DE102007052408A1 - Magnetic field sensor i.e. giant magnetic resistance sensor, operating method for measuring e.g. current, involves using front reversal point on characteristics curve as new starting point for forming changeable hysteresis loop - Google Patents

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Abstract

The method involves outputting a hysteresis characteristics curve (1) from an exactly defined point to a starting curve for digital computation. The curve is started from a starting point along an existing hysteresis characteristics curve. A new characteristic curve is calculated during a change of direction of the measurement, and a front reversal point is used on the characteristics curve as a new starting point for forming a changeable hysteresis loop during operation of a magnetic filed sensor, and an iterative model is used for the calculation. An independent claim is also included for an arrangement for operating a magnetic field sensor.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Betreiben eines Magnetfeldsensors, der eine hysteresebehaftete Kennlinie aufweist. Daneben bezieht sich die Erfindung auch auf eine zugehörige Anordnung zur Durchführung dieses Verfahrens.The The invention relates to a method for operating a magnetic field sensor, which has a hysteresis characteristic. In addition refers The invention also relates to an associated arrangement for Implementation of this procedure.

Sensoren, die zur Messung verschiedener physikalischer Größen, wie z. B. Position, Geschwindigkeit, Drehzahl, Feld oder Strom, Magnetfeld-basierte Verfahren verwenden, sind meistens von starken Störungen beeinflusst, welche die Messgenauigkeit und dadurch die Verwendbarkeit in praktischen Anwendungen reduzieren. Solche Störungen sind hauptsächlich die Hysterese der Kennlinie, die Temperaturdrift und die unterschiedlichsten, aber fast immer vorhandenen Fremdfelder.sensors for measuring different physical quantities, such as Position, speed, speed, field or current, Using magnetic field-based methods are mostly of strong ones Interference affects the accuracy of measurement and thereby reduce the usability in practical applications. Such Disturbances are mainly the hysteresis of Characteristic, the temperature drift and the most diverse, but Almost always existing foreign fields.

Magnetfeld-Sensoren auf der Basis des magnetischen Widerstandes (MR), insbesondere GMR(Giant Magnetic Resistance)-Sensoren, stellen in der Magnetfeld-basierten Positions-, Geschwindigkeits-, Drehzahl-, Feld- oder auch Stromsensorik eine Alternative zu den früher gebräuchlichen Hallsensoren dar. Insbesondere im Bereich der Positions- und Stromsensorik sind zwischenzeitlich verstärkt MR-basierte Sensoren auf dem Markt. Wesentliche Vorteile im Vergleich zu Hallsensoren liegen im einfacheren Systemaufbau, der größeren Störsicherheit und insbesondere in der Möglichkeit eines verbesserten Designs mit stark reduzierter Fremdfeldempfindlichkeit und geringerem Rauschen.Magnetic field sensors based on the magnetic resistance (MR), in particular GMR (Giant Magnetic Resistance) sensors, put in the magnetic field-based position, Speed, speed, field or current sensors one Alternative to the previously used Hall sensors dar. In particular in the field of position and current sensors are meanwhile, MR-based sensors in the market are increasing. Significant advantages compared to Hall sensors lie in the simpler System structure, the greater immunity to interference and in particular the possibility of an improved Designs with greatly reduced external field sensitivity and lower Noise.

Zur Realisierung von MR-basierten Sensoren bieten sich vor allem voll integrierte Lösungen an, da die einzelnen MR-Elemente als „Back End"-Prozessschritt im Rahmen eines CMOS-Prozesses aufgebracht werden können und damit keine zusätzliche Chip-Fläche beanspruchen.to Realization of MR-based sensors is especially full integrated solutions, since the individual MR elements as "Back End process step in a CMOS process can and therefore no additional chip area claim.

Für viele Anwendungen, vor allem in der Positions-Drehzahl- und Stromsensorik, werden jeweils vier MR-Elemente zu einer Brücke verschaltet, um eine genauere, von Temperaturschwankungen, Fremdfeldern oder dergleichen Einflüssen unabhängigere Messung zu erreichen.For many applications, especially in position-speed and current sensors, in each case four MR elements are interconnected to form a bridge, to a more accurate, by temperature fluctuations, foreign fields or like influences more independent measurement too to reach.

Allerdings kommt es bedingt durch die Temperaturabhängigkeit der intrinsischen Materialeigenschaften bei der Hysterese solcher Sensoren vor allem bei erhöhten Temperaturen, d. h. bei etwa T > 70°C, zu teilweise erheblichen Ungenauigkeiten bei der Feldmessung. Insbesondere die in der Stromsensorik geforderte Toleranz gegenüber Überströmen etwa um den Faktor 5 bis 12 größere Ströme als der nominale Maximalwert des zu messenden Stromes, stellt ein nicht zu vernachlässigendes Problem dar. Überströme können, wenn sie gleichzeitig mit hohen Temperaturen auftreten, was durch Selbsterwärmungseffekte infolge des Überstromes, d. h. durch die ohmsche Wärme δT ~ I2 im stationären Grenzfall, häufig der Fall ist, über die Eigenschaft der Hysterese zu in vielen Anwendungsfällen zu nicht mehr tolerierbaren Messfehlern führen.However, due to the temperature dependence of the intrinsic material properties in the hysteresis of such sensors, especially at elevated temperatures, ie at about T> 70 ° C, sometimes considerable inaccuracies in the field measurement. In particular, the required in the current sensor tolerance to overcurrents by about a factor of 5 to 12 larger currents than the nominal maximum value of the current to be measured, represents a not insignificant problem. Overcurrents, if they occur simultaneously with high temperatures, resulting from self-heating effects Of the overcurrent, ie by the ohmic heat δT ~ I 2 in the stationary limit case, is often the case, lead to the property of hysteresis in many applications to no longer tolerable measurement errors.

Da die Auswirkung der Hysterese auf das Ausgangssignal des sensitiven Elementes oder der sensitiven Elemente zur Magnetfeld-/Strommessung stark von der Historie des magnetischen Feldes und der Temperatur am Ort des Sensors abhängig ist, kann bisher der Einfluss der Hysterese numerisch nicht berücksichtigt werden.There the effect of hysteresis on the output of the sensitive Element or the sensitive elements for magnetic field / current measurement strong on the history of the magnetic field and the temperature Depending on the location of the sensor, so far the influence the hysteresis are not numerically taken into account.

Die Störeinflüsse der Hysterese werden nachfolgend zusammengefasst:

  • – Es ergibt sich eine Mehrdeutigkeit ohne Parametrisierung,
  • – es liegen große Fehler um den Nullpunkt vor,
  • – es ergibt sich eine starke Nichtlinearität im Einmündungsbereich,
  • – die Abhängigkeit von der Vorgeschichte des Sensors ist nicht reproduzierbar,
  • – bei den jeweiligen Messwerten liegt eine Temperaturabhängigkeit vor.
The disturbances of the hysteresis are summarized below:
  • - There is an ambiguity without parameterization,
  • - there are big mistakes around the zero point,
  • - there is a strong nonlinearity in the junction area,
  • - the dependence on the history of the sensor is not reproducible,
  • - There is a temperature dependence for the respective measured values.

In der Praxis der Magnetfeldmessung entsteht das Problem, die Einflüsse von Temperatur und Hysterese zu eliminieren, und zwar nach Möglichkeit, den Temperatur- und den Hysterese-Einfluss gleichzeitig. Aufgrund ihrer gegenseitigen Abhängigkeit können die beiden Störquellen aber nicht getrennt analysiert werden.In the practice of magnetic field measurement creates the problem, the influences of temperature and hysteresis, if possible, the temperature and the hysteresis influence at the same time. by virtue of their mutual dependence can be the two Sources of interference but not analyzed separately.

Vom Stand der Technik ist die Berücksichtigung des Hystereseverhaltens bei Magnetfeldern bereits untersucht worden. Hierzu wird auf die älteren, nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldungen AZ 10 2006 046 739.6 mit der Bezeichnung „Magnetfeldsensor" und AZ 10 2006 046 736.1 „Verfahren zum Betreiben eines Magnetfeldsensors und zugehöriger Magnetfeldsensor" verwiesen, in denen Maßnahmen zur Bewältigung des Hystereseproblems vorbeschrieben sind.The prior art has already considered the consideration of the hysteresis behavior in magnetic fields. This is on the older, not pre-published German patent applications AZ 10 2006 046 739.6 labeled "magnetic field sensor" and AZ 10 2006 046 736.1 "Method for operating a magnetic field sensor and associated magnetic field sensor" referenced, in which measures for overcoming the hysteresis problem are described above.

In der Praxis gibt es allerdings bisher nur solche MR-Sensoren mit hoher Genauigkeit, d. h. 1% Fehler bei Raumtemperatur, die bis etwa 85°C spezifiziert sind. Eine angestrebte Erhöhung der spezifizierten Maximaltemperatur auf beispielsweise 125°C, welche insbesondere bei Automotive-Anwendungen oder anderen Industrie-Anwendungen gefordert werden, – bei gleichzeitig hoher Genauigkeit – kann bei MR-Sensoren über eine so genannte „Closed Loop"-Schaltung erreicht werden. Eine solche Schaltung hat aber den Nachteil einer sehr hohen Leistungsaufnahme, z. B. 1 W bei einem Messstrom von 25 A. Davon abgesehen ist bei einem „Closed Loop"-Verfahren ohne Verwendung eines teuren Flusskonzentrators der Messbereich auf ca. 150 A begrenzt.In practice, however, so far only such MR sensors with high accuracy, ie 1% error at room temperature, which are specified to about 85 ° C. A desired increase of the specified maximum temperature to, for example, 125 ° C., which is required in particular in automotive applications or other industrial applications, with simultaneously high accuracy, can be achieved with MR sensors via a so-called "closed loop" circuit. However, such a circuit has the disadvantage of a very high power consumption, for example 1 W at a measuring current of 25 A. Apart from this, in a "closed loop" method without the use of an expensive flux concentrator, the measuring range is limited to approximately 150 A.

Ausgehend von letzterem Sachverhalt ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren vorzuschlagen, mit dem das Problem der bei Magnetfeldsensoren unvermeidlichen Hysterese beherrscht werden kann. Dazu soll eine geeignete Anordnung geschaffen werden.outgoing of the latter fact, it is an object of the invention, a method to propose, with which the problem of magnetic field sensors unavoidable Hysteresis can be mastered. For this purpose, a suitable arrangement be created.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß bezüglich des Verfahrens durch die Abfolge der Maßnahmen des Patentanspruches 1 gelöst. Eine zugehörige Vorrichtung ist im Patentanspruch 11 angegeben. Weiterbildungen des Verfahrens und der zugehörigen Anordnung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.The Task is according to the invention with respect the method by the sequence of measures of the claim 1 solved. An associated device is in the claim 11 indicated. Further developments of the method and the associated Arrangement are in the respective dependent claims specified.

Wesentlicher Gegenstand der Erfindung ist ein mathematisches Verfahren zur Beherrschung des Hysterese-Verhaltens von Magnetfeldsensoren. Dabei wird von einem mathematischen Modell für eine speziell „inverse Hysterese" ausgegangen und es wird so im Einzelnen der Einfluss aller Einflussgrößen bei der Messung erfasst.essential The invention relates to a mathematical method of control the hysteresis behavior of magnetic field sensors. It is from a mathematical model for a specifically "inverse Hysteresis "and it is so the influence in detail of all influencing variables during the measurement.

Die spezifische Modellierung der Hysterese, die eine Invertierung bei der Darstellung erlaubt, ermöglicht es, eine parametrisierbare eindeutige Zuordnung zwischen Eingang und Ausgang vorzunehmen, welche in ihrer Komplexität so niedrig angesiedelt ist, dass das gesamte System auf einer elektrische Schaltung abgebildet werden kann und stellt damit einen entscheidenden Schritt in Richtung eines numerischen Hysterese-Kompensation dar. Dabei bleiben Aufwand und Kosten vertretbar. Insbesondere die Temperatur, die einen direkten Einfluss auf das hysteretische Verhalten und damit auf das Ausgangssignal der Sensoren ausübt, wird mit dem Modell einer inversen Hysterese berücksichtigt. Dabei ist das Basis-Modell nicht sensorabhängig, so dass kleine Unterschiede oder Änderungen in den Materialien bzw. in den Sensorstrukturen über einen Initialisierungs-Parametersatz berücksichtigen werden können.The specific modeling of the hysteresis, which is an inversion at allows the presentation, allows a parametrizable make a clear assignment between input and output, which in their complexity is so low that the entire system can be mapped to an electrical circuit can and thus represents a decisive step in the direction of a numerical hysteresis compensation Costs justifiable. In particular, the temperature, which is a direct Influence on the hysteretic behavior and thus on the output signal the sensor exerts an inverse with the model Hysteresis considered. The basic model is not sensor dependent, allowing small differences or changes in the materials or in the sensor structures via a Initialization parameter set can be considered.

Mit der Erfindung wird also nicht etwa – wie beim Stand der Technik – das Problem des Hystereseeffektes umgangen, sondern erstmals gelöst. Während beim Stand der Technik Hallsensoren zurückgegriffen wurde, wenn hinreichende Genauigkeit erzielt werden muss oder ein aufwändiger Flusskonzentrator bereitgestellt wird, wird mit einem digitalisierbaren Verfahren der Einfluss der Hysterese herausgerechnet. Dabei wird zurückge griffen auf den bekannten Ansatz des so genannten T(x)-Modells. Die Konzeption und Anwendung dieses Modells wird im Einzelnen in der Monographie von J. Takács "Mathematics of Hysteretic Phenemona" 2003 Wiley-VCH GmbH & CO (ISBN 3-527-40 401-5), insb. Kap. 1 bis 5, Seiten 1 bis 44 beschrieben.The invention thus does not circumvent the problem of the hysteresis effect, as in the prior art, but solves it for the first time. While in the prior art Hall sensors were used, if sufficient accuracy must be achieved or a complex flux concentrator is provided, the influence of the hysteresis is eliminated with a digitizable method. It is based on the known approach of the so-called T (x) model. The conception and application of this model is described in detail in the Monograph by J. Takács "Mathematics of Hysteretic Phenemona" 2003 Wiley-VCH GmbH & CO (ISBN 3-527-40401-5), esp. 1 to 5, pages 1 to 44 described.

Das vom Stand der Technik bekannte T(x)-Modell besitzt allerdings den Nachteil einer nicht allgemein parametrisierbaren Darstellung und ist damit nicht allgemein invertierbar, weil die dort zugrunde liegende geschlossene Kurvenform nicht bijektiv ist. Beim T(x)-Modell lässt sich daher das Temperaturverhalten aufgrund des Einmündungsverhaltens der Hysteresekurve nicht hinreichend berücksichtigen.The however, the prior art T (x) model has the Disadvantage of a non-parametrizable representation and is therefore not generally invertible, because the underlying there closed waveform is not bijective. When T (x) model leaves Therefore, the temperature behavior due to the Einmündungsverhaltens do not sufficiently consider the hysteresis curve.

Die Erfindung greift also das bekannte T(x)-Modell auf, vermeidet aber speziell durch die inverse Hysterese deren Fehlerquellen.The The invention thus takes up the known T (x) model, but avoids it especially due to the inverse hysteresis of their sources of error.

Mit der Erfindung ergibt sich als entscheidender Vorteil, dass durch die Modellierung der Hysterese der bisher unvermeidliche Messfehler deutlich gesenkt werden kann. Außerdem ist eine Linearisierung der Kennlinie nicht mehr nötig, da eine eindeutige Abbildung zwischen Eingang- und Ausgangsgrößen erreicht wird. Damit kann also zu jedem Zeitpunkt jeder Messpunkt als Eingangsgröße eindeutig ein einzelner Wert als Ausgangsgröße zugeordnet werden.With The invention results in a decisive advantage that by modeling the hysteresis of previously unavoidable measurement errors can be significantly reduced. In addition, a linearization the characteristic is no longer necessary because a clear figure reached between input and output variables becomes. Thus, every measuring point can be used as an input variable at any time clearly a single value as an output be assigned.

Durch die Erfindung wird der Einsatzbereich des MR-Sensors aufgrund der höheren Genauigkeit deutlich erweitert. Durch die Nutzung nichtlinearer Teile der Hysterese-Kennlinie, insbesondere bis kurz vor der Sättigung, wird der Messbereich wesentlich erhöht.By The invention is the field of application of the MR sensor due to increased significantly higher accuracy. By use non-linear parts of the hysteresis characteristic, in particular to short before saturation, the measuring range is significantly increased.

Weiterhin wird durch die Erfindung die Flexibilität des Gesamtsystems verbessert: Änderungen, wie sie beispielsweise durch Skalierung oder Translation für eine Offset-Kompensation oder auch andere applikationsspezifische Abbildungen und eventuelle spätere Verbesserungen erforderlich sind, können nun leicht über eine Software-Schnittstelle gemacht werden, ohne dass der Sensor gewechselt werden müsste.Furthermore, the flexibility of the overall system is improved by the invention: Changes, as required, for example, by scaling or translation for offset compensation or other application-specific mappings and possible subsequent improvements, can now easily over a software interface can be made without the sensor would have to be changed.

Die Erfindung beinhaltet also ein System aus Hardware und Software, das leicht an die Randbedingungen anpassbar ist. Das dem zugehörigen Algorithmus zugrunde liegende Modell ist aber weitestgehend von der Softwarestruktur und damit vom Typ der jeweils verwendeten Sensoren unabhängig. Damit ist auch die Software weitestgehend unabhängig, wobei die erfindungsgemäße Anordnung als komplexes System in geeigneter Weise die Hardware- und Softwarestrukturen kombiniert.The Invention thus includes a system of hardware and software which is easily adaptable to the boundary conditions. The associated Algorithm underlying model is but largely from the software structure and thus the type of sensors used independently. Thus, the software is largely independent, wherein the inventive arrangement as a complex System suitably the hardware and software structures combined.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Patentansprüchen.Further Details and advantages of the invention will become apparent from the following Description of the figures of exemplary embodiments with reference to FIG Drawing in conjunction with the claims.

Es zeigenIt demonstrate

1 eine graphische Darstellung des Spannungs-Strom-Verhaltens eines Magnetfeldsensors mit Hysterese-Eigenschaften, 1 a graphical representation of the voltage-current behavior of a magnetic field sensor with hysteresis properties,

2 eine invertierte Darstellung von 1 zur Darstellung einer inversen Hysteresekurve, 2 an inverted representation of 1 for displaying an inverse hysteresis curve,

3 eine graphische Darstellung von invertierten messtechnischen Kennlinien zur Verdeutlichung des neuen Auswerteverfahrens mit dem inversen Hysterese-Modell, 3 a graphical representation of inverted metrological characteristics to illustrate the new evaluation method with the inverse hysteresis model,

4 einen signifikanten Ausschnitt aus 3, 4 a significant section 3 .

5 die Hardwarestruktur einer Anordnung zur Durchführung des neuen Verfahrens und 5 the hardware structure of an arrangement for carrying out the new method and

6 das verfahrensmäßige Vorgehen anhand eines Flussdiagramms als Grundlage für ein geeignetes Software-Programms. 6 the procedural approach based on a flow chart as the basis for a suitable software program.

In 1 ist auf der Abszisse der Strom in Ampere und auf der Ordinate die Spannung in Volt aufgetragen. Es ergeben sich die bekannten Hysterese-Schleifen, bspw. entlang der Kurve 1.In 1 the current in amperes is plotted on the abscissa and the voltage in volts is plotted on the ordinate. This results in the known hysteresis loops, for example along the curve 1 ,

Bei einer inversen Darstellung von Kurve 1 entsprechend 2 ist auf der Abszisse die Spannung in Volt und auf der Ordinate der Strom in Ampere aufgetragen, wobei sich hier ein Kurvenverlauf 2 als inverse Hysterese ergibt. Wesentlich ist, dass das Krümmungsverhalten besser modellierbar ist. Es liegen als Schnittpunkte der äußeren Äste sog. Büschelpunkte 31 und B2 vor. Ausgehend von einem Anfangspunkte AP werden drei Umkehrpunkte UPi durchlaufen.In an inverse representation of curve 1 corresponding 2 the voltage in volts is plotted on the abscissa and the current in amperes is plotted on the ordinate, with a curve here 2 as inverse hysteresis. It is essential that the curvature behavior is better modelable. There are so-called tufts as intersections of the outer branches 31 and B2 ago. Starting from an initial point AP, three reversal points UP i are traversed.

In 3 und 4 sind entsprechend 2 auf der Abszisse wieder die Spannung und auf der Ordinate der Strom in Ampere, der sich bei Verwendung eines Magnetfeldsensors zur Strommessung ergibt, aufgetragen. Die Kurven 3 bis 7 stellen dabei jeweils verschiedene Äste einer inversen Hystereseschleife entsprechend Kurve 2 aus 2 dar.In 3 and 4 are appropriate 2 on the abscissa again the voltage and on the ordinate the current in amperes, which results when using a magnetic field sensor for current measurement plotted. The curves 3 to 7 each set different branches of an inverse hysteresis loop according to the curve 2 out 2 represents.

Beim Aufbau eines bekannten Magnetfeld-Sensors, der aus einer Brückenschaltung mit vier einzelnen MR-Sensoren besteht und die Brückenspannung als Messsignal erfasst wird, ergibt die Messung solche Kurven, die den inversen Hysteresekurven gemäß 2 entsprechen. Somit ist die Grundlage für ein inverses Hysteresemodell gegeben, auf dessen Basis ein Berechnungsprogramm zur Eliminierung von Störgrößen entwickelt werden kann. Speziell durch eine digitale Berechnung kann die Beeinflussung des Messverhaltens durch das Hystereseverhalten minimiert werden.In the construction of a known magnetic field sensor, which consists of a bridge circuit with four individual MR sensors and the bridge voltage is detected as a measurement signal, the measurement results in such curves that correspond to the inverse hysteresis curves 2 correspond. Thus, the basis for an inverse hysteresis model is given, on the basis of which a calculation program for the elimination of disturbance variables can be developed. Especially through a digital calculation, the influence of the hysteresis behavior on the measuring behavior can be minimized.

In den 3 und 4 sind ausgehend von der inversen Hystereseschleife entsprechend 2 Äste 3 bis 7 einer gemessenen inversen Hysteresekurve dargestellt, welche die Veränderung der Signale bei der Messung verdeutlichen. Bei Berücksichtigung eines solchen hysteretischen Verhaltens sollen nun Magnetfeldmessungen durchgeführt werden.In the 3 and 4 are corresponding to starting from the inverse hysteresis loop 2 branches 3 to 7 a measured inverse hysteresis curve, which illustrate the change in the signals during the measurement. Taking into account such a hysteretic behavior, magnetic field measurements should now be carried out.

Um eine genaue Messung durchführen zu können, ist es notwendig, zu jedem Zeitpunkt zu wissen, auf welchem Ast der inversen Hysteresekurve sich der Messwert befindet, also entlang welchen Astes der inversen Hysteresekurve entsprechend den 3 bis 4 die Messung gerade verläuft. Dafür soll immer dann, wenn ein echter Umkehrpunkt UP der Messung durchlaufen wird, eine Vorhersage dieses Astes gemacht werden und diese neue Kurve, die dann auch eine bijektive Funktion ist, als Kennlinie für die weitere Messung verwendet werden.In order to be able to carry out an accurate measurement, it is necessary at any time to know on which branch of the inverse hysteresis curve the measured value is located, ie along which branch of the inverse hysteresis curve corresponding to 3 to 4 the measurement is straight. For this purpose, whenever a true reversal point UP of the measurement is run through, a prediction of this branch should be made and this new curve, which is then also a bijective function, be used as a characteristic curve for the further measurement.

Unter Berücksichtigung letzterer Vorgaben wird damit folgendes Messprinzip durchgeführt: Ausgehend von einem definierten Punkt auf der Hysteresekurve, vorteilhafterweise auf der äußeren Hystereseschleife und mit einer Anfangskurve auf der Kurve mit den weiteren äußeren Ästen, wird die Messung gestartet. Sobald die Richtung der Messung sich ändert, d. h bei einem Umkehrpunkt, wird eine neue Kennlinie, d. h. ein neuer Ast der Hysteresekurve berechnet und für die weitere Messung verwendet. Es wird dann also bei jeder neuen Richtungsumkehr der Messung eine neue Kurve der inversen Hystereseschleife ausgewählt.Under Consideration of the latter requirements is thus the following Measuring principle carried out: starting from a defined Point on the hysteresis curve, advantageously on the outside Hysteresis loop and with a start curve on the curve with the further outer branches, the measurement becomes started. As soon as the direction of the measurement changes, d. h at a turning point, a new characteristic, i. H. a new Branch of the hysteresis curve is calculated and for further measurement used. It is then at every new direction reversal of Measurement selected a new curve of the inverse hysteresis loop.

Um letzteres zu erreichen, sind verschiedene Maßnahmen notwendig: Das vorstehend bereits erwähnte T(x)-Modell vereinfacht das Vorgehen dahingehend, dass statt einer hyperbolischen Funktion (tangens hyperbolicus) eine ganzrationale Funktion verwendet wird. Diese Funktion kann direkt an das inverse Modell angepasst werden, so dass eine spätere Invertierung nicht mehr notwendig ist. Für die Anpassung wird eine vorher gemessene, äußere Hystereseschleife benutzt. Das Modell wird dann beispielsweise in einen Digital-Signal-Prozessor (DSP), einem Digital-Signal-Controller (DSC) und/oder einer allgemeinen Zustandsmaschine eingebettet, der die Berechnungen und Auswertungen durchführt und nachfolgend durchgehend als DSP bezeichnet wird.Around To achieve the latter, various measures are necessary: The above-mentioned T (x) model simplified the procedure to the effect that instead of a hyperbolic function (hyperbolic hyperbolic) a completely rational function is used. This feature can be adapted directly to the inverse model, so that a later inversion is no longer necessary is. For adaptation, a previously measured, outer Hysteresis loop used. The model will then be in, for example a digital signal processor (DSP), a digital signal controller Embedded (DSC) and / or a general state machine, the performs the calculations and evaluations and subsequently is consistently referred to as DSP.

Der in den DSP verwendete Algorithmus ist in der Lage, immer die Historie der Messung auf dem letzten Ast abzuspeichern und erkennt die Umkehrpunkte UPi, wann immer eine Richtungsänderung der Messung stattfindet. Dazu benötigt der Algorithmus zur Berechnung des jeweiligen Astes der Hysterese nur die äußere Hysteresekennlinie und die Lage des letzten Umkehrpunktes UP bzw. die Information, ob eine steigende oder fallende Astkurve vorliegt. Für eine genaue Erkennung dieser Punkte erfolgt eine digitale Filterung des Signals, welche ebenfalls bereits Teil des in der DSP eingebetteten Programms ist. Außerdem ist eine externe analoge Filterung des Brückensignals notwendig, damit das Rauschen und andere Störungen weitestgehend reduziert werden können. Aus den Umkehrpunkten, der Historie, die im letzten Umkehrpunkt festgehalten wurde, und dem ursprünglich gespeicherten Hystereseverhalten, wird der neue Ast der Messung bzw. dessen Parameter berechnet.The algorithm used in the DSP is able to always store the history of the measurement on the last branch and recognizes the reversal points UP i whenever a change of direction of the measurement takes place. For this purpose, the algorithm for calculating the respective branch of the hysteresis requires only the outer hysteresis curve and the position of the last reversal point UP or the information as to whether there is a rising or falling branch curve. For a precise recognition of these points a digital filtering of the signal takes place, which is also already part of the program embedded in the DSP. In addition, external analog filtering of the bridge signal is required to minimize noise and other interference. From the reversal points, the history recorded at the last reversal point and the originally stored hysteresis behavior, the new branch of the measurement or its parameters is calculated.

Die Anordnung zur Durchführung letzterer Vorgehensweise ist in 5 dargestellt. Hier bedeutet 10 die eigentliche Messanordnung mit vier GMR-Sensoren, 20 eine gesteuerte Stromquelle, 30 eine Einheit mit Filtern und Offset-Korrektur und 40 die Berechnungseinheit DSP.The arrangement for carrying out the latter procedure is in 5 shown. Here means 10 the actual measuring arrangement with four GMR sensors, 20 a controlled power source, 30 a unit with filters and offset correction and 40 the calculation unit DSP.

In der 5 sind die vorstehend bezeichneten Einheiten als „Black Boxen" angedeutet. In der Messeinheit 10 sind die vier GMR-Sensoren 11 bis 14 in der bekannten Anordnung einer Wheatstone'schen Brückenschaltung angeordnet. Es ergibt sich eine Wechselwirkung zur Einheit 20 mit der Stromquelle aus einem rückgekoppelten Verstärker 21 mit Beschaltungswiderständen 22 und 23. Die Einheit 30, auf welche Einheit die Signale der Messeinrichtung 10 gegeben werden, ist als Vorfilter mit der Filterkennlinie dargestellt.In the 5 the units indicated above are indicated as "Black Boxes." In the measuring unit 10 are the four GMR sensors 11 to 14 arranged in the known arrangement of a Wheatstone bridge circuit. It results in an interaction with the unit 20 with the power source from a feedback amplifier 21 with circuit resistors 22 and 23 , The unit 30 on which unit the signals of the measuring device 10 are given, is shown as a pre-filter with the filter characteristic.

Wesentlich ist die Einheit 40 mit der DSP. Hier erfolgen nacheinander eine Digitalisierung, eine weitere digitale Filterung, eine erste Bestimmung der Linearität, eine Bestimmung der Hysterese, eine Bestimmung der Temperatur, ein Datentransfer und eine zugehörige Steuerung. Dazu sind in bekannter Ausbildung einer solchen Recheneinheit eine ALU 41, eine ADU 42, Memory-Einheiten 43 und 44 (sog. MEM) und eine Integrationseinheit 45 vorhanden. Das Ausgangssignal der Recheneinheit 40 ist ein Digitalsignal 50, wobei zwischen Einheit 40 und Einheit 20 mit der Stromquelle ein Digital/Analog-Wandlern 55 geschaltet ist.Essential is the unity 40 with the DSP. Here, one after the other digitization, another digital filtering, a first determination of the linearity, a determination of the hysteresis, a determination of the temperature, a data transfer and an associated control. These are in a known training such an arithmetic unit an ALU 41 , an ADU 42 , Memory units 43 and 44 (so-called MEM) and an integration unit 45 available. The output signal of the arithmetic unit 40 is a digital signal 50 , where between unit 40 and unity 20 with the power source a digital / analog converters 55 is switched.

Zum Betrieb der DSP 40 ist das Berechnungsprogramm bzw. der dazu verwendete Rechenalgorithmus wesentlich, der nachfolgend näher beschrieben wird.To operate the DSP 40 is the calculation program or the computational algorithm used essential, which will be described in more detail below.

Der Algorithmus zum Betrieb der Einheit 40 muss, um eine Echtzeitfähigkeit der Verarbeitung, welche insbesondere für schnelle Prozesse als notwendig erachtet wird, zu bewahren, nicht nur genauigkeitsorientiert, sondern auch geschwindigkeitsorientiert sein. Da sich diese beiden Randbedingungen normalerweise gegenseitig ausschließen, wird im vorliegenden Fall ein bestimmter Kompromiss zwischen Messgenauigkeit und Auswertegeschwindigkeit gemacht. Ein solcher Kompromiss soll dazu führen, dass ein angepasstes Polynom von beispielsweise 5. bis 9. Grades gewählt wird, um eine hinreichend gute Messung durchzuführen. Das Intervall kann aber durch verbesserte Algorithmen erweitert werden. Allgemein sind Polynome vom 3. bis 33. Grades verwendbar.The algorithm for operating the unit 40 In order to maintain a real-time capability of the processing, which is considered necessary especially for fast processes, it must not only be accuracy-oriented, but also speed-oriented. Since these two boundary conditions usually exclude each other, in the present case a certain compromise between measurement accuracy and evaluation speed is made. Such a compromise should lead to an adapted polynomial of, for example, 5th to 9th degree being chosen in order to carry out a sufficiently good measurement. However, the interval can be extended by improved algorithms. Generally, polynomials of the 3rd to the 33rd degree are usable.

Bei dem hier verwendeten Modell handelt es sich um ein iteratives Modell, wobei die Fehlerfortpflanzung nicht vernachlässigt werden kann. Es muss damit gerechnet werden, dass bei jedem neuen Ast, das Modell an Genauigkeit verliert und dass nach einer gewissen Anzahl von Richtungsänderungen der sich dabei jeweils resultierende Fehler schon zu einem merklichen und nicht mehr akzeptierbaren Wert summiert. Um dieses Problem zu beseitigen, wird nach vorgegebenen Zeitintervallen jeweils eine Rückstellung des Sensors und des Modells auf den Ausgangspunkt vorgenommen. Das Rücksetzen kann mit Hilfe eines Pulses, wie beim Anfang der Messung, durch eine sich ggf. auf der Sensoroberfläche befindlichen Spule durchgeführt werden. Damit wird der komplette Sensor 10 wieder in einen bekannten hysteretischen Zustand, beispielsweise auf der äußeren Hysteresekurve, gebracht und die Messung kann fehlerlos weitergeführt werden.The model used here is an iterative model, whereby the error propagation can not be neglected. It must be expected that with each new branch, the model loses accuracy and that, after a certain number of changes in direction, the resulting error adds up to a noticeable and unacceptable value. To the To eliminate this problem, a reset of the sensor and the model is made to the starting point after predetermined time intervals. The reset can be carried out by means of a pulse, as at the beginning of the measurement, by a possibly located on the sensor surface coil. This will be the complete sensor 10 again brought into a known hysteretic state, for example on the outer hysteresis curve, and the measurement can be continued without error.

Ein Ansatz als Modell für die inverse Hysterese entsprechend 2 ist Gleichung 1: P(Um + u0) – h0 = P(Um – u0) + h0 (1)wobei Um der Abszissenwert des sog. Büschelpunktes B1 bzw. B2 der Funktion P(Ur + u0) – h0 = P(Ur – u0) + h0 + G1(Ur) (2)ist.An approach as a model for the inverse hysteresis accordingly 2 is Equation 1: P (U m + 0 ) - H 0 = P (U m - u 0 ) + h