetektion
eingesetzt werden. Eine Abtastung der betreffenden beiden Signale
oder Differenzsignale kann, wie im Folgenden noch erläutert wird,
gemultiplext erfolgen. Durch eine Verdoppelung der Abtastrate im
Falle einer digitalen oder auch analogen Verarbeitung der beiden
Differenzsignale durch die Auswerteschaltung 350 gegenüber einer
Implementierung nur einer einzelnen Halbbrücke kann so etwa eine gleitende
Mittelwertbildung vorgenommen werden, was zu einer Verbesserung
des Signalrauschabstands führen kann.In one embodiment of a sensor 100-1 or a sensor arrangement 110-1 Thus, two only slightly offset bridges with the magnetoresistive sensor elements 120-1 . 120-3 and 120-2 . 120-4 used. This allows both signals of the two bridges at the junctions 360 can be tapped, used for zero point detection. A sampling of the respective two signals or differential signals can, as will be explained below, be multiplexed. By doubling the sampling rate in the case of digital or analog processing of the two differential signals by the evaluation circuit 350 Compared to an implementation of only a single half-bridge, a moving averaging can be carried out, for example, which can lead to an improvement of the signal-to-noise ratio.
Das
gemittelte Signal bzw. das Summensignal entspricht hierbei einem
virtuellen Sensor, der zwischen den beiden Einzelsensoren, genauer
gesagt zwischen den beiden Halbbrückenschaltungen, angeordnet
ist. Das Differenzsignal, das auf Basis der an den beiden Knotenpunkten 360-1, 360-2 abgreifbaren
Differenzsignalen von der Auswerteschaltung 350 gewonnen
werden kann, weist so Informationen auf, die beispielsweise auch durch
einen zwischen den magnetoresistiven Sensorelementen 120 einer
Halbbrückenschaltung
gelegenen weiteren Sensor bestimmbar sind. Ein solcher weiterer
Sensor in der Mitte eines solchen Sensor-ICs (IC = integrated circuit
= integrierte Schaltung) würde
ein 90°-phasenversetztes
Signal gegenüber
einem der (Differenz-)Signale von zwei der äußeren Sensorelemente (zum Beispiel
Sensorelemente 120-1, 120-3 oder 120-2, 120-4)
liefern. Je nach Drehrichtung würde
dann bei einer Nullstelle des Differenzsignals an einem der Knotenpunkte 360 ein
solches Signal eines Mittensensors ein Minimum oder ein Maximum
aufweisen. In Verbindung mit einer Ableitung des Differenzsignals,
das an einem der Knotenpunkte 360 abgreifbar ist, könnte dann
das Vorzeichen eines Extremums des Differenzsignals Aufschluss über die
Drehrichtung geben, wenn beispielsweise eine Nullstelle des Signals
eines solchen Mittensensors ausgewertet wird.The averaged signal or the sum signal corresponds to a virtual sensor which is arranged between the two individual sensors, more precisely between the two half-bridge circuits. The difference signal, based on the at the two nodes 360-1 . 360-2 tappable difference signals from the evaluation circuit 350 can be obtained, so information on, for example, by one between the magnetoresistive sensor elements 120 a half-bridge circuit located further sensor can be determined. Such another sensor in the middle of such a sensor integrated circuit (IC) would provide a 90 ° phase shifted signal against one of the (difference) signals from two of the outer sensor elements (eg sensor elements 120-1 . 120-3 or 120-2 . 120-4 ) deliver. Depending on the direction of rotation would then at a zero point of the difference signal at one of the nodes 360 such a signal of a center sensor has a minimum or a maximum. In conjunction with a derivative of the difference signal, at one of the nodes 360 can be tapped, could then give the sign of an extremum of the differential signal information about the direction of rotation, for example, if a zero point of the signal of such a middle sensor is evaluated.
Liegt
ein entsprechend platziertes drittes Sensorelement in der Mitte
zwischen zwei äußeren Sensorelementen
am Chip, ergeben sich Signale der drei einzelnen Sensorelemente,
die jeweils 90° zueinander
phasenverschoben sind. Durch eine Verschaltung der beiden äußeren Sensorsignale
in Form einer Halbbrückenschaltung
werden diese subtrahiert und ein entsprechendes Differenzsignal,
das an einem Knotenpunkt 360 abgreifbar ist, kann entsprechend
als Geschwindigkeitssignal oder auch als Speed-Signal bezeichnet
werden. Ein gegebenenfalls vorhandener mittlerer Sensor würde ein
entsprechendes Richtungssignal, das als Direktion-Signal bezeichnet
wird, zur Verfügung
stellen. Durch eine Beobachtung des Vorzeichens des Richtungssignals
im Nulldurchgang des Geschwindigkeitssignals kann so die Drehrichtung
des Geberobjekts abgeleitet werden, wie die folgende Tabelle illustriert. Tabelle 1: Nulldurchgang
Speed-Signal Linkslauf Rechtslauf
steigend Direction-Signal > 0 Direction-Signal < 0
fallend Direction-Signal < 0 Direction-Signal > 0
If a correspondingly placed third sensor element lies in the middle between two external sensors Elements on the chip, there are signals of the three individual sensor elements, which are each phase-shifted by 90 ° to each other. By interconnecting the two outer sensor signals in the form of a half-bridge circuit, these are subtracted and a corresponding difference signal, which at a node 360 can be tapped, can be referred to as a speed signal or as a speed signal accordingly. An optional central sensor would provide a corresponding direction signal, referred to as a director signal. By observing the sign of the direction signal at the zero crossing of the speed signal, the direction of rotation of the encoder object can be derived, as illustrated in the following table. Table 1: Zero crossing speed signal CCW clockwise
rising Direction signal> 0 Direction signal <0
falling Direction signal <0 Direction signal> 0
Dies
bedeutet, dass beispielsweise, wenn das Geschwindigkeitssignal eine
Nulllinie passiert, also durch Null geht, und dabei ansteigt, so
weist das Richtungssignal Werte auf, die größer als Null sind, im Falle eines
Linkslaufs und kleiner als Null sind, im Falle eines Rechtslaufs
des Geberobjekts 150. Entsprechend ist das Geschwindigkeitssignal
im Nulldurchgang fallend, so ist das Richtungssignal im Falle des
Linkslaufs negativ und im Falle des Rechtslaufs positiv.This means that, for example, when the speed signal passes a zero-line, ie goes through zero, and thereby increases, the direction signal has values that are greater than zero, in the case of a left-hand rotation and less than zero, in the case of a clockwise rotation of indicator object 150 , Accordingly, the speed signal is falling in the zero crossing, the direction signal is negative in the case of the counterclockwise rotation and positive in the case of the clockwise rotation.
4 zeigt
somit ein Ausführungsbeispiel
einer Sensoranordnung 110 zum Erfassen von einem Geberobjekt 150 erzeugten
oder beeinflussten zumindest abschnittsweise periodischen Magnetfeldes
mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten magnetoresistiven
Sensorelement 120-1, ..., 120-4, wobei das erste
und das zweite magnetoresistive Sensorelement 120-1, 120-2 in
einem ersten Abstand 400 angeordnet sind, wobei das dritte
und das vierte magnetoresistive Sensorelement 120-3, 120-4 benachbart
in einem zweiten Abstand 410 angeordnet sind, wobei das
erste und das dritte magnetoresistive Sensorelement 120-1, 120-3 in einem
dritten Abstand 420 angeordnet sind, und wobei der erste
Abstand 400 und der zweite Abstand 410 weniger
als 50% des dritten Abstands 420, jedoch nicht weniger
als 1% des dritten Abstands 420 betragen. 4 thus shows an embodiment of a sensor arrangement 110 to capture from a donor object 150 generated or influenced at least partially periodic magnetic field with a first, second, third and fourth magnetoresistive sensor element 120-1 , ..., 120-4 wherein the first and the second magnetoresistive sensor element 120-1 . 120-2 at a first distance 400 are arranged, wherein the third and the fourth magneto-resistive sensor element 120-3 . 120-4 adjacent at a second distance 410 are arranged, wherein the first and the third magneto-resistive sensor element 120-1 . 120-3 at a third distance 420 are arranged, and wherein the first distance 400 and the second distance 410 less than 50% of the third distance 420 but not less than 1% of the third distance 420 be.
5 zeigt
so schematisch drei Verläufe
von Signalen, wie sie an den beiden Knotenpunkten 360-1, 360-2 des
in 4 gezeigten Ausführungsbeispiels eines Sensors 100-1 bzw.
der entsprechenden Sensoranordnung 110-1 abgreifbar sind.
Genauer gesagt zeigt 5 einen Verlauf 430-1,
wie er beispielswei se an dem Knotenpunkt 360-1 der beiden
magnetoresistiven Sensorelemente 120-1, 120-3 abgreifbar
ist. Entsprechend zeigt 5 einen weiteren Verlauf 430-2,
wie er beispielsweise an dem Knotenpunkt 360-2 der beiden Sensorelemente 120-2, 120-4 abgreifbar
ist. Mit anderen Worten entspricht der Verlauf 430-1 der
linken Halbbrücke,
während
der Verlauf 430-2 der rechten Halbbrücke entspricht, wie sie in 4 gezeigt
sind. 5 shows schematically three courses of signals, as at the two nodes 360-1 . 360-2 of in 4 shown embodiment of a sensor 100-1 or the corresponding sensor arrangement 110-1 can be tapped. More specifically shows 5 a course 430-1 as exemplified at the node 360-1 the two magnetoresistive sensor elements 120-1 . 120-3 can be tapped. According to shows 5 another course 430-2 as he, for example, at the node 360-2 the two sensor elements 120-2 . 120-4 can be tapped. In other words, the course is the same 430-1 the left half bridge, during the course 430-2 the right half bridge corresponds to how they are in 4 are shown.
Darüber hinaus
ist zwischen den Verläufen 430-1, 430-2 ein
gemittelter Verlauf 440 eingezeichnet, der beispielsweise
einem Verlauf entsprechen könnte,
wie er auf Basis eines Summation der beiden Verläufe 430-1, 430-2,
also wie er dem Summensignal der Auswerteschaltung 250 entsprechen
könnte.
Der gemittelte Verlauf 440 ist hierbei der Einfachheit
halber mit der gleichen Signalamplitude eingezeichnet, wie die beiden äußeren Verläufe 430-1, 430-2.
Mit anderen Worten ist bei der in 5 gezeigten
Darstellung des gemittelten Verlaufs 440 vernachlässigt worden,
dass das entsprechende Summensignal der Auswerteschaltung 350 eine Signalamplitude
aufweisen würde,
die etwa doppelt so groß ist,
wie die einzelnen Signalamplituden der beiden beteiligten Halbbrückenschaltungen.In addition, between the progressions 430-1 . 430-2 an averaged course 440 which, for example, could correspond to a course, as it is based on a summation of the two courses 430-1 . 430-2 , So as he the sum signal of the evaluation circuit 250 could correspond. The average course 440 Here, for the sake of simplicity, the same signal amplitude is shown as the two outer courses 430-1 . 430-2 , In other words, at the in 5 shown representation of the averaged course 440 neglected that the corresponding sum signal of the evaluation circuit 350 would have a signal amplitude which is about twice as large as the individual signal amplitudes of the two half-bridge circuits involved.
Hinsichtlich
der in 5 dargestellten Verläufe ist ferner anzumerken,
dass auf einer Abszisse der dort gezeigten Darstellung beispielsweise
die Zeit im Falle eines sich bewegenden Geberobjekts 150 aufgetragen sein
kann. Im Hinblick auf die Ordinate zeigt 5 eine Oszillation
um eine durch die Abszisse (x-Achse) markierten Nullpunktswert.
Je nach konkreter Implementierung eines Ausführungsbeispiels, wie es beispielsweise in 4 gezeigt
ist, kann dies eine numerische oder eine anderweitige Berücksichtigung
einer entsprechenden Nullpunktsverschiebung (Offset) erforderlich
machen. Selbstverständlich
kann eine entsprechende Nullpunktsverschiebung auch schaltungstechnisch
realisiert werden, indem beispielsweise der Auswerteschaltung 350 ein
in 4 nicht gezeigtes Referenzsignal einer Referenzbrücke oder
eines Spannungstei lers bereitgestellt wird. Ein solcher Spannungsteiler
kann beispielsweise aus Poly-Silizium-Widerstandselementen und/oder
aus metallischen Widerstandsbahnen erzeugt werden. Alternativ oder
ergänzend
kann selbstverständlich
auch der Versorgungsleitung 380 ein, bezogen auf ein Referenzpotential,
negatives Potential aufgeprägt
werden, das betragsmäßig dem
Potential der Versorgungsleitung 370 entspricht. In einem
Fall und eine symmetrische Auslegung der magnetoresistiven Sensorelemente 120 der
beiden in 4 gezeigten Halbleiterbrückenschaltungen
vorausgesetzt kann so auch ohne Implementierung eines Spannungsteilers
bzw. einer Referenzbrücke
ein entsprechendes Signal generiert werden, das um einen Nullwert
herum eine periodische Oszillation, ansprechend auf eine Bewegung
des Geberobjekts 150 ausführt.Regarding the in 5 It should also be noted that, for example, the time in the case of a moving donor object is shown on an abscissa of the representation shown there 150 can be applied. With regard to the ordinate shows 5 an oscillation around a zero point value marked by the abscissa (x-axis). Depending on the concrete implementation of an exemplary embodiment, as described, for example, in US Pat 4 This may require numerical or other consideration of a corresponding offset. Of course, a corresponding zero offset shift can also be realized by circuitry, for example, the evaluation circuit 350 a in 4 not shown reference signal of a reference bridge or a voltage Stel ler is provided. Such a voltage divider can be produced, for example, from poly-silicon resistor elements and / or from metallic resistor tracks. Alternatively or additionally, of course, the supply line 380 a, based on a reference potential, negative potential to be impressed, the magnitude of the potential of the supply line 370 equivalent. In one case and one symmetrical design of the magnetoresistive sensor elements 120 the two in 4 provided semiconductor bridge circuits are provided, a corresponding signal can thus be generated even without the implementation of a voltage divider or a reference bridge, the periodic oscillation around a zero value, in response to a movement of the encoder object 150 performs.
Darüber hinaus
sollte darauf hingewiesen werden, dass grundsätzlich auch die Möglichkeit
besteht, eine entsprechende Nullpunktsberücksichtigung durch den Einsatz
einer Vollbrückenschaltung
zu realisieren. Zu diesem Zweck ist in den 6a und 6b ein
Vergleich einer Halbbrückenschaltung
(6a) und einer Vollbrückenschaltung (6b)
gezeigt.In addition, it should be pointed out that in principle it is also possible to realize a corresponding zero point consideration by the use of a full bridge circuit. For this purpose is in the 6a and 6b a comparison of a half-bridge circuit ( 6a ) and a full bridge circuit ( 6b ).
6a zeigt
die schon in 4 gezeigte Serienschaltung der
magnetoresistiven Sensorelemente 120-1 und 120-3 über den
Mittelabgriff bzw. Knotenpunkt 360-1. Im Unterschied hierzu
ist bei der in 6b gezeigten Vollbrückenschaltung
der zuvor beschriebenen Halbbrückenschaltung
mit den magnetoresistiven Sensorelementen 120-1, 120-3 und
dem Knotenpunkt 360-1 eine weitere Halbbrückenschaltung
mit den Sensorelementen 120'-3 und 120'-1 und dem dazwischengelegenen
Knotenpunkt bzw. Mittelabgriff 360'-1 parallel geschaltet. Die magnetoresistiven
Sensorelemente 120'-1, 120'-3 können hierbei
beispielsweise durch eine Verdopplung der entsprechenden magnetoresistiven
Sensorstruktur im Bereich der jeweiligen magnetoresistiven Sensorelemente 120-1, 120-3 auf
dem Substrat bzw. Chip erzeugt werden. 6a already showing in 4 shown series connection of the magnetoresistive sensor elements 120-1 and 120-3 via the center tap or node 360-1 , In contrast to this, in the case of 6b shown full bridge circuit of the previously described half-bridge circuit with the magnetoresistive sensor elements 120-1 . 120-3 and the node 360-1 a further half-bridge circuit with the sensor elements 120'-3 and 120'-1 and the intervening node or center tap 360'-1 connected in parallel. The magnetoresistive sensor elements 120'-1 . 120'-3 can in this case, for example, by doubling the corresponding magnetoresistive sensor structure in the region of the respective magnetoresistive sensor elements 120-1 . 120-3 be generated on the substrate or chip.
Hinsichtlich
ihrer Kopplung an die Versorgungsleitungen 370, 380 ist
in diesem Fall jedoch zu beachten, dass im Unterschied zu dem magnetoresistiven
Sensorelement 120-3 das magnetoresistive Sensorelement 120'-3 mit der Versorgungsleitung 370,
also einer positiven Versorgungsspannung gekoppelt ist. Entsprechend
ist das magnetoresistive Sensorelemente 120'-1 elektrisch parallel zu dem magnetoresistiven
Sensorelement 120-3 mit der Versorgungsleitung 380 für die negative
Versorgungsspannung (z. B. Masse (GND)) gekoppelt.With regard to their coupling to the supply lines 370 . 380 However, in this case it should be noted that unlike the magnetoresistive sensor element 120-3 the magnetoresistive sensor element 120'-3 with the supply line 370 , So is coupled to a positive supply voltage. Accordingly, the magnetoresistive sensor elements 120'-1 electrically parallel to the magnetoresistive sensor element 120-3 with the supply line 380 coupled for the negative supply voltage (eg ground (GND)).
Darüber hinaus
bietet es sich an, in diesem Zusammenhang darauf hinzuweisen, dass
bei einer Implementierung einer Vollbrückenschaltung, wie sie 6b zeigt
und wie sie im Rahmen von 8 noch näher erläutert wird,
die Knotenpunkte 360'-1 und 360' gegebenenfalls
beide mit der Auswerteschaltung 350 gekoppelt werden können. Darüber hinaus
bietet es sich an, an dieser Stelle darauf hinzuweisen, dass grundsätzlich auch
die Möglichkeit
besteht, einzelne magnetoresistive Sensorelemente 120 gegen
entsprechende Widerstandselemente aus Polysilizium, einer Metallleitung
oder einem anderen Metall auszutauschen. In einem solchen Fall könnte das
entsprechend ausgetauschte magnetoresistive Sensorelement selbstverständlich keinen Magnetfeld-abhängigen Beitrag
zu dem an dem entsprechenden Knotenpunkt 360 abgreifbaren
Differenzsignal oder Messsignal liefern.In addition, it may be useful to point out that in an implementation of a full bridge circuit such as 6b shows and how they are under 8th will be explained in more detail, the nodes 360'-1 and 360 ' if necessary, both with the evaluation circuit 350 can be coupled. In addition, it makes sense to point out at this point that in principle there is also the possibility of individual magnetoresistive sensor elements 120 to be replaced by corresponding polysilicon resistance elements, a metal line or another metal. Of course, in such a case, the appropriately replaced magneto-resistive sensor element could not have a magnetic field-dependent contribution to that at the corresponding node 360 deliverable differential signal or measuring signal.
Darüber hinaus
bietet die Verwendung einer Vollbrückenschaltung, wie sie in 6b gezeigt
ist, neben der bereits erwähnten
Kompensation des Nullpunkts im Falle einer idealen Auslegung auch
den weiteren Vorteil einer Vergrößerung der
Signalamplitude der betreffenden Signale, da diese nunmehr differenziell
von zwei unterschiedlichen Knotenpunkten 360, 360' abgreifbar
sind.In addition, the use of a full bridge circuit, as provided in 6b is shown, in addition to the already mentioned compensation of the zero point in the case of an ideal design, the further advantage of increasing the signal amplitude of the relevant signals, since these now differentially from two different nodes 360 . 360 ' can be tapped.
Bevor
jedoch im Zusammenhang mit den 7 bis 13 weitere
Ausführungsbeispiele
von Sensoren 100 und Sensoranordnungen 110 erläutert werden,
sollte an dieser Stelle erwähnt
werden, dass im Rahmen der vorliegenden Patentanmeldung eine erste
Komponente, die mit einer zweiten Komponente (elektrisch) gekoppelt
ist, elektrisch direkt mit dieser verbunden oder über eine
weitere Schaltung oder eine weitere Komponente mit dieser in elektrischer
Verbindung stehen kann. Anders ausgedrückt, wird im Rahmen der vorliegenden
Patentanmeldung unter zwei Komponenten, die miteinander (elektrisch)
gekoppelt sind, also solche verstanden, die entweder direkt miteinander
oder über
eine weitere Schaltung oder Komponente elektrisch miteinander verbunden
sind. So sind beispielsweise bei dem in 4 gezeigten
Ausführungsbeispiel
die beiden magnetoresistiven Sensorelemente 120-1, 120-3 mittelbar über den
Knotenpunkt 360 miteinander gekoppelt. Je nach konkreter
Ausführung
können
diese beiden magnetoresistiven Sensorelemente mit dem betreffenden Knotenpunkt 360-1 jedoch
direkt elektrisch verbunden sein.Before, however, in connection with the 7 to 13 further embodiments of sensors 100 and sensor arrangements 110 are explained, it should be noted at this point that in the present patent application, a first component which is (electrically) coupled to a second component, electrically connected directly to this or via another circuit or another component with this in electrical communication can stand. In other words, in the context of the present patent application, two components which are coupled to one another (electrically) are understood as meaning those which are connected to each other either directly with one another or via another circuit or component. For example, in the case of 4 embodiment shown, the two magnetoresistive sensor elements 120-1 . 120-3 indirectly via the junction 360 coupled together. Depending on the specific embodiment, these two magnetoresistive sensor elements with the respective node 360-1 however, be directly electrically connected.
Darüber hinaus
bietet es sich an, an dieser Stelle darauf hinzuweisen, dass im
Rahmen der vorliegenden Patentanmeldung für Objekte, Strukturen und Komponenten,
die die gleichen oder ähnlichen
funktionalen Merkmale aufweisen, identische oder ähnliche
Bezugszeichen verwendet werden. Sofern dies nicht explizit anderweitig
angegeben ist, können
Abschnitte der Beschreibung, die sich auf Objekte, Strukturen und
Komponenten mit ähnlichen
gleichen funktionalen Eigenschaften und Merkmalen beziehen, untereinander
ausgetauscht werden. Hierdurch kann die Beschreibung gerade im Hinblick
auf Merkmale, Eigenschaften und andere Details dadurch verkürzt werden,
dass diese im Zusammenhang mit verschiedenen Ausführungsbeispielen nicht
mehr fachbeschrieben werden müssen.
Darüber
hinaus werden im Folgenden zusammenfassende Bezugszeichen für Objekte,
Strukturen und Komponenten verwendet, die identisch oder in ähnlicher
Art und Weise in einem Ausführungsbeispiel
oder in einer Struktur in einer Figur auftreten. Sofern dies nicht
anderweitig vermerkt ist, können
auch im Hinblick auf solche Strukturen, Komponenten oder Objekte
die betreffenden Beschreibungspassagen untereinander ausgetauscht
werden. So mit dient auch die Verwendung zusammenfassender Bezugszeichen
einer kompakteren und klareren Beschreibung der Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung, da unnötige Wiederholungen vermieden
werden können.In addition, it should be noted at this point that identical or similar reference numerals are used in the context of the present patent application for objects, structures and components which have the same or similar functional characteristics. Unless explicitly stated otherwise, portions of the description relating to objects, structures, and components having similar like functional characteristics and features may be interchanged. In this way, the description can be shortened precisely in terms of features, properties and other details that this in connection with various embodiments no longer need to be described professionally. In addition, in the following summary reference symbols are used for objects, structures and components that occur identically or in a similar manner in an exemplary embodiment or in a structure in a figure. Unless otherwise stated, the relevant description passages may also be interchanged with regard to such structures, components or objects. Thus, the use of summary reference numerals also serves to provide a more compact and clearer description of the embodiments of the present invention, as unnecessary repetition can be avoided.
7 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Sensors 100-1 mit einem Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung 110-1.
Die Sensoranordnung 110 unterscheidet sich hierbei von
der in 4 gezeigten nicht, auch wenn in 7 der
erste Abstand 400, der zweite Abstand 410 und
der dritte Abstand 420 nicht eingezeichnet sind. Auch im
Rahmen dieses Ausführungsbeispiels
werden die einzelnen Abstände 400, 410, 420 im
Hinblick auf Phasenunterschiede bezüglich des zumindest abschnittsweise
periodischen Magnetfelds diskutiert und erläutert. Die zuvor gemachten
Aussagen im Zusammenhang mit dem in 4 gezeigten
Ausführungsbeispiel
sind entsprechend übertragbar. 7 shows a further embodiment of a sensor 100-1 with an embodiment of a sensor arrangement 110-1 , The sensor arrangement 110 differs from the in 4 not shown, even if in 7 the first distance 400 , the second distance 410 and the third distance 420 are not shown. Also in the context of this embodiment, the individual distances 400 . 410 . 420 with regard to phase differences with respect to the at least partially periodic magnetic field discussed and explained. The statements made above in connection with the 4 shown embodiment can be transferred accordingly.
Das
in 7 gezeigte Ausführungsbeispiel eines Sensors 100 unterscheidet
sich jedoch im Hinblick auf die Auswerteschaltung 350 und
im Hinblick auf eine zusätzliche
Referenzbrücke 450,
die als Halbbrückenschaltung
der Widerstandselemente 460-1 und 460-2 aufweist,
die ihrerseits über
einen Knotenpunkt 470 in Serie geschaltet sind. Die Referenzbrücke 450 ist
hierbei zwischen die beiden Versorgungsleitungen 370, 380, geschaltet,
die auch die Versorgungsspannungen für die magnetoresistiven Sensorelemente 120 des
Ausführungsbeispiels
der Sensoranordnung 110-1 aus 7 liefert.
Der Knotenpunkt 470 der Referenzbrücke 450 stellt hierbei
den Mittelabgriff der Halbbrückenschaltung
der beiden Wiederstandselemente 460 dar und ist mit der
Auswerteschaltung 350 gekoppelt. Die Widerstandselemente 460-1, 460-2 können hierbei,
wie zuvor erläutert
wurden, beispielsweise aus Poly-Silizium, aus metallischen Strukturen
oder anderen Materialien gefertigt sein. Je nach konkreter Implementierung
kann so beispielsweise ein optional hoch-dotierter oder dotierter Poly-Silizium-Widerstandsspannungsteiler
in einen entsprechenden Chip imp lementiert werden, der die beiden
Widerstandselemente 460-1, 460-2 umfasst. Die
Widerstandselemente 460 werden auch als Referenzelemente
bezeichnet, weshalb sie in 7 als „Ref" bezeichnet sind.This in 7 shown embodiment of a sensor 100 differs, however, with regard to the evaluation circuit 350 and with regard to an additional reference bridge 450 acting as a half-bridge circuit of the resistive elements 460-1 and 460-2 which in turn has a node 470 are connected in series. The reference bridge 450 is here between the two supply lines 370 . 380 , which also switches the supply voltages for the magnetoresistive sensor elements 120 of the embodiment of the sensor arrangement 110-1 out 7 supplies. The node 470 the reference bridge 450 in this case represents the center tap of the half-bridge circuit of the two resistor elements 460 and is with the evaluation circuit 350 coupled. The resistance elements 460-1 . 460-2 can be made of poly-silicon, metallic structures or other materials, as explained above, for example. Depending on the specific implementation, for example, an optionally highly doped or doped poly-silicon resistance voltage divider can be implemented in a corresponding chip, which comprises the two resistance elements 460-1 . 460-2 includes. The resistance elements 460 are also referred to as reference elements, which is why they are in 7 are referred to as "Ref".
Die
Auswerteschaltung 350 umfasst einen Multiplexer 480,
an dessen Eingänge
die beiden Knotenpunkte 360-1, 360-2 angeschlossen
sind. Der Multiplexer 480 ermöglicht es so, wahlweise einen
der beiden Knotenpunkte 360, die als Mittelabgriffe der
Halbbrückenschaltungen
aus den magnetoresistiven Sensorelementen 120 dient, mit
einem der Multiplexer 480 nachgeschalteten Analog/Digital-Wandler 490 zu
koppeln. Der Multiplexer 480 stellt somit einen Schalter
dar, der in der Lage ist, wenigstens einen der beiden Mittelabgriffe 360 der
magnetoresistiven Halbbrückenschaltungen
mit einem Eingang des Analog/Digital-Wandlers 490 zu koppeln.
Ein weiterer Eingang des Analog/Digital-Wandlers 490 ist
darüber
hinaus mit dem Mittelabgriff bzw. Knotenpunkt 470 der Referenzbrückenschaltung 450 gekoppelt.The evaluation circuit 350 includes a multiplexer 480 , at whose entrances the two nodes 360-1 . 360-2 are connected. The multiplexer 480 thus makes it possible, either one of the two nodes 360 acting as center taps of the half-bridge circuits of the magnetoresistive sensor elements 120 serves with one of the multiplexers 480 downstream analog / digital converter 490 to pair. The multiplexer 480 thus represents a switch that is capable of at least one of the two center taps 360 the magnetoresistive half-bridge circuits with an input of the analog / digital converter 490 to pair. Another input of the analog / digital converter 490 is beyond that with the center tap or node 470 the reference bridge circuit 450 coupled.
Der
Analog/Digital-Wandler 490 ist über einen oder mehrere Ausgänge einerseits
mit einem Additionsmodul 500 und einem Subtraktionsmodul 510 gekoppelt,
denen jeweils bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel
eines Sensors 100-1 eine digitalisierte und um eine Referenzspannung
des Mittelabriffs 470 der Referenzbrücke 450 korrigiertes
Messsignal der beiden Halbbrückenschaltungen
mit magnetoresistiven Sensorelementen 120 von den Knotenpunkten 360-1, 360-2 zur
Verfügung
stellt.The analog / digital converter 490 is via one or more outputs on the one hand with an addition module 500 and a subtraction module 510 coupled to each in the in 7 illustrated embodiment of a sensor 100-1 a digitized and by a reference voltage of the center tap 470 the reference bridge 450 corrected measurement signal of the two half-bridge circuits with magnetoresistive sensor elements 120 from the nodes 360-1 . 360-2 provides.
Mit
anderen Worten ist so das Additionsmodul 500 beispielsweise
in der Lage und ausgebildet, an die nachfolgenden Module, Schaltungen
und Komponenten ein Signal zu liefern, das auf einer Summe der beiden an
den Knotenpunkten 360-1, 360-2 abgegriffenen Messsignale
der Halbbrückenschaltungen
des Ausführungsbeispiels
einer Sensoranordnung 110-1 basiert. Entsprechend ist das
Subtraktionsmodul 510 in der Lage und ausgebildet, eine
entsprechende Differenz der betreffenden Mess signale an die nachfolgenden
Komponenten auszugeben. Hierbei sind die dem Additionsmodul 500 und
dem Subtraktionsmodul 510 zur Verfügung gestellten Messsignale
durch den Analog/Digital-Wandler 490 digitalisiert und
um das Referenzsignal der Referenzbrücke 450 korrigiert
worden.In other words, it's the addition module 500 for example, capable of providing to the subsequent modules, circuits and components a signal which is a sum of the two at the nodes 360-1 . 360-2 tapped measurement signals of the half-bridge circuits of the embodiment of a sensor arrangement 110-1 based. The subtraction module is corresponding 510 capable and trained to output a corresponding difference of the relevant measurement signals to the subsequent components. Here are the addition module 500 and the subtraction module 510 provided measurement signals by the analog / digital converter 490 digitized and the reference signal of the reference bridge 450 corrected.
Das
Subtraktionsmodul 510 ist seinerseits mit einem Ausgang
an einen Integrator 520 gekoppelt, der in der Lage ist,
die an seinem Eingang oder seinen Eingängen zur Verfügung gestellten
Signale zeitlich aufzuintegrieren. An den Integrator 520 ist
ferner eine Prozessierungsschaltung 530 zur weiteren Prozessierung
der inkrementellen Richtungssensordaten (further incremental direction
processing) gekoppelt. Die Prozessierungsschaltung 530 ist
dann in der Lage, ein Ausgangssignal bezüglich einer Richtung (direction
out) an einem entsprechenden Ausgang bereitzustellen. So kann beispielsweise
die Prozessierungsschaltung 530 eine Abtast- und Halteschaltung
aufweisen, die in der Lage und konfiguriert ist, um an einem Eingang
das betreffende Summensignal zu empfangen und an einem Ausgang dann
ein Richtungssignal basierend auf dem Summensignal bereitzustellen,
wobei beispielsweise die Auswerteschaltung 350 der Abtast-
und Halteschaltung ein Taktsignal bereitstellen kann, wenn das Differenzsignal
des Subtraktionsmoduls 510 oder ein daraus abgeleitetes
Signal beispielsweise einen Nulldurchgang aufweist.The subtraction module 510 is in turn with an output to an integrator 520 coupled, which is able to temporally aufintegrieren the signals provided at its input or its inputs. To the integrator 520 is also a processing circuit 530 for further processing of the incremental direction sensor data (further incremental direction processing) coupled. The processing circuit 530 is then able to provide an output in direction out at a corresponding output. For example, the processing circuit 530 an ab having a sample and hold circuit which is capable and configured to receive at an input the respective sum signal and then to provide at a output a direction signal based on the sum signal, wherein, for example, the evaluation circuit 350 the sample and hold circuit can provide a clock signal when the difference signal of the subtraction module 510 or a signal derived therefrom has, for example, a zero crossing.
Das
Additionsmodul 500 ist seinerseits an eine Minimum/Maximum-Detektionsschaltung 540 und
einer Prozessierungsschaltung 550 zur weiteren Prozessierung
der inkrementellen Geschwindigkeitssensordaten gekoppelt. Während die
Prozessierungsschaltung 550 vergleichbar zu der Prozessierungsschaltung 530 auf
Basis der eingehenden Signale ein Ausgangssignal bezüglich der
Geschwindigkeit erzeugt (speed out) ist die Minimum/Maximum-Detektionsschaltung 540 in
der Lage und entsprechend ausgebildet, um das Vorliegen eines Minimums
oder eines Maximums des betreffenden eingehenden Signals, also des
Summensignals, wie es von dem Additionsmodul 500 ausgegeben wird,
zu erkennen. Die Minimum/Maximum-Detektionsschaltung 540 ist
darüber
hinaus mit dem Integrator 520 derart gekoppelt, dass der
Integrator 520 durch ein von der Minimum/Maximum-Detektionsschaltung 540 zur
Verfügung
gestellte Signal (reset-Signal) auf Null oder auf einen anderen
Wert zurückgesetzt
wird, wenn ein Extremum, also ein Minimum oder ein Maximum, vorliegt.The addition module 500 is in turn connected to a minimum / maximum detection circuit 540 and a processing circuit 550 coupled for further processing of the incremental velocity sensor data. While the processing circuit 550 comparable to the processing circuit 530 On the basis of the incoming signals, an output signal relating to the speed (speed out) is the minimum / maximum detection circuit 540 capable of and adapted to the presence of a minimum or a maximum of the respective incoming signal, that is, the sum signal, as determined by the addition module 500 is issued to recognize. The minimum / maximum detection circuit 540 is beyond that with the integrator 520 coupled such that the integrator 520 by one of the minimum / maximum detection circuits 540 signal (reset signal) is reset to zero or to another value when an extreme, ie a minimum or a maximum, is present.
Die
Signaldifferenz zwischen den beiden phasenverschobenen Einzelsignalen
der beiden Halbbrückenschaltungen
mit den magnetoresistiven Sensorelementen umfasst im Hinblick auf
das Vorzeichen der Phasenverschiebung die Information über die
Drehrichtung, wie dies bereits die beiden Verläufe 430-1, 430-2 aus 5 im
Verhältnis
zu dem Summensignal 440 bzw. im gemittelten Signal 440 gezeigt
haben. Da der Phasenversatz jedoch im Vergleich zu einem 90°-phasenverschobenen
Signal kleiner ist, ist die Spannungsdifferenz zwischen den beiden
Brücken
ebenfalls nur gering. Da jedoch die Richtungsinformation ohnehin
nur zweimal pro Periode bestimmt wird, kann zwischen zwei aufeinanderfolgenden
Extremwerten die phasenverschiebungsbedingte Differenz der Brückensignale
integriert werden. Hierdurch ist es möglich, den Signalrauschabstand
zu verbessern und eine zuverlässige
Richtungsdetektion zu ermöglichen.
Ein Ausführungsbeispiel
eines Sensors 100-1, wie er in 7 gezeigt
ist, ermöglicht
so eine Richtungserkennung für
inkrementelle Geschwindigkeitssensoren oder Speedsensoren mit einer
erhöhten
Abtastrate. Hinzu kommt, dass ein Drehrichtungswechsel ein vorhergehendes
Absenken der Drehzahl mit sich bringt, so dass die Richtungsinformation durch
die Verlängerung
der Integrationsperiode zwischen zwei Extremwerten umso genauer
wird, je geringer die Drehzahl ist.The signal difference between the two phase-shifted individual signals of the two half-bridge circuits with the magnetoresistive sensor elements includes with respect to the sign of the phase shift information about the direction of rotation, as already the two courses 430-1 . 430-2 out 5 in relation to the sum signal 440 or in the averaged signal 440 have shown. However, since the phase offset is smaller compared to a 90 ° phase-shifted signal, the voltage difference between the two bridges is also small. However, since the direction information is determined only twice per period anyway, the phase shift-related difference of the bridge signals can be integrated between two consecutive extreme values. This makes it possible to improve the signal-to-noise ratio and enable reliable direction detection. An embodiment of a sensor 100-1 as he is in 7 As shown, thus enabling directional detection for incremental speed sensors or speed sensors with an increased sampling rate. In addition, a change in direction of rotation entails a previous lowering of the rotational speed, so that the directional information becomes more accurate as a result of the extension of the integration period between two extreme values, the lower the rotational speed.
Anders
ausgedrückt,
wird im Rahmen der Auswerteschaltung 350 der Integrator 520 dazu
verwendet, die gegebenenfalls verrauschten Messsignale der beiden
Halbbrückenschaltungen,
wie sie an den beiden Knotenpunkten 360 abgegriffen werden
können,
auch zu integrieren, da im Mittel Rauschkomponenten der beiden Signale
durch die Integration numerisch ausgelöscht werden können. Dadurch,
dass der Integrator 520 implementiert ist, kann so trotz
des im Vergleich zu 90° sehr
geringen Phasenabstands der beiden magnetoresistiven Sensorelemente 120-1, 120-2 bzw. 120-3, 120-4 auch
im Falle einer starken Rauschüberlagerung noch
eine zuverlässige
Richtungsdetektion ermöglichen
kann.In other words, in the context of the evaluation circuit 350 the integrator 520 used to the possibly noisy measurement signals of the two half-bridge circuits, as at the two nodes 360 can be tapped, even to integrate, since on average noise components of the two signals can be deleted numerically by the integration. By doing that, the integrator 520 is implemented, so despite the very small compared to 90 ° phase spacing of the two magnetoresistive sensor elements 120-1 . 120-2 respectively. 120-3 . 120-4 even in the case of a strong noise superposition can still allow reliable direction detection.
8 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiels
eines Sensors 100-1 mit einem Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung 110-1 und
einer Auswerteschaltung 350. Im Unterschied zu dem in 7 gezeigten Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich das in 8 gezeigte
Ausführungsbeispiel
eines Sensors 100-1 im Hinblick
auf die Sensoranordnung 110-1 im Wesentlichen dadurch,
dass diese nunmehr ein erstes bis viertes magnetoresistive Sensorelement 120-1 bis 120-4 aufweist,
sondern ebenfalls ein fünftes
bis achtes magnetoresistive Sensorelement 120'-1 bis 120'-4, die zusammen
mit den ersten vier magnetoresistiven Sensorelementen 120-1 bis 120-4 zu
zwei Vollbrückenschaltungen
geschaltet sind, wie dies im Zusammenhang mit 6b erläutert wurde.
Entsprechend sind nicht nur die Knotenpunkte 360-1, 360-2 der
beiden Halbbrückenschaltungen
mit den ersten vier magnetoresistiven Sensorelementen 120-1 bis 120-4 in
der Sensoranordnung 110-1 umfasst, sondern es sind vielmehr
zwei weitere Knotenpunkte 360'-1 und 360'-2 zwischen die magnetoresistiven
Sensorelemente 120'-1 und 120'-3 bzw. 120'-2 und 120'-4 geschaltet.
Dafür ist
im Gegenzug im Rahmen des in 8 gezeigten
Ausführungsbeispiels
eines Sensors 100-1 keine Referenzbrücke wie im Fall von 7 implementiert. 8th shows a further embodiment of a sensor 100-1 with an embodiment of a sensor arrangement 110-1 and an evaluation circuit 350 , Unlike the in 7 The embodiment shown in FIG 8th shown embodiment of a sensor 100-1 with regard to the sensor arrangement 110-1 essentially in that they now have a first to fourth magnetoresistive sensor element 120-1 to 120-4 but also a fifth to eighth magnetoresistive sensor element 120'-1 to 120'-4 , which together with the first four magnetoresistive sensor elements 120-1 to 120-4 connected to two full bridge circuits, as related to 6b was explained. Accordingly, not only are the nodes 360-1 . 360-2 the two half-bridge circuits with the first four magnetoresistive sensor elements 120-1 to 120-4 in the sensor arrangement 110-1 but rather two more nodes 360'-1 and 360'-2 between the magnetoresistive sensor elements 120'-1 and 120'-3 respectively. 120'-2 and 120'-4 connected. In return, in the context of in 8th shown embodiment of a sensor 100-1 no reference bridge as in the case of 7 implemented.
Auch
bei diesem Ausführungsbeispiel
gelten die im Hinblick auf 4 gemachten
Aussagen hinsichtlich der einzelnen Abstände und ihrer Dimensionierung
zueinander bzw. zu denen der Abmessung eines Geberobjekts bzw. zu
denen hinsichtlich der Phasenunterschiede des periodischen Magnetfeldes.In this embodiment, too, with regard to 4 made statements regarding the individual distances and their dimensions to each other or to those of the dimension of a sensor object or to those with respect to the phase differences of the periodic magnetic field.
Hieraus
ergibt sich ein weiterer Unterschied im Hinblick auf die Auswerteschaltung 350 in
Bezug auf den Multiplexer 480 und den Analog/Digital-Wandler 490.
So ist der Multiplexer 480 bei dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel
mit allen vier Knotenpunkten 360 des Ausführungsbeispiels
der Sensoranordnung 110-1 und der Ausgang des Multiplexers 480 ist
ausschließlich
mit dem Analog/Digital-Wandler 490 gekoppelt. Die in 7 gezeigte
Kopplung des Analog/Digital-Wandlers 490 zu der Referenzbrücke 450 ist
zusammen mit der Referenzbrücke 450 bei
dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiels entfallen.
Darüber
hinauskönnen sich
ggf. weitere Änderungen
ergeben, die eine Folge des durch die Verwendung einer Vollbrückenschaltung erhöhten Signalpegels
und anderer implementierungs-spezifischen Details sein können.This results in a further difference with regard to the evaluation circuit 350 in terms of the multiplexer 480 and the analog-to-digital converter 490 , This is the multiplexer 480 at the in 8th shown Embodiment with all four nodes 360 of the embodiment of the sensor arrangement 110-1 and the output of the multiplexer 480 is exclusive to the analogue to digital converter 490 coupled. In the 7 shown coupling of the analog / digital converter 490 to the reference bridge 450 is together with the reference bridge 450 at the in 8th shown embodiment omitted. In addition, further changes may possibly result, which may be a consequence of the increased signal level through the use of a full bridge circuit and other implementation-specific details.
Im
Zusammenhang mit den in den 7 und 8 gezeigten
Ausführungsbeispielen
sollte ferner darauf hingewiesen werden, dass grundsätzlich eine
Implementierung eines Analog/Digital-Wandlers 490 entfallen kann.
In einem solchen Fall kann die Auswerteschaltung auch als reine
analoge Schaltung implementiert werden. Ferner kann die Auswerteschaltung 350 weitere
analoge oder digitale Signalverarbeitungsstufen umfassen, also etwa
eine Vorverstärkerstufe
und/oder eine oder mehrere Verstärkerstufen.
All diese Komponenten sind jedoch als optionale Komponenten zu betrachten.In connection with in the 7 and 8th Furthermore, it should be pointed out that in principle an implementation of an analog / digital converter 490 can be omitted. In such a case, the evaluation circuit can also be implemented as a pure analog circuit. Furthermore, the evaluation circuit 350 further analog or digital signal processing stages include, so about a preamplifier stage and / or one or more amplifier stages. However, all of these components are considered optional components.
9 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Sensors 100-2 mit einem Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung 110-2 und
eine Auswerteschaltung 350'.
Genauer gesagt, umfasst das Ausführungsbeispiel
einer Sensoranordnung 110-2 ein erstes magnetoresistives
Sensorelement 120-1, ein zweites magnetoresistives Sensorelement 120-1 und
ein drittes magnetoresistives Sensorelement 120-3. Das
erste magnetoresistive Sensorelement 120-1 und das zweite
magnetoresistive Sensorelement 120-2 sind hierbei wiederum an
eine Versorgungsleitung 370 gekoppelt, die eine positive
Versorgungsspannung Vbridge+, den betreffenden magnetoresistiven
Sensorelementen bereitstellt. Das dritte magnetoresistive Sensorelement 120-3 ist
seinerseits mit der Versorgungsleitung 380 gekoppelt, die
diesem eine negative Versorgungsspannung Vbridge- zur Verfügung stellt,
bei dem es sich beispielsweise um ein Referenzpotential, also beispielsweise
Masse (GND) handeln kann. 9 shows a further embodiment of a sensor 100-2 with an embodiment of a sensor arrangement 110-2 and an evaluation circuit 350 ' , More specifically, the embodiment includes a sensor arrangement 110-2 a first magnetoresistive sensor element 120-1 , a second magnetoresistive sensor element 120-1 and a third magnetoresistive sensor element 120-3 , The first magnetoresistive sensor element 120-1 and the second magnetoresistive sensor element 120-2 are in turn to a supply line 370 coupled, which provides a positive supply voltage Vbridge +, the respective magnetoresistive sensor elements. The third magnetoresistive sensor element 120-3 is in turn with the supply line 380 coupled, this provides a negative supply voltage Vbridge-, which may be, for example, a reference potential, so for example ground (GND).
Das
erste und zweite magnetoresistive Sensorelement 120-1, 120-2 ist
mit einem Multiplexer 480 eingangsseitig gekoppelt. Ausgangsseitig
ist der Multiplexer 480 mit einem Knotenpunkt 360 und
dem dritten magnetoresistiven Sensorelement seinerseits wiederum
gekoppelt. Mit Hilfe des Multiplexers 480 können so
das erste magnetoresistive Sensorelement 120-1 zusammen
mit dem dritten magnetoresistiven Sensorelement 120-3 über den
Knotenpunkt 360 als Mittelabgriff zu einer Halbbrückenschaltung
umverschaltet werden. Analog kann mit dem Multiplexer 480 auch
das zweite magnetoresistive Sensorelement 120-2 mit dem
dritten magnetoresistiven Sensorelement 120-3 entsprechend
zu einer zweiten Halbbrückenschaltung
verschaltet werden, die in 9 auch mit
der Ziffer 1 gekennzeichnet ist. Entsprechend ist die zuvor
erläuterte
Halbbrückenschaltung
mit der Ziffer 2 in 9 gekennzeichnet.The first and second magnetoresistive sensor elements 120-1 . 120-2 is with a multiplexer 480 Coupled on the input side. The output side is the multiplexer 480 with a node 360 and in turn coupled to the third magnetoresistive sensor element. With the help of the multiplexer 480 So can the first magnetoresistive sensor element 120-1 together with the third magnetoresistive sensor element 120-3 over the node 360 be switched as a center tap to a half-bridge circuit. Analog can be with the multiplexer 480 also the second magnetoresistive sensor element 120-2 with the third magnetoresistive sensor element 120-3 be connected in accordance with a second half-bridge circuit, the in 9 also with the numeral 1 is marked. Accordingly, the previously described half-bridge circuit with the numeral 2 in 9 characterized.
Der
Multiplexer 480 kann hierbei, wie dies in 9 gezeigt
ist, einerseits als der eigentlichen Sensoranordnung 110-2 ausgeführt sein
oder aber Teil der Auswerteschaltung 250' sein. In diesem Fall wären die einzelnen
magnetoresistiven Sensorelemente 120 nicht über den
Knotenpunkt 360 mit der Auswerteschaltung 350' gekoppelt,
sondern vielmehr mit ihren jeweiligen nicht an die Versorgungsleitung 370 oder 380 gekoppelten
Anschlüssen.
Hinsichtlich der Funktionalität,
der Funktionsweise und weiterer Parameter haben diese implementierungsspezifischen
Details jedoch keine weiteren Einflüsse auf das in 9 gezeigte
Ausführungsbeispiel.The multiplexer 480 here, as in 9 is shown, on the one hand as the actual sensor arrangement 110-2 be executed or part of the evaluation 250 ' be. In this case, the individual magnetoresistive sensor elements would be 120 not over the node 360 with the evaluation circuit 350 ' but rather with their respective not connected to the supply line 370 or 380 coupled connections. However, in terms of functionality, functionality, and other parameters, these implementation - specific details have no further impact on the 9 shown embodiment.
Wie
bereits im Zusammenhang mit den in 4 gezeigten
Ausführungsbeispielen
eines Sensors 100-1 erläutert
wurde, illustriert auch bei der in 9 gezeigten
Darstellung der Pfeil 390 die Haupterfassungsrichtung,
bei der es sich beispielsweise um die x-Achse eines Koordinatensystems
des Sensors 100-2 bzw. der Sensoranordnung 110-2 handeln
kann. Ebenso, wie in 4, lässt die Anordnung der einzelnen
magnetoresistiven Sensorelemente 120 im Hinblick auf eine
senkrecht zu der Haupterfassungsrichtung 390 gezeigten
Richtung in 9 keinen Rückschluss auf ihre geometrische
Anordnung auf dem Substrat bzw. dem Chip des betreffenden Sensors 100-2 zu.
Diese Anordnung ist im Wesentlichen im Hinblick auf eine übersichtliche und
einfache Darstellung der betreffenden Ausführungsbeispiele abgezielt.As already mentioned in connection with in 4 shown embodiments of a sensor 100-1 was also illustrated at the in 9 shown illustration of the arrow 390 the main detection direction, which is, for example, the x-axis of a coordinate system of the sensor 100-2 or the sensor arrangement 110-2 can act. Likewise, as in 4 , leaves the arrangement of the individual magnetoresistive sensor elements 120 with respect to a direction perpendicular to the main detection direction 390 shown direction in 9 no conclusion on their geometric arrangement on the substrate or the chip of the relevant sensor 100-2 to. This arrangement is essentially aimed at a clear and simple presentation of the relevant embodiments.
Das
erste magnetoresistive Sensorelement 120-1 und das zweite
magnetoresistive Sensorelement 120-2 sind hierbei wiederum
in einem ersten Abstand 400 angeordnet, der bezogen auf
das periodische Magnetfeld und die Haupterfassungsrichtung 390 einem
Phasenunterschied von wenigstens 1° und weniger als 90° entspricht.
Je nach konkreter Implementierung können hierbei die zuvor im Zusammenhang
mit den 4 bis 8 erläuterten
alternativen Phasenunterschiede implementiert werden. Ebenso wird
in diesem Zusammenhang auf den Zusammenhang mit der alternativen
Definition bezüglich
weiterer Abstände
gemachten Aussage im Zusammenhang mit dem in 4 gezeigten
Ausführungsbeispiel
verwiesen.The first magnetoresistive sensor element 120-1 and the second magnetoresistive sensor element 120-2 are again at a first distance 400 arranged, based on the periodic magnetic field and the main detection direction 390 a phase difference of at least 1 ° and less than 90 °. Depending on the concrete implementation, this can be done previously in connection with the 4 to 8th explained alternative phase differences are implemented. Similarly, in this context, the context of the alternative definition of further distance made in relation to the statement in 4 referenced embodiment shown.
Das
zweite und das dritte magnetoresistive Sensorelement 120-2, 120-3 sind
darüber
hinaus in einem weiteren Abstand, dem zweiten Abstand 560 angeordnet,
der einem kleinsten absoluten Phasenunterschied von wenigstens 110° entspricht.
Je nach konkreter Implementierung eines entsprechenden Ausführungsbeispiels
eines Sensors 100-2 kann der zweite Abstand 560 auch
einen kleinsten absoluten Phasenunterschied von wenigstens 25°, 40°, 80°, 110°, 120°, 150° oder wenigstens
170° entsprechen.The second and the third magnetoresistive sensor element 120-2 . 120-3 are also at a further distance, the second distance 560 arranged, which corresponds to a smallest absolute phase difference of at least 110 °. Depending on the concrete implementation of a corresponding embodiment of a sensor 100-2 can the second distance 560 also correspond to a minimum absolute phase difference of at least 25 °, 40 °, 80 °, 110 °, 120 °, 150 ° or at least 170 °.
Im
Hinblick auf eine Definition des ersten Abstand 400 bezogen
auf den zweiten Abstand 560 kann so beispielsweise ein Verhältnis des
ersten Abstands 400 zu dem zweiten Abstand 560 derart
definiert werden, dass dieses weniger als 50%, weniger als 40%,
weniger als 25%, weniger als 15% oder weniger als 10% beträgt, jedoch
nicht weniger als 1%, 2% oder 5% beträgt.With regard to a definition of the first distance 400 relative to the second distance 560 Thus, for example, a ratio of the first distance 400 to the second distance 560 be defined to be less than 50%, less than 40%, less than 25%, less than 15% or less than 10%, but not less than 1%, 2% or 5%.
Bei
dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiel eines Sensors 100-2 erfolgt
somit durch den Multiplexer 180 nicht ein Hin- und Herschalten
zwischen verschiedenen, getrennten Halbbrückenschaltungen, wie dies im
Rahmen der in den 4, 7 und 8 gezeigten
Ausführungsbeispielen
von entsprechenden Sensoren 100-1 der Fall war, sondern
im Rahmen eines Ausführungsbeispiels
eines Sensors 100-2 bzw. der zugehörigen Sensoranordnung 110-2,
wenn einzelne magnetoresistive Sensorelemente zu neuen Sensorbrücken bzw.
Halbbrücken
verschaltet.At the in 9 shown embodiment of a sensor 100-2 thus takes place through the multiplexer 180 not a switching back and forth between different, separate half-bridge circuits, as in the context of in the 4 . 7 and 8th shown embodiments of corresponding sensors 100-1 the case was, but within the scope of an embodiment of a sensor 100-2 or the associated sensor arrangement 110-2 , If individual magnetoresistive sensor elements connected to new sensor bridges or half bridges.
Darüber hinaus
unterscheiden sich die Ausführungsbeispiele
eines Sensors 100-2 von denen eines Sensors 100-1 hinsichtlich
der Auswerteschaltung 350 bzw. 350' kaum. Einzig im Hinblick auf die
genaue Anordnung des Multiplexers 480 und der daraus folgenden
genauen Position des Knotenpunkts 360 unterscheiden die
Auswerteschaltungen 350 bzw. 350', wie dies nicht zuletzt im Zusammenhang
mit dem in 10 gezeigten Ausführungsbeispiel
eines Ausführungsbeispiels
eines Sensors 100-2 noch erläutert wird.In addition, the embodiments of a sensor differ 100-2 from those of a sensor 100-1 with regard to the evaluation circuit 350 respectively. 350 ' barely. Only in terms of the exact arrangement of the multiplexer 480 and the consequent exact position of the node 360 distinguish the evaluation circuits 350 respectively. 350 ' as not least related to the in 10 shown embodiment of an embodiment of a sensor 100-2 will be explained.
Somit
wird auch bei dem in 9 gezeigten Ausführungsbeispiels
eines Sensors 100-2 durch die Verschaltungen des ersten
magnetoresistiven Sensorelements 120-1 mit dem dritten
magnetoresistiven Sensorelement 120-3 bzw. der Verschaltung
des zweiten mit dem dritten magnetoresistiven Sensorelement 120-2, 120-3 ein
virtuelles magnetoresistives Sensorelement zwischen den Positionen
des ersten und des zweiten magnetoresistiven Sensorelements 120-1, 120-2 geschaffen,
welches virtuell über
den Knotenpunkt 360 mit dem dritten magnetoresistiven Sensorelement 120-3 zu
einer Halbbrückenschaltung
verschaltet ist. Somit entspricht ein Abstand dieses virtuellen
magnetoresistiven Sensorelements zu dem dritten magneto resistiven Sensorelement 120-3 etwa
einer in 9 eingezeichneten Distanz 570,
die in manchen Ausführungsbeispielen
einer Phasendifferenz von etwa 180° entsprechen.Thus, also in the in 9 shown embodiment of a sensor 100-2 through the interconnections of the first magnetoresistive sensor element 120-1 with the third magnetoresistive sensor element 120-3 or the interconnection of the second with the third magnetoresistive sensor element 120-2 . 120-3 a virtual magnetoresistive sensor element between the positions of the first and second magnetoresistive sensor elements 120-1 . 120-2 created, which virtually over the node 360 with the third magnetoresistive sensor element 120-3 is connected to a half-bridge circuit. Thus, a distance of this virtual magnetoresistive sensor element corresponds to the third magneto-resistive sensor element 120-3 about one in 9 drawn distance 570 which in some embodiments correspond to a phase difference of about 180 °.
Hierbei
entsprechen Phasenunterschiede φ,
bezogen auf eine Periode λ des
Geberobjekts 150, die auch als Periode bezeichnet wird,
einer Distanz D, die gemäß der folgenden
Gleichung ineinander überführt werden
können: φ/360° = D/λ (3) Here, phase differences φ correspond to a period λ of the encoder object 150 , also referred to as a period, a distance D that can be converted into each other according to the following equation: φ / 360 ° = D / λ (3)
Beträgt also
beispielsweise die Periode 2,5 mm, so entspricht selbstverständlich eine
Distanz D = 2,5 mm einem Phasenunterschied von 360°. Analog
entsprechen ein Phasenunterschied von 90° einer Distanz von etwa 0,625
mm und ein Phasenunterschied von 180° einer Länge bzw. Distanz von 1,25 mm.So it is
For example, the period 2.5 mm, so of course corresponds to one
Distance D = 2.5 mm a phase difference of 360 °. Analogous
A phase difference of 90 ° corresponds to a distance of about 0.625
mm and a phase difference of 180 ° a length or distance of 1.25 mm.
9 zeigt
somit ein Ausführungsbeispiel
einer Sensoranordnung 100-2 zum Erfassen eines von einem
Geberobjekt 150 erzeugten oder beeinflussten zumindest
abschnittsweise periodischen Magnetfelds mit einem ersten, zweiten
und dritten magnetoresistiven Sensorelement 120-1, 120-2, 120-3,
wobei das erste und das zweite magnetoresistive Sensorelement benachbart
zu einem ersten Abstand 400 angeordnet sind, wobei dass
zweite und das dritte magnetoresistive Sensorelement 120 in
einem zweiten Abstand 560 angeordnet sind, und wobei der
erste Abstand weniger als 50% des zweiten Abstands 560,
nicht jedoch weniger als 1% des zweiten Abstands 560 beträgt. 9 thus shows an embodiment of a sensor arrangement 100-2 to capture one from a donor object 150 generated or influenced at least partially periodic magnetic field with a first, second and third magnetoresistive sensor element 120-1 . 120-2 . 120-3 wherein the first and second magneto-resistive sensor elements are adjacent to a first distance 400 are arranged, wherein that second and third magnetoresistive sensor element 120 at a second distance 560 and wherein the first distance is less than 50% of the second distance 560 but not less than 1% of the second distance 560 is.
10 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Sensors 100-2 mit einem Ausführungsbeispiel einer Sensoranordnung 110-2.
Das in 10 gezeigte Ausführungsbeispiel 100-2 unterscheidet
sich, abgesehen von der detaillierteren Beschreibung einer möglichen
Implementierung einer Auswerteschaltung 350' im Wesentlichen wiederum darin,
dass im Unterschied zu dem in 9 gezeigten
Ausführungsbeispiel
das in 10 gezeigte Ausführungsbeispiel
wiederum auf einer Vollbrückenschaltung
basiert. So umfasst die Sensoranordnung 110-2 neben den
zuvor erwähnten
drei magnetoresistiven Sensorelementen 120-1, 120-2 und 120-3 in
ihrer zuvor erläuterten
Anordnung ebenso ein viertes magnetoresistives Sensorelement 120'-1, ein fünftes magnetoresistives
Sensorelement 120'-2 und
ein sechstes magnetoresistives Sensorelement 120'-3, die über einen
weiteren Multiplexer 480' und
einen weiteren Knotenpunkt 260' in einer im Wesentlichen zu der Schaltung
der ersten drei magnetoresistiven Sensorelemente 120 spiegelbildlichen
Schaltung verschaltet sind. Hierbei sind das vierte und das fünfte magnetoresistive
Sensorelement 120'-1, 120'-2 ebenso in
dem ersten Abstand bzw. der ersten Distanz 400 angeordnet,
wobei das fünfte
und das sechste magnetoresistive Sensorelement 120'-2, 120'-3 ebenso in
dem weitern oder in dem zweiten Abstand 560 angeordnet
sind. 10 shows a further embodiment of a sensor 100-2 with an embodiment of a sensor arrangement 110-2 , This in 10 shown embodiment 100-2 differs, apart from the more detailed description of a possible implementation of an evaluation circuit 350 ' in essence, that in contrast to the in 9 embodiment shown in FIG 10 again shown embodiment based on a full bridge circuit. Thus, the sensor arrangement comprises 110-2 in addition to the aforementioned three magnetoresistive sensor elements 120-1 . 120-2 and 120-3 in its previously explained arrangement also a fourth magnetoresistive sensor element 120'-1 , a fifth magnetoresistive sensor element 120'-2 and a sixth magnetoresistive sensor element 120'-3 . via another multiplexer 480 ' and another node 260 ' in a substantially to the circuit of the first three magnetoresistive sensor elements 120 mirrored circuit are interconnected. Here are the fourth and the fifth magnetoresistive sensor element 120'-1 . 120'-2 also in the first distance or the first distance 400 arranged, wherein the fifth and the sixth magnetoresistive sensor element 120'-2 . 120'-3 also in the further or in the second distance 560 are arranged.
Hierdurch
ist es im Rahmen eines Ausführungsbeispiels
eines Sensors 100-2 möglich,
zwischen (wenigstens) zwei Vollbrückenkonfigurationen hin- und
her zu schalten, indem jeweils das erste und das vierte magnetoresistive
Sensorelement 120-1, 120'-1 als Sensorbrückenkonfiguration 2 oder
das zweite magnetoresistive Sensorelement 120-2 und das
fünfte
magnetoresistive Sensorelement 120'-2 als erste Sensorbrückenkonfiguration
entsprechend verschaltet sind.This makes it within the scope of an embodiment of a sensor 100-2 it is possible to switch back and forth between (at least) two full-bridge configurations by respectively the first and fourth magnetoresistive sensor elements 120-1 . 120'-1 as a sensor bridge configuration 2 or the second magnetoresistive sensor element 120-2 and the fifth magneto-resistive sensor element 120'-2 are interconnected as the first sensor bridge configuration accordingly.
Hinsichtlich
der Auswerteschaltung 350' unterscheidet
sich diese von der beispielsweise in 8 gezeigten
Auswerteschaltung 350 im Wesentlichen dadurch, dass der
Multiplexer 480 aus 8 in Form
zweier Multiplexer 480, 480' im Rahmen der Sensoranordnung 110-2 implementiert
sein können.
Als Folge sind die Knotenpunkte 360, 360' direkt mit
dem Analog-Digital-Wandler 490 gekoppelt.
Darüber
hinaus unterscheiden sich jedoch die Auswerteschaltungen 350, 350' aus den 8 und 10 grundsätzlich nicht.With regard to the evaluation circuit 350 ' this differs from the example in 8th shown evaluation circuit 350 essentially by the fact that the multiplexer 480 out 8th in the form of two multiplexers 480 . 480 ' in the context of the sensor arrangement 110-2 can be implemented. As a result, the nodes 360 . 360 ' directly with the analog-to-digital converter 490 coupled. In addition, however, the evaluation circuits differ 350 . 350 ' from the 8th and 10 basically not.
Wie
bereits im Zusammenhang mit 9 erläutert wurde,
kann in einer alternativen Implementierung eines Ausführungsbeispiels
eines Sensors 100-2 die Implementierung der Multiplexer 480, 480' auch in Form beispielsweise
eines einzigen oder mehrerer Multiplexer im Rahmen der Auswerteschaltung 250' vorgenommen
werden. In diesem Fall kann es ratsam sein, alle sechs magnetoresistiven
Sensorelemente 120 direkt mit der Auswerteschaltung 350' zu koppeln,
wobei jeweils ein Anschluss der magnetoresistiven Sensorelemente 120 mit
einer der Versorgungsleitungen 370, 380 gekoppelt
ist.As already related to 9 may be explained in an alternative implementation of an embodiment of a sensor 100-2 the implementation of the multiplexers 480 . 480 ' also in the form of, for example, a single or multiple multiplexers in the context of the evaluation circuit 250 ' be made. In this case, it may be advisable to use all six magnetoresistive sensor elements 120 directly with the evaluation circuit 350 ' to couple, in each case one terminal of the magnetoresistive sensor elements 120 with one of the supply lines 370 . 380 is coupled.
Darüber hinaus
unterscheidet sich das in 10 gezeigte
Ausführungsbeispiel
jedoch beispielsweise auch im Hinblick auf die geometrische Anordnung
der einzelnen magnetoresistiven Sensorelemente nicht von dem in 9 gezeigten.
Aus diesem Grund wird an dieser Stelle auch die entsprechende Beschreibung
im Hinblick auf die geometrische Anordnung der einzelnen Sensorelemente
zuvor verwiesen. Auch im Hinblick auf die unterschiedlichen Definitionen
der einzelnen Abstände
zueinander wird auf die Ausführungen
im Zusammenhang mit 4 und 9 verwiesen.In addition, this differs in 10 However, for example, also with regard to the geometric arrangement of the individual magnetoresistive sensor elements not shown in the embodiment shown 9 shown. For this reason, the corresponding description with regard to the geometric arrangement of the individual sensor elements is previously referred to at this point. Also with regard to the different definitions of the individual distances to each other is related to the statements 4 and 9 directed.
11 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel
eines Sensors 100-3, bei dem eine Ausführungsform zur differentiellen
Messung und Gewinnung von zuvor beschriebenen zwei 90°-phasenverschobenen
Signalen. 11 shows a further embodiment of a sensor 100-3 in which one embodiment for the differential measurement and acquisition of two 90 ° phase shifted signals described above.
Das
Ausführungsbeispiel
eines Sensors 100-3 umfasst so ein erstes magnetoresistives
Sensorelement 120-1, ein zweites magnetoresistives Sensorelement 120-2,
die über
einen Knotenpunkt 360-1 in Serie zwischen einer Versorgungsleitung 370 für eine positive
Versorgungsspannung und eine Versorgungsleitung 380 für eine negative
Versorgungsspannung, beispielsweise ein Referenzpotential (Masse(GND))
geschaltet sind. Das erste magnetoresistive Sensorelement und das
zweite magnetoresistive Sensorelement 120-1, 120-2 bilden
so eine Halbbrückenschaltung
mit einem Mittelabgriff 360-1. Analog umfasst das Ausführungsbeispiel
eines Sensors 100-3 bzw. das der Sensoranordnung 110-3 ein
drittes magnetoresistives Sensorelement 120-3 und ein viertes
magnetoresistive Sensorelement 120-4, die über einen
weiteren Knotenpunkt 360-2 miteinander in Serie geschaltet
sind. Ebenso, wie das erste und das zweite magnetoresistive Sensorelement 120-1, 120-2 bilden
auch diese beiden magnetoresistiven Sensorelemente eine Halbbrückenschaltung, die
zwischen die Versorgungsleitungen 370 und 380 geschaltet
ist.The embodiment of a sensor 100-3 thus comprises a first magnetoresistive sensor element 120-1 , a second magnetoresistive sensor element 120-2 that have a node 360-1 in series between a supply line 370 for a positive supply voltage and a supply line 380 for a negative supply voltage, for example, a reference potential (ground (GND)) are connected. The first magnetoresistive sensor element and the second magnetoresistive sensor element 120-1 . 120-2 thus form a half-bridge circuit with a center tap 360-1 , Analogously, the embodiment includes a sensor 100-3 or the sensor arrangement 110-3 a third magnetoresistive sensor element 120-3 and a fourth magnetoresistive sensor element 120-4 that have another node 360-2 connected in series with each other. As well as the first and the second magnetoresistive sensor element 120-1 . 120-2 These two magnetoresistive sensor elements also form a half-bridge circuit, which is located between the supply lines 370 and 380 is switched.
Wie
auch zuvor im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen in den 4 und 9 beschrieben
wurde, sind hierbei die einzelnen magnetoresistiven Sensorelemente 120,
bezogen auf die Haupterfassungsrichtung 390 des Sensors 100-3,
also beispielsweise bezogen auf eine x-Koordinate, entsprechend räumlich verteilt.
Senkrecht hierzu ist die entsprechende Darstellung wiederum zur
vereinfachten Darstellung der betreffenden Schaltung dargestellt.
Hierbei wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung unter einer Haupterfassungsrichtung 390 eine
solche verstanden, die beispielsweise eine Richtung der Drehbewegung
eines Geberobjekts 150 oberhalb oder unterhalb des Sensors
beschreibt.As also previously in connection with the embodiments in the 4 and 9 has been described, here are the individual magnetoresistive sensor elements 120 , relative to the main detection direction 390 of the sensor 100-3 , So for example, based on an x-coordinate, spatially distributed accordingly. Perpendicular to this, the corresponding representation is again shown for the simplified representation of the relevant circuit. Here, in the context of the present application under a main detection direction 390 such understood, for example, a direction of rotation of a donor object 150 describes above or below the sensor.
Das
erste und das zweite magnetoresistive Sensorelement 120-1, 120-2 sind
hierbei in einem ersten Abstand 580 angeordnet, das einen
kleinsten absoluten Phasenunterschied, bezogen auf das periodische
Magnetfeld, dem ein entsprechender Sensor beispielsweise durch das
Geberobjekt 150 ausgesetzt sein kann, von wenigstens 20° entspricht.
Das zweite und das dritte magnetoresistive Sensorelement 120-2, 120-3 sind dem
hingegen in einem zweiten Abstand 590 angeordnet, der einem
kleinsten absoluten Phasenunterschied, bezogen auf das periodische
Magnetfeld von höchstens
40° entspricht.
Das dritte magnetoresistive Sensorelement und das vierte magnetoresistive
Sensorelement 120-3, 120-4 sind darüber hinaus
in einem dritten Abstand 600 angeordnet, der ebenso wie
der erste Abstand 580 einem kleinsten absoluten Phasenunterschied, bezo gen
auf das periodische Magnetfeld, von wenigstens 20° entspricht.The first and the second magnetoresistive sensor element 120-1 . 120-2 are here at a first distance 580 arranged, the one smallest absolute phase difference, based on the periodic magnetic field, the corresponding sensor, for example by the encoder object 150 may be exposed, corresponding to at least 20 °. The second and the third magnetoresistive sensor element 120-2 . 120-3 are however, at a second distance 590 arranged corresponding to a minimum absolute phase difference, based on the periodic magnetic field of at most 40 °. The third magnetoresistive sensor element and the fourth magnetoresistive sensor element 120-3 . 120-4 beyond that are at a third distance 600 arranged as well as the first distance 580 a minimum absolute phase difference, referred to the periodic magnetic field, of at least 20 °.
In
weiteren Ausführungsbeispielen
eines entsprechenden Sensors 100-3 kann der erste Abstand 580 und
der dritte Abstand 600 einem kleinsten absoluten Phasenunterschied
bezogen auf das periodische Magnetfeld von wenigstens 30°, 40°, 60° oder wenigstens
80° entsprechen.
Entsprechend kann in anderen Ausführungsbeispielen der zweite
Abstand 590 einem kleinsten absoluten Phasenunterschied
von weniger als 30°,
20°, 10°, 5°, 2° oder weniger
als 1° entsprechen.
Unter optimalen Bedingungen entspricht der erste Abstand 580 und
der dritte Abstand 600 jeweils einem kleinsten absoluten
Phasenunterschied bezogen auf das periodische Magnetfeld und die
Haupterfassungsrichtung 390 von etwa 90° (+/–1° oder +/–2°). Darüber hinaus entspricht in diesem
Fall der zweite Abstand 590 einem kleinsten absoluten Phasenunterschied
von weniger als 1°,
2° oder
5°.In further embodiments of a corresponding sensor 100-3 may be the first distance 580 and the third distance 600 corresponding to a minimum absolute phase difference with respect to the periodic magnetic field of at least 30 °, 40 °, 60 ° or at least 80 °. Accordingly, in other embodiments, the second distance 590 correspond to a minimum absolute phase difference of less than 30 °, 20 °, 10 °, 5 °, 2 ° or less than 1 °. Under optimal conditions, the first distance corresponds 580 and the third distance 600 each having a minimum absolute phase difference with respect to the periodic magnetic field and the main sense direction 390 from about 90 ° (+/- 1 ° or +/- 2 °). In addition, in this case corresponds to the second distance 590 a minimum absolute phase difference of less than 1 °, 2 ° or 5 °.
Auch
im Rahmen eines Ausführungsbeispiels
eines Sensors 100-3 gelten die zuvor gemachten Aussagen
hinsichtlich der Beziehungen der einzelnen Abstände zueinander, wie sie im
Zusammenhang mit 4 näher erläutert wurden. So kann auch
in diesem Fall beispielsweise der zweite Abstand 590 in
Abhängigkeit des
ersten Abstands 580 oder auch in Abhängigkeit des dritten Abstands 600 definiert
werden. Ebenso kann der dritte Abstand 600 in Abhängigkeit
des ersten Abstands 580 definiert werden. Abhängig von
den Gegebenheiten kann so beispielsweise der dritte Abstand 600 bezogen
auf den ersten Abstand 580 in einem Bereich zwischen 50%
des ersten Abstands und 200% des ersten Abstands 580 liegen.
Entsprechend kann beispielsweise der dritte Abstand 600 in
Bezug auf den ersten Abstand 580 auch in einem Bereich
zwischen 80% und 120% des ersten Abstands 580 bzw. in einem
Bereich zwischen 90% und 110% des ersten Abstands 580 liegen.
Im Hinblick auf den zweiten Abstand 590 kann dieser bezogen
auf den ersten Abstand 580 in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen
bei weniger als 50%, 30%, 20%, 10% oder 5% liegen.Also in the context of an embodiment of a sensor 100-3 the statements made above regarding the relationship of the individual distances to each other, as they relate to 4 were explained in more detail. So in this case, for example, the second distance 590 depending on the first distance 580 or depending on the third distance 600 To be defined. Likewise, the third distance 600 depending on the first distance 580 To be defined. Depending on the circumstances, for example, the third distance 600 based on the first distance 580 in a range between 50% of the first distance and 200% of the first distance 580 lie. Accordingly, for example, the third distance 600 in terms of the first distance 580 even in a range between 80% and 120% of the first distance 580 or in a range between 90% and 110% of the first distance 580 lie. With regard to the second distance 590 this can be related to the first distance 580 in different embodiments are less than 50%, 30%, 20%, 10% or 5%.
Ferner
sind auch bei diesem Ausführungsbeispiel
die einzelnen magnetoresistiven Sensorelemente parallel auf einer
Linie, beispielsweise einer Geraden angeordnet. Darüber hinaus
können
in verschiedenen Ausführungsbeispielen
eines entsprechenden Sensors 100-3 die magnetoresistiven
Sensorelemente 120 eine gemeinsame Vorzugsrichtung bezüglich der
Erfassung von Magnetfeldern aufweisen. Je nach konkreter technologischer
Ausgestaltung der magnetoresistiven Sensorelemente 120 können diese
so beispielsweise eine Konditionierung bezüglich einer gemeinsamen Richtung
aufweisen.Further, in this embodiment, the individual magnetoresistive sensor elements are arranged in parallel on a line, for example a straight line. In addition, in various embodiments of a corresponding sensor 100-3 the magnetoresistive sensor elements 120 have a common preferred direction with respect to the detection of magnetic fields. Depending on the specific technological design of the magnetoresistive sensor elements 120 For example, they may be conditioned with respect to a common direction.
Darüber hinaus
weist das Ausführungsbeispiel
eines Sensors 100-3 eine Auswerteschaltung 350'' auf, die mit den beiden Knotenpunkten
bzw. Mittelabgriffen 360-1, 360-2 der zu zwei
Halbbrücken
verschalteten magnetoresistiven Sensorelemente 120 gekoppelt
ist. Je nach konkreter Implementierung können hier die betreffenden
Messsignale der beiden Knotenpunkte 360-1, 360-2 einer
oder mehreren optionalen Vorverarbeitungsschaltungen 610,
die beispielsweise eine Vorverstärkung,
eine Filterung und/oder eine Analog/Digital-Wandlung durchführen können.In addition, the embodiment of a sensor 100-3 an evaluation circuit 350 '' on, with the two nodes or center taps 360-1 . 360-2 the interconnected to two half-bridges magnetoresistive sensor elements 120 is coupled. Depending on the concrete implementation, the relevant measurement signals of the two nodes can be used here 360-1 . 360-2 one or more optional preprocessing circuits 610 For example, they may perform preamplification, filtering, and / or analog-to-digital conversion.
Der
gegebenenfalls implementierten Vorverarbeitungsschaltung 160 folgend
sind dann in der Auswertungsschaltung 350'' jeweils
ein Additionsmodul 620 und ein Subtraktionsmodul 630 nachgeschaltet,
wobei sowohl dem Additionsmodul 620 als auch dem Subtraktionsmodul 630 jeweils
die ggf. vorverarbeitenden Signale der beiden Knotenpunkte 360-1, 360-2 zur
Verfügung
gestellt werden. Das Additionsmodul 620 ist hierbei in der
Lage und ausgebildet, basierend auf den ihm zur Verfügung gestellten
gegebenenfalls vorverarbeitenden Messsignale ein Summensignal zu
bilden, das eine Information bezüglich
einer Geschwindigkeit des Geberobjekts aufweist. Hierbei kann es
sich beispielsweise um eine Frequenz des betreffenden Sig nals, eine
Flankensteilheit oder eine andere entsprechende Information handeln.
Das Subtraktionsmodul 630 ist im Unterschied hierzu in
der Lage und ausgebildet, auf Basis der hierzu zur Verfügung gestellten
optional vorverarbeiteten Messsignale eine Differenz dieser zu erzeugen,
die ihrerseits eine Information bezüglich einer Richtung des Geberobjekts 150 aufweist,
das für
die Modulation, genauer gesagt, die periodische Modulation des Magnetfeldes
verantwortlich ist, dem das Ausführungsbeispiel
des Sensors 100-3 ausgesetzt ist.The possibly implemented preprocessing circuit 160 following are then in the evaluation circuit 350 '' one addition module each 620 and a subtraction module 630 downstream, with both the addition module 620 as well as the subtraction module 630 in each case the possibly preprocessing signals of the two nodes 360-1 . 360-2 to provide. The addition module 620 In this case, it is able and designed to form a summation signal based on the optional preprocessing measurement signals made available to it, which has information relating to a speed of the encoder object. This may be, for example, a frequency of the signal in question Sig, a slope or other corresponding information. The subtraction module 630 In contrast to this, it is able and designed to generate a difference on the basis of the optionally preprocessed measuring signals provided for this purpose, which in turn has information relating to a direction of the encoder object 150 which is responsible for the modulation, more specifically, the periodic modulation of the magnetic field, which is the embodiment of the sensor 100-3 is exposed.
Sowohl
das Additionsmodul 620 als auch das Subtraktionsmodul 630 weisen
jeweils einen Ausgang auf, der ggf. mit einem Ausgang der Auswerteschaltung 350'' übereinstimmen kann und an dem
ggf. die betreffenden Informationen in Form weiterer Signale im
Rahmen einer in 11 nicht gezeigten Nachverarbeitung
extrahiert werden können.Both the addition module 620 as well as the subtraction module 630 each have an output, possibly with an output of the evaluation circuit 350 '' and, where applicable, the relevant information in the form of further signals in the context of a 11 Not shown post-processing can be extracted.
In
diesem Zusammenhang sollte erwähnt
werden, dass entsprechend den zuvor im Rahmen der vorliegenden Anmeldung
erläuterten
Ausführungsbeispielen
nicht nur Halbbrückenschaltungen
eingesetzt werden können,
sondern es kann durch eine Verdopplung der betreffenden magnetoresistiven
Sensorelemente entsprechend auch eine Vollbrückenschaltung bzw. mehrere
Vollbrückenschaltungen
im Rahmen eines Ausführungsbeispiels
einer Sensoranordnung 110-3 implementiert werden.In this connection, it should be mentioned that not only half-bridge circuits can be used in accordance with the exemplary embodiments explained above in the context of the present application, but also a full-bridge circuit or a plurality of full-bridge circuits within the scope of an exemplary embodiment of a sensor arrangement can be achieved by doubling the respective magnetoresistive sensor elements 110-3 be implemented.
11 zeigt
somit ein Ausführungsbeispiel
eines Sensors 100-3 zum Erfassen eines von einem Geberobjekt 150 erzeugten
oder beeinflussten zumindest abschnittsweise periodischen Magnetfeldes
mit einem ersten, zweiten, dritten und vierten magnetoresistive
Sensorelement 120-1, ..., 120-4, wobei das erste
und das zweite magnetoresistive Sensorelement 120-1, 120-2 in
einem ersten Abstand 580 angeordnet sind, wobei das zweite
und das dritte magnetoresistive Sensorelement 120-2, 120-3 in
einem zweiten Abstand 590 angeordnet sind, wobei das dritte
und das vierte magnetoresistive Sensorelement 120-3, 120-4 in
einem dritten Abstand angeordnet sind, und der fer ner eine Auswerteschaltung 350 aufweist,
die konfiguriert ist, um basierend auf einem ersten Differenzsignal
des ersten und des zweiten magnetoresistiven Sensorelements 120-1, 120-2 und
um basierend auf einem zweiten Differenzsignal des dritten und des
vierten Sensorelements 120-3, 120-4 ein Summensignal
und ein Differenzsignal bereitzustellen, wobei das Summensignal
eine Information bezüglich
einer Geschwindigkeit des Geberobjekts 150 aufweist und
wobei das Differenzsignal eine Information bezüglich einer Richtung des Geberobjekts 150 aufweist. 11 thus shows an embodiment of a sensor 100-3 to capture one from a donor object 150 generated or influenced at least partially periodic magnetic field with a first, second, third and fourth magnetoresistive sensor element 120-1 , ..., 120-4 wherein the first and the second magnetoresistive sensor element 120-1 . 120-2 at a first distance 580 are arranged, wherein the second and the third magneto-resistive sensor element 120-2 . 120-3 at a second distance 590 are arranged, wherein the third and the fourth magneto-resistive sensor element 120-3 . 120-4 are arranged at a third distance, and the fer ner an evaluation circuit 350 configured to be based on a first difference signal of the first and the second magnetoresistive sensor element 120-1 . 120-2 and based on a second difference signal of the third and fourth sensor elements 120-3 . 120-4 to provide a sum signal and a difference signal, the sum signal having information regarding a speed of the encoder object 150 and wherein the difference signal information with respect to a direction of the encoder object 150 having.
Bevor
im Rahmen der 12 und 13 verschiedene
Messsignalverläufe
und Auswertesignalverläufe,
beispielsweise des zuvor erläuterte
Differenzsignal und das zuvor erläuterte Summensignal, hinsichtlich ihrer
funktionalen Abhängigkeiten
näher beschrieben
werden, sollte erwähnt
werden, dass im Folgenden die Messsignale bzw. Widerstandswerte
der vier magnetoresistiven Sensorelemente 120 aus 11 mit
den Bezeichnungen B1, B2 und B3 bezeichnet werden. Hierbei wird
für die
Messsignale bzw. Widerstandswerte der beiden magnetoresistiven Sensorelemente 120-2 und 120-3 die
gemeinsame Bezeichnung B2 verwendet, da diese, wie zuvor erläutert wurde,
in dem zweiten Abstand 590 angeordnet sind, der bezogen
auf die Haupterfassungsrichtung 390 und dem durch das Geberobjekt
erzeugte oder beeinflusste periodische Magnetfeld einen Phasenunterschied
von höchstens
10° entspricht.
Aus diesem Grund können
in guter Näherung
die Messsignale des zweiten und des dritten magnetoresistiven Sensorelements 120-2, 120-3 durch
ein entsprechendes Messsignal bzw. seinen Bezeichner B2 beschrieben
werden.Before under the 12 and 13 It should be noted that in the following the measurement signals or resistance values of the four magneto-resistive sensor elements are described in more detail with reference to different signal waveforms and evaluation signal courses, for example the previously explained difference signal and the previously explained sum signal 120 out 11 be denoted by the names B1, B2 and B3. This is for the measurement signals or resistance values of the two magnetoresistive sensor elements 120-2 and 120-3 the common designation B2 is used, as this, as previously explained, in the second distance 590 are arranged, based on the main detection direction 390 and the periodic magnetic field generated or influenced by the encoder object corresponds to a phase difference of at most 10 °. For this reason, the measuring signals of the second and the third magnetoresistive sensor element can to a good approximation 120-2 . 120-3 be described by a corresponding measurement signal or its identifier B2.
Wie
im Folgenden erläutert
wird, ermöglicht
es ein Ausführungsbeispiel
eines Sensors 100-3 eine Methode zu implementieren, die
eine Drillrichtungserkennung ermöglicht,
deren Störabstand
gegenüber
externen Störfeldern
signifikant verbessert wird. So zeigt 12 zwei
Verläufe
von Signalen in willkürlichen
Einheiten als Funktion der Zeit t, die wie zu vor erläutert wurde, über eine
Drehgeschwindigkeit oder eine andere Geschwindigkeit v des Geberobjekts 150 einer
entsprechenden Koordinate, beispielsweise einer x-Koordinate entspricht.
Genauer gesagt, ist in 12 einerseits ein Verlauf 640 des
zweiten magnetoresistiven Sensors 120-2 bzw. des dritten
magnetoresistiven Sensors 120-3, also das Signal B2 wiedergebeben,
bei dem der Einfachheit halber angenommen ist, dass es sich um sinusförmiges bzw.
cosinus-förmiges
Signal handelt. Darüber
hinaus ist in 12 ebenfalls als Verlauf 650 ein
Verlauf eines Differenzsignals der Einzelsignale B3 (von Element 120-1)
und des Einzelsignals B1 (des Elements 120-4). Dieses weist
aufgrund der zuvor beschriebenen Bedingungen einen Phasenunterschied
zu dem Verlauf 640 auf, der beispielsweise bei 90° liegen kann.As will be explained below, it enables one embodiment of a sensor 100-3 To implement a method that allows a Drillrichtungserkennung whose signal to noise ratio is significantly improved over external interference fields. So shows 12 two waveforms of signals in arbitrary units as a function of time t, as explained before, about a rotational speed or another velocity v of the encoder object 150 corresponds to a corresponding coordinate, for example an x-coordinate. More precisely, is in 12 on the one hand, a course 640 of the second magnetoresistive sensor 120-2 or the third magnetoresistive sensor 120-3 , So reproduce the signal B2, which is assumed for simplicity that it is sinusoidal or cosinus-shaped signal. In addition, in 12 also as a course 650 a course of a difference signal of the individual signals B3 (of element 120-1 ) and the single signal B1 (of the element 120-4 ). This has a phase difference to the course due to the conditions described above 640 on, which may for example be at 90 °.
Mit
anderen Worten, sind in 12 die
Signale für
den optimalen Fall dargestellt, dass der Abstand der beiden äußeren Sensoren
einer halben Zahnperiode entspricht. Die Zahnperiode oder der Pitch
ist hierbei die Summe aus Zahnbreite und Lückenbreite und es ist hierbei
ferner angenommen, dass die Zahnbreite und die Lückenbreite identisch groß sind.
In diesem Fall ist das auch als Geschwindigkeitssignal (Speed-Signal) heranziehbare
Signal B3 – B1
maximal groß,
nämlich
doppelt so groß wie
das Richtungssignal (Direction Signal), das beispielsweise dem Messsignal
B2 entsprechen kann. Umgekehrt ist das Richtungssignal typischerweise
nur halb so groß wie
das Geschwindigkeitssignal.In other words, are in 12 the signals for the optimal case shown that the distance between the two outer sensors corresponds to half a tooth period. The tooth period or the pitch here is the sum of tooth width and gap width and it is further assumed here that the tooth width and the gap width are identical. In this case, the signal B3-B1, which can also be drawn as a speed signal (speed signal), is maximally large, namely twice as large as the direction signal (Direction Signal), which can correspond, for example, to the measurement signal B2. Conversely, the direction signal is typically only half the speed signal.
Wenn
der Luftspalt, also die Entfernung des Sensors 110 zu dem
Zahnrad oder dem Geberobjekt 150 groß wird, so werden die Felder
exponentiell kleiner, so dass schlussendlich ggf. das Richtungssignal
nunmehr so klein ist, dass externe Störungen einen signifikanten
Einfluss auf die Erfassung haben können. Gegebenenfalls kann so
das Signal B2 nunmehr auf einer Flussdichte von ca. 1 mT beruhen.
In einem solchen Fall kann bereits eine kleine Störungen von
außen
im Moment eines Nulldurchgangs des Geschwindigkeitssignals bewirken,
dass das betreffende Richtungssignal beispielsweise ein falsches
Vorzeichen annimmt, was ggf. zu einer fehlerhaften Richtungserkennung
führen
kann. Ein Ausführungsbeispiel
eines Sensors 100-3, wie es in 11 gezeigt
ist, kann vielmehr eine robuste Erkennung und Detektion eines Richtungssignals
durch Verwendung einer Gradiometerschaltung ermöglichen, so dass eine Messerkennung
in diesem Fall ggf. durch den Einsatz eines Ausführungsbeispiels verbessert
werden kann.If the air gap, so the distance of the sensor 110 to the gear or the encoder object 150 becomes large, the fields become exponentially smaller, so that eventually the direction signal is now so small that external interference can have a significant impact on the detection. Optionally, the signal B2 can now be based on a flux density of approximately 1 mT. In such a case, even a small interference from the outside at the moment of a zero crossing of the speed signal can cause the relevant direction signal, for example, to assume a false sign, which may possibly lead to erroneous direction detection. An embodiment of a sensor 100-3 as it is in 11 Rather, a robust recognition and detection of a directional signal can be achieved by using a gradiometer circuit, so that in this case a measurement identifier may be replaced by the Use of an embodiment can be improved.
Im
Rahmen des entsprechenden Ausführungsbeispiels
eines Sensors 100-3 kann im Grunde genommen mit nur 4 magnetoresistiven
Sensorelementen, wie dies 11 auch
zeigt, eine sehr robuste Richtungserkennung implementiert werden,
so dass kein zusätzlicher
Sensor bzw. kein zusätzliches
Sensorelement benötigt
wird. Selbstverständlich
können
mehrere zusätzliche
Sensorelemente eingesetzt werden, um beispielsweise eine entsprechende
Detektion im Rahmen einer Vollbrückenschaltung
auszuführen.In the context of the corresponding embodiment of a sensor 100-3 Can basically use only 4 magnetoresistive sensor elements, like this 11 also shows a very robust direction detection can be implemented, so that no additional sensor or no additional sensor element is needed. Of course, a plurality of additional sensor elements can be used to execute, for example, a corresponding detection in the context of a full bridge circuit.
Es
werden vielmehr die vier, in 11 gezeigten
magnetoresistiven Sensorelemente 120 in mehreren Gradiometeranordnungen
betrieben, also in Form von Schaltungen, bei denen ein Differenzsignal
auf Basis räumlich
getrennter Einzelsignale ermittelt wird. Im Falle des in 11 gezeigten
Ausführungsbeispiels
wird dies beispielsweise durch die Verwendung zweier Halbbrückenschaltungen
realisiert, bei denen die beiden magnetoresistiven Sensorelemente 120,
die an einer Halbbrückenschaltung
beteiligt sind, in einem entsprechenden Abstand, also dem ersten
oder dritten Abstand 580, 600 angeordnet sind.Rather, the four, in 11 shown magnetoresistive sensor elements 120 operated in several Gradiometeranordnungen, ie in the form of circuits in which a difference signal is determined based on spatially separated individual signals. In the case of in 11 This is realized, for example, by the use of two half-bridge circuits, in which the two magnetoresistive sensor elements 120 , which are involved in a half-bridge circuit, at a corresponding distance, so the first or third distance 580 . 600 are arranged.
Werden
die vier magnetoresistiven Sensoren 120 von links beginnend
mit 1, 2 und 3 nummeriert, wobei der zweite magnetoresistive Sensor
und der dritte magnetoresistive Sensor, wie zuvor erläutert wurde,
als ein Signalgeber für
das Signal B2 gewertet werden, so ist ein Geschwindigkeitssignal
beispielsweise gewinnbar auf Basis der Signale B3 – B1. Als
Richtungs signal kann darüber
hinaus eine Differenz Dir1 = B1 – B2 und Dir2 = B2 – B3 definiert
werden.Will the four magnetoresistive sensors 120 numbered 1, 2 and 3 starting from the left, the second magnetoresistive sensor and the third magnetoresistive sensor, as explained above, being regarded as a signal generator for the signal B2, a speed signal can be obtained, for example, on the basis of the signals B3-B1 , In addition, a difference Dir1 = B1-B2 and Dir2 = B2-B3 can be defined as a directional signal.
Aufgrund
der durch die Brückenschaltung
implizit vorgenommenen Subtraktion sind die beiden Signale Dir1
und Dir2 nunmehr als differentielle Signale gegenüber homogenen
Störungen
unempfindlich geworden. Werden also die beiden Signale Dir1 und
Dir2, die an den Knotenpunkten 360 direkt abgreifbar sind,
durch die Brückenschaltungen
der Einzelsensoren 120 gewonnen und ggf. erst anschließend im
Rahmen der Vorverarbeitungsschaltungen 610 verstärkt.Due to the subtraction subtracted by the bridge circuit, the two signals Dir1 and Dir2 have now become insensitive to homogeneous disturbances as differential signals. So become the two signals Dir1 and Dir2, those at the nodes 360 can be tapped directly, through the bridge circuits of the individual sensors 120 and possibly subsequently only in the context of the preprocessing circuits 610 strengthened.
Hierdurch
kommt es dazu, dass ein großes
Gleichfeld, beispielsweise ein homogenes Magnetfeld, das auf den
gesamten Sensor 100-3 einwirkt, nicht mehr zu einer Übersteuerung
der ggf. in einer Vorverarbeitungsschaltung 610 implementierten
Vorverstärker
führt.
Darüber
hinaus können
kleine hochfrequente überlagerte
Gleichfelder, sogenannte Spikes, die häufig anzutreffen sind, beispielsweise
beim Starten eines Motors, durch die implizite Subtraktion im Rahmen
der Brückenschaltungen
vor dem Erreichen der Vorverarbeitungsschaltung 610 eliminiert
werden.As a result, a large dc field, such as a homogeneous magnetic field, which affects the entire sensor 100-3 acts, no longer to an override of possibly in a preprocessing circuit 610 implemented preamplifier leads. In addition, small high-frequency superimposed DC fields, so-called spikes, which are frequently encountered, for example when starting a motor, by the implicit subtraction in the bridge circuits before reaching the preprocessing circuit 610 be eliminated.
Anders
ausgedrückt,
laufen diese nicht mehr durch einen vorhandenen Vorverstärker, so
dass dieser weniger breitbandig ausgeführt sein muss, da die betreffenden
Signale in einem solchen Fall nicht mehr vollständig übertragen werden müssen. Hierdurch
ergeben sich zusätzliche
Vorteile im Hinblick auf eine Implementierung eines solchen Verstärkers, da
die Signale nunmehr in einem geringeren Frequenzband verzerrungsfrei übertragen
werden sollten. So kann ein Einfluss unterschiedlicher Nullpunktswerte
(Offset) oder unterschiedlicher Linearitäten der Vorverstärkerschaltungen
im Rahmen der Vorverarbeitungsschaltung 610 implementiert
werden, da entsprechende Signale nicht mehr bzw. in guter Näherung die
Vorverarbeitungsschaltung 610 nicht mehr erreichen.In other words, these no longer run through an existing preamplifier, so that it must be made less broadband, since the signals in question in such a case no longer need to be completely transferred. This results in additional advantages with regard to an implementation of such an amplifier, since the signals should now be transmitted without distortion in a smaller frequency band. Thus, an influence of different zero-point values (offset) or different linearities of the preamplifier circuits in the context of the preprocessing circuit 610 can be implemented because corresponding signals no longer or to a good approximation, the preprocessing circuit 610 not reach anymore.
Die
Vorverstärker
bzw. Verstärker
können
also mit einer geringeren Bandbreite implementiert werden, was einerseits
eine Verringerung der Chipfläche
und andererseits eine Reduktion des Strom- und Energieverbrauchs
realisieren kann. Darüber
hinaus kann es in Abhängigkeit
von der konkreten Implementierung eines Ausführungsbeispiels dazu kommen,
dass aufgrund des schmalbandigeren Vorverstärkers einem Nutzsignal ggf.
weniger Rauschen überlagert
wird. Darüber
hinaus können
auch nicht-homogene Störfelder
ein Messergebnis bzw. die Messsignale weniger stark beeinflussen,
da die entsprechenden Vorverarbeitungsschaltungen in diesem Fall
mit einer geringeren Bandbreite ausgelegt werden können bzw.
gar nicht erst anfallen.The
preamplifier
or amplifier
can
So be implemented with a lower bandwidth, on the one hand
a reduction of the chip area
and on the other hand a reduction of electricity and energy consumption
can realize. About that
In addition, it may depend on
come from the concrete implementation of an embodiment to
that due to the narrowband preamplifier a useful signal, if necessary
less noise superimposed
becomes. About that
can out
also non-homogeneous interference fields
affect a measurement result or the measuring signals less strongly,
because the corresponding preprocessing circuits in this case
can be designed with a lower bandwidth or
not even incurred.
Im
Falle einer digitalen Signalverarbeitung, wenn also beispielsweise
ein Analog/Digital-Wandler im Rahmen einer Vorverarbeitungsschaltung 610 implementiert
ist, kann es darüber
hinaus zu einer Verringerung von Aliasingfehlern kommen, die eine
Folge hochfrequenter Störungen
im Zusammenspiel mit einer vorgegebenen Abtastrate im Rahmen der
Analog/Digital-Wandlung
auftreten können.
Anders ausgedrückt,
können Ausführungsbeispiele
eines Sensors 100-3 den zusätzlichen Vorteil aufweisen,
dass im Falle einer digitalen Verrechnung der Signale hochfrequente
homogene Anteile besser herausgerechnet werden können.In the case of digital signal processing, that is, for example, an analog / digital converter as part of a preprocessing circuit 610 In addition, a reduction of aliasing errors that can occur as a result of high-frequency interference in conjunction with a predetermined sampling rate in the context of the analog / digital conversion can also occur. In other words, embodiments of a sensor 100-3 have the additional advantage that in the case of digital billing of the signals high-frequency homogeneous shares can be better calculated.
Ausführungsbeispiele
eines Sensors 100-3 weisen darüber hinaus zusätzlich den
Vorteil auf, dass durch die Trennung der mittleren Sensoren, also
durch Einführen
des zweiten magnetoresistiven Sensors 120-2 und eines hiervon
getrennten dritten magnetoresistiven Sensorelements 120-3 eine
Aufspaltung des Messaufbaus in zwei galvanisch getrennte Halbbrückenschaltungen
möglich
ist, so dass eine gegenseitige Störung der beiden Halbbrücken bzw.
der mit ihr verbundenen Infrastruktur reduziert werden kann.Embodiments of a sensor 100-3 Moreover, additionally have the advantage that by the separation of the central sensors, ie by introducing the second magnetoresistive sensor 120-2 and a third magnetoresistive sensor element separated therefrom 120-3 a splitting of the measurement setup in two galvanically isolated half-bridge circuits is possible, so that a mutual interference of the two half-bridges or the infrastructure connected to it can be reduced.
Mit
anderen Worten kann sich, je nach konkreter Implementierung eines
Ausführungsbeispiels
verschiedenste Vorteile ergeben, indem die Verrechung bzw. Differenzbildung
der betreffenden Messsignale auf die Brückenschaltung verschoben werden,
so dass eine entsprechende Summation nicht mehr explizit implementiert
werden muss. Die einzelnen Signale der einzelnen magnetoresistiven
Sensorelemente 120 müssen daher
je nach entsprechender Implementierung eines Sensors 100-3 nicht
im Rahmen der Auswerteschaltung 350'',
durchgeführt
werden.In other words, depending on the specific implementation of an exemplary embodiment, a great variety of advantages can result, in that the computation or difference formation of the respective measurement signals is shifted to the bridge circuit, so that a corresponding summation no longer has to be explicitly implemented. The individual signals of the individual magnetoresistive sensor elements 120 Therefore, depending on the corresponding implementation of a sensor 100-3 not in the context of the evaluation circuit 350 '' , be performed.
Somit
ergeben sich bei dem in 11 dargestellten
Ausführungsbeispiel
eines Sensors 100-3 die folgenden, in 13 dargestellten
Signalverläufe
in willkürlichen
Einheiten (w. E.), wobei wiederum die dort gezeigten Verläufe auf
dem Fall basieren, dass der Abstand der beiden äußeren Sensoren 120-1, 120-4 der
halben Periodenlänge
des Zahnrads (Pitch) entspricht.Thus arise in the in 11 illustrated embodiment of a sensor 100-3 the following, in 13 shown waveforms in arbitrary units (w. E.), in turn, the gradients shown there are based on the case that the distance between the two outer sensors 120-1 . 120-4 half the period length of the gear (pitch) corresponds.
13 illustriert
so eine Richtungserkennung mir rein differentiellen Signalen. Genauer
gesagt, zeigt 13 vier Verläufe 660, 670, 680 und 690,
wobei der Verlauf 660 dem Signal Dir1 = B1 – B2 entspricht.
Entsprechend bezieht sich der Verlauf 670 auf das Dir2-Signal,
also auf das Signal B2 – B3.
Ein Geschwindigkeitssignal (Speed-Signal) ist darüber hinaus
in 13 als Verlauf 680 eingezeichnet, das
sich als Summe der beiden Signale Dir1 und Dir2, also als Summensignal
an einem Ausgang des Additionsmoduls 620 ergibt. Schließlich ist
in 13 der Verlauf 690 eingezeichnet, der
einem Richtungssignal Dir = Dir2 – Dir1 = 2B2 – B1 – B3 entspricht. 13 illustrates a directional detection with purely differential signals. More precisely, shows 13 four courses 660 . 670 . 680 and 690 , where the course 660 corresponds to the signal Dir1 = B1 - B2. Accordingly, the course relates 670 to the Dir2 signal, so the signal B2 - B3. A speed signal (speed signal) is also in 13 as a course 680 drawn, which is the sum of the two signals Dir1 and Dir2, so as a sum signal at an output of the addition module 620 results. Finally, in 13 the history 690 is drawn, which corresponds to a direction signal Dir = Dir2 - Dir1 = 2B2 - B1 - B3.
13 zeigt
somit einen weiteren Vorteil, der sich im Falle verschiedener Ausführungsbeispiele
eines Sensors 100-3 ergeben kann. So sind nunmehr die Amplituden
der Signale Dir1 und Dir2, die an den Knotenpunkten 360 abgreifbar
sind, mit einer um etwa 41% größeren Amplitude
als ein vergleichbares Signal B2 zu detektieren. Hierbei ergibt
sich eine Zuordnung der Signale zur Drehrichtung gemäß der folgenden
Tabelle: Tabelle 2: Nulldurchgang
Speed-Signal Linkslauf Rechtslauf
steigend Dir1-Signal > 0 Dir1-Signal < 0
Fallend Dir1-Signal < 0 Dir1-Signal > 0
13 thus shows a further advantage, which in the case of various embodiments of a sensor 100-3 can result. So now are the amplitudes of the signals Dir1 and Dir2, those at the nodes 360 can be tapped to detect with an amplitude about 41% greater than a comparable signal B2. This results in an assignment of the signals to the direction of rotation according to the following table: TABLE 2 Zero crossing speed signal CCW clockwise
rising Dir1 signal> 0 Dir1 signal <0
falling Dir1 signal <0 Dir1 signal> 0
Alternativ
kann dies ebenfalls ausgedrückt
werden im Hinblick auf das Dir2-Signal. Es ergibt sich somit die
folgende Tabelle: Tabelle 3: Nulldurchgang
Speed-Signal Linkslauf Rechtslauf
steigend Dir2-Signal < 0 Dir2-Signal > 0
Fallend Dir2-Signal > 0 Dir2-Signal < 0
Alternatively, this may also be expressed in terms of the Dir2 signal. This results in the following table: TABLE 3 Zero crossing speed signal CCW clockwise
rising Dir2 signal <0 Dir2 signal> 0
falling Dir2 signal> 0 Dir2 signal <0
Zusammengenommen
ergibt sich somit die folgende Beziehung im Fall des Nulldurchgangs
des Geschwindigkeits-Signals bzw.Taken together,
Thus, the following relationship results in the case of zero crossing
of the speed signal or
Speed-Signals
gemäß der folgenden
Tabelle: Tabelle 4: Nulldurchgang Linkslauf Rechtslauf
Speed-Signal
steigend Dir1-Signal > Dir2- Dir1-Signal < Dir2-
Signal Signal
Fallend Dir1-Signal < Dir2- Dir1-Signal > Dir2-
Signal Signal
Speed signal according to the following table: Table 4: Zero-crossing CCW clockwise
Speed signal
rising Dir1 signal> Dir2- Dir1 signal <Dir2-
signal signal
falling Dir1 signal <Dir2- Dir1 signal> Dir2-
signal signal
Auch
wenn im Prinzip grundsätzlich
die Möglichkeit
besteht, auf Basis des Dir1-Signals oder des Dir2-Signals bereits
eine Richtungserkennung durchzuführen,
bietet eine Verwendung des zuvor erläuterten Richtungssignals Dir
auf Basis beider Signale, also dem ersten Differenzsignal Dir1 und
dem zweiten Differenzsignal Dir2, ggf. den Vorteil einer deutlich
erhöhten
Störsicherheit.
Dies liegt daran, dass, wenn es zu starken Störungen kommt, die z. B. die
magnetoresistiven Sensorelemente 120 (xMR-Elemente) nahe
ihrer Sättigung
treiben oder die verstärkende
Elektronik der Vorverarbeitungsschaltung 610 an die Grenze
ihres Aussteuerbereichs bringen, so mag sich zwar das erste Differenzsignal
Dir1 oder das zweite Differenzsignal Dir2 etwas davon beeinflussen
lassen, der Abstand beider Differenzsignale Dir1 und Dir2 ist jedoch
in vielen Fällen nochmals
robuster gegen solche gleichlaufenden Störungen. Beide Richtungssignale
bzw. beide Differenzsignale sind dabei im Nulldurchgang des Geschwindigkeits-Signals
doppelt so weit beabstandet, wie beispielsweise ein einzelnes Signal
B2.Although, in principle, it is basically possible to carry out a direction detection on the basis of the Dir1 signal or the Dir2 signal, use of the previously explained direction signal Dir based on both signals, ie the first difference signal Dir1 and the second difference signal Dir2, if necessary . the advantage of a significantly increased noise immunity. This is because, if it comes to strong disturbances, the z. B. the magnetoresistive sensor elements 120 (xMR elements) near saturation or the amplifying electronics of the preprocessing circuit 610 Although the first difference signal Dir1 or the second difference signal Dir2 may influence this somewhat, the distance of the two difference signals Dir1 and Dir2 is in many cases even more robust against such concurrent disturbances. Both direction signals or both difference signals are spaced twice as far in the zero crossing of the speed signal, such as a single signal B2.
Durch
ein erneutes voneinander Subtrahieren der beiden Differenzsignale
Dir1 und Dir2 kann man somit ein Richtungssignal (Direction-Signal)
Dir = Dir2 – Dir1
= 2B2 – B1 – B3 erhalten,
wie dies als Verlauf 690 in 13 eingetragen
ist. Dieses Signal bzw. dieser Verlauf hat nunmehr die gleiche Amplitude
wie das Geschwindigkeitssignal (Speed-Signal) des Verlaufs 680 und
es gelten die folgenden Beziehungen: Tabelle 5: Nulldurchgang
Speed-Signal Linkslauf Rechtslauf
steigend Dir-Signal < 0 Dir-Signal > 0
Fallend Dir-Signal > 0 Dir-Signal < 0
By subtracting the two differential signals Dir1 and Dir2 again from one another, one can thus obtain a direction signal Dir = Dir2-Dir1 = 2B2-B1-B3, as this is the course 690 in 13 is registered. This signal or this course now has the same amplitude as the speed signal (speed signal) of the course 680 and the following relationships apply: TABLE 5 Zero crossing speed signal CCW clockwise
rising Dir signal <0 Dir signal> 0
falling Dir signal> 0 Dir signal <0
Diese
Beziehungen entsprechen im Prinzip denen eines einzelnen zentral
angeordneten Sensorelements, nur dass sich aufgrund der Verschaltung
nunmehr eine doppelte Signalamplitude unter idealen Voraussetzungen
ergeben kann. Selbstverständlich
sollte angemerkt werden, dass entsprechende Relationen auch durch
eine geänderte
Verschaltung bzw. einen geänderten
Einbau des Sensors bezüglich
des Geberobjekts 150 realisiert werden können, so
dass ggf. entsprechend geänderte
Relationen für
die einzelnen Signalverläufe
gelten.These relationships correspond in principle to those of a single centrally arranged sensor element, except that due to the interconnection now a double signal amplitude can result under ideal conditions. Of course, it should be noted that corresponding relations also by a changed interconnection or a modified installation of the sensor with respect to the encoder object 150 can be realized, so that if necessary apply correspondingly changed relations for the individual waveforms.
Hierbei
liegt den in 13 gezeigten Verläufen 660 bis 690 die
folgenden mathematischen Relationen zugrunde B1 = B0·cos(2π·(x – dx)/p)
= B0·cos(2π·(v·t – dx)/p) (4) B2 = B0·cos(2π·/p) =
B0·cos(2π·v·t/p) (5) B3 = B0·cos(2π(x + dx)/p)
= B0·cos(2π(vt + dx)/p) (6) Here lies the in 13 shown courses 660 to 690 based on the following mathematical relations B1 = B 0 · Cos (2π · (x - dx) / p) = B 0 · Cos (2π · (v · t - dx) / p) (4) B2 = B 0 · Cos (2π · / p) = B 0 · Cos (2π · v · t / p) (5) B3 = B 0 · Cos (2π (x + dx) / p) = B 0 · Cos (2π (vt + dx) / p) (6)
Hierbei
gibt B0 eine Amplitude des Magnetfelds,
x die Entfernung bezogen auf den Umfang des Zahnrads als Geberobjekt 150,
dx den Abstand zwischen dem mittleren Sensor bzw. den mittleren
Sensoren 120-2 und 120-3 und dem rechten bzw.
dem linken Sensor 120-1, 120-4 an. Darüber hinaus
ist p die Periode bzw. der Pitch des Zahnrads oder des Geberobjekts 150.Here, B 0 gives an amplitude of the magnetic field, x the distance relative to the circumference of the gear as a donor object 150 , dx the distance between the middle sensor and the middle sensors 120-2 and 120-3 and the right and left sensors 120-1 . 120-4 at. In addition, p is the period or the pitch of the gear or the encoder object 150 ,
Somit
gilt in diesem Fall für
das Geschwindigkeitssignal bzw. das Speed-Signal: B3 – B1
= 2B0·sin(2π vt/p)·sin(2π dx/p) (7) Thus, in this case for the speed signal or the speed signal: B3 - B1 = 2B 0 · Sin (2π vt / p) · sin (2π dx / p) (7)
Für das Dir1-Signal
gilt entsprechend Dir1 = B1 – B2 = 2·B0·sin(π·dx/p)·sin(2π·(v·t – dx/2)/p) (8) und für das Dir2-Signal dir2 = B2 – B3
= 2B0 sin(π·dx/p)·sin(2π·(vt + dx/2)/p). (9) For the Dir1 signal applies accordingly Dir1 = B1 - B2 = 2 · B 0 · Sin (π · dx / p) · sin (2π · (v · t - dx / 2) / p) (8) and for the Dir2 signal dir2 = B2 - B3 = 2B 0 sin (π * dx / p) * sin (2π * (vt + dx / 2) / p). (9)
Somit
folgt für
das Gesamtsignal bzw. Differenzsignal Dir die folgende Gleichung: dir = dir1 – dir2
= 2B2 – B1 – B3 = 4B0·cos(2π vt/p)·sin2(π·dx/p) (10) Thus, the following equation follows for the total signal or difference signal Dir: dir = dir1 - dir2 = 2B2 - B1 - B3 = 4B 0 · Cos (2π vt / p) · sin 2 (π · dx / p) (10)
Also
ist das Differenzsignal, Dir-Signal oder Richtungssignal um 90° gegen das
Geschwindigkeitssignal unabhängig
von der Zahnradperiode verschoben. Somit kann das Richtungssignal
jeweils in einem Maximum oder Minimum abgetastet werden, wenn das
Geschwindigkeitssignal (Speed-Signal) einen Nulldurchgang aufweist.So
is the difference signal, Dir signal or direction signal by 90 ° to the
Speed signal independent
shifted from the gear period. Thus, the direction signal
each sampled in a maximum or minimum, if the
Speed signal (speed signal) has a zero crossing.
Wie
zuvor erläutert
wurde, ist das Geschwindigkeitssignal mit der Summe der beiden Differenzsignale Dir1
und Dir2 identisch, wie es an den Knotenpunkten 360 abgreifbar
ist. Damit lässt
sich eine sehr ökonomische
Schaltung aufbauen, wie sie als Ausführungsbeispiels eines Chips 100-3 in 11 beispielhaft
gezeigt ist. Es werden lediglich die beiden an den Knotenpunkten 360-1, 360-2 abgreifbaren
Dir1, Dir2 verstärkt
und ggf. weiter vorverarbeitet, wie dies im Rahmen einer möglichen
Implementierung der Vorverarbeitungsschaltungen 610 erläutert wurde.
Daraus lässt
sich dann durch eine Addition im Rahmen des Additionsmoduls 620 das
Geschwindigkeitssignal (Speed-Signal) und durch Subtraktion im Rahmen
des Subtraktionsmoduls 630 das Richtungssignal (Dir-Signal)
gewinnen. Je nach konkreter Implementierung können selbstverständlich auch
weitere bzw. auf dem Geschwindigkeitssignal und/oder dem Richtungssignal
basierende Signale gewonnen werden. Gegenüber einer einfachen Auswertung
der Signale B3 – B1
und B2 entspricht dies einem nicht wesentlich vergrößerten Aufwand,
da diese Signale ggf. auch einer entsprechende Vorprozessierung
bzw. Vorverarbeitung unterworfen werden.As previously explained, the speed signal is identical to the sum of the two differential signals Dir1 and Dir2, as it is at the nodes 360 can be tapped. This makes it possible to construct a very economical circuit, as it does as an exemplary embodiment of a chip 100-3 in 11 is shown by way of example. It will only be the two at the nodes 360-1 . 360-2 tapped Dir1, Dir2 amplified and possibly further preprocessed, as in the context of a possible implementation of the preprocessing circuits 610 was explained. This can then be determined by an addition in the context of the addition module 620 the speed signal (speed signal) and by subtraction in the subtraction module 630 win the direction signal (Dir signal). Depending on the specific implementation, it is of course also possible to obtain further signals or signals based on the speed signal and / or the direction signal. Compared to a simple evaluation of the signals B3 - B1 and B2, this corresponds to a not significantly increased effort, since these signals are possibly also subjected to a corresponding preprocessing or preprocessing.
Ein
Ausführungsbeispiel
eines Sensors 100-3, wie es in 11 gezeigt
ist, weist somit den Vorteil auf, dass alle Signale aus differentiellen „Feldern" bzw. Differenzsignalen
gewonnen werden und damit im Wesentlichen immun gegen homogene Hintergrundfelder
oder Störfelder
sind. Darüber
hinaus kann in manchen Ausführungsbeispielen
eines Sensors 100-3 das Richtungssignal nunmehr mit einer
vergleichbar oder gleichgroßen
Amplitude wie das Geschwindigkeits-Signal detektiert werden, so
dass auch bei größeren Luftspalten
zwischen dem Sensor und dem Geberobjekt eine Richtungsdetektion
noch zuverlässig
erfolgen kann. Insbesondere durch die Verwendung der beiden magnetoresistiven
Sensorelemente 120-2, 120-3 kann somit durch Verwendung
zweier Halbbrückenschaltungen
aus den Sensorelementen 120-1, 120-2 sowie 120-3 und 120-4 die
beiden Differenzsignale Dir1 und Dir2 mit ähnlichen Brücken gewonnen werden.An embodiment of a sensor 100-3 as it is in 11 Thus, the advantage is shown that all signals are obtained from differential "fields" or difference signals and thus are substantially immune to homogeneous background fields or interference fields 100-3 the direction signal is now detected with a comparable or equal amplitude as the speed signal, so that even with larger air gaps between the sensor and the encoder object direction detection can still be done reliably. In particular, by the use of the two magnetoresistive sensor elements 120-2 . 120-3 can thus by using two half-bridge circuits from the sensor elements 120-1 . 120-2 such as 120-3 and 120-4 the two difference signals Dir1 and Dir2 are obtained with similar bridges.
Ein
Ausführungsbeispiel
eines Sensor 100-3, wie er in 11 gezeigt
ist, erzielt somit ein Richtungssignal auf Basis zweier Differenzsignale
durch Verschaltung einer Gradiometeranordnung der vier in 11 gezeigten
magnetoresistiven Sensorelemente 120, wodurch eine wesentlich
robustere Sensoranordnung gegen überlagerte
Störmagnetfelder
erzielt werden kann. Werden, wie beschrieben, beide Richtungssignale
zur Richtungserkennung verwendet, so verdoppelt sich der Störabstand
gegenüber
einer einfachen Verwendung eines einzelnen Sensorelements. Je nach
genauer Implementierung eines Ausführungsbeispiels eines Chips 100 kann
somit eine robustere Richtungserkennung oder eine Richtungserkennung
für inkrementelle
Geschwindigkeitssensoren (Speed-Sensoren) ggf. unter Verwendung
einer erhöhten
Abtastrate erzielt werden.An embodiment of a sensor 100-3 as he is in 11 Thus, a direction signal based on two differential signals achieved by interconnection of a gradiometer of the four in 11 shown magnetoresistive sensor elements 120 , whereby a much more robust sensor arrangement can be achieved against superimposed interference magnetic fields. If, as described, both direction signals are used for direction detection, the signal-to-noise ratio doubles compared to a simple use of a single sensor element. Depending on the exact implementation of an embodiment of a chip 100 Thus, a more robust direction detection or direction detection for incremental speed sensors (speed sensors) can be achieved if necessary using an increased sampling rate.
Abhängig von
den Gegebenheiten kann ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
in Hardware oder in Software implementiert werden. Die Implementierung
kann auf einem digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette,
CD oder DVD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen,
die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken
können,
dass ein Ausführungsbeispiel
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
ausgeführt
wird. Allgemein besteht ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung somit auch in eine, Software-Programm-Produkt bzw. eine, Computer-Programm-Produkt
bzw. eine, Programm-Produkt mit einem auf einem maschinenlesbaren
Träger
gespeicherten Programmcode zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Verfahrens,
wenn das Software-Programm-Produkt auf einem Rechner oder einem
Prozessor abläuft.
In anderen Worten ausgedrückt,
kann ein Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung somit als ein Computer-Programm bzw.
ein Software-Programm bzw. Programm mit einem Programmcode zur Durchführung eines
Ausführungsbeispiels
des Verfahrens realisiert werden, wenn das Programm auf einem Prozessor
abläuft.
Der Prozessor kann hierbei von einem Computer, einer Chipkarte (Smartcard),
einen Sensor, einem anwendungs-spezifischen integrierten Schaltkreis
(ASIC = Application Specific Integrated Circuit) oder einem anderen
integrierten Schaltkreis (IC = Integrated Circuit) gebildet sein.Depending on the circumstances, an embodiment of a method according to the invention can be implemented in hardware or in software. The implementation can be carried out on a digital storage medium, in particular a floppy disk, CD or DVD with electronically readable control signals, which can cooperate with a programmable computer system so that an embodiment of a method according to the invention is carried out. In general, an exemplary embodiment of the invention therefore also consists of a software program product or a computer program product or a program product with a program code stored on a machine-readable carrier for carrying out an exemplary embodiment of a method according to the invention, if the Software program product runs on a computer or a processor. In other words, an embodiment of the present invention can thus be described as a computer program or a software program or program with a program code for carrying out an embodiment of the method be realized when the program runs on a processor. The processor can in this case be formed by a computer, a smart card, a sensor, an application-specific integrated circuit (ASIC) or another integrated circuit (IC = Integrated Circuit).
-
100100
-
Sensorsensor
-
110110
-
Sensoranordnungsensor arrangement
-
120120
-
Magnetoresistives
Sensorelementmagnetoresistive
sensor element
-
130130
-
BackbiasmagnetBack-bias magnet
-
140140
-
Schutzgehäusehousing
-
150150
-
Geberobjektindicator object
-
160160
-
Magnetischer
Bereichmagnetic
Area
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170170
-
Feldlinienfield lines
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180180
-
Positionposition
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190190
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Sensormodulsensor module
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200200
-
Motorengine
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210210
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IndexlückeIndex gap
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220220
-
Motorgehäusemotor housing
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230230
-
Kolbenpiston
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240240
-
Pleuelstangeconnecting rod
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250250
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Zylinderkopfcylinder head
-
260260
-
Einlasskanalinlet channel
-
270270
-
Auslasskanalexhaust port
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280280
-
VentilValve
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290290
-
Brennraumcombustion chamber
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300300
-
Zündkerzespark plug
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310310
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Einspritzdüseinjection
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320320
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KühlmittelkanalCoolant channel
-
330330
-
KühlmitteltemperatursensorCoolant temperature sensor
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350350
-
Auswerteschaltungevaluation
-
360360
-
Knotenpunktjunction
-
370370
-
Versorgungsleitungsupply line
-
380380
-
Versorgungsleitungsupply line
-
390390
-
HaupterfassungsrichtungMain detection direction
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400400
-
Erster
Abstandfirst
distance
-
410410
-
Zweiter
Abstandsecond
distance
-
420420
-
Dritter
Abstandthird
distance
-
430430
-
Verlaufcourse
-
440440
-
Gemittelter
Verlaufaveraged
course
-
450450
-
Referenzbrückereference bridge
-
460460
-
Widerstandselementresistive element
-
470470
-
Knotenpunktjunction
-
480480
-
Multiplexermultiplexer
-
490490
-
Analog/Digital-WandlerAnalog / digital converter
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500500
-
Additionsmoduladdition module
-
510510
-
Subtraktionsmodulsubtraction
-
520520
-
Integratorintegrator
-
530530
-
ProzessierungsschaltungProzessierungsschaltung
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540540
-
Minimum/Maximum-DetektionsschaltungMinimum / maximum detection circuit
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550550
-
ProzessierungsschaltungProzessierungsschaltung
-
560560
-
Zweiter
Abstandsecond
distance
-
570570
-
Distanzdistance
-
580580
-
Erster
Abstandfirst
distance
-
590590
-
Zweiter
Abstandsecond
distance
-
600600
-
Dritter
Abstandthird
distance
-
610610
-
Vorverarbeitungsschaltungpreprocessing
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620620
-
Additionsmoduladdition module
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630630
-
Subtraktionsmodulsubtraction
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640640
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Verlaufcourse
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650650
-
Verlaufcourse
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660660
-
Verlaufcourse
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670670
-
Verlaufcourse
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680680
-
Verlaufcourse
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690690
-
Verlaufcourse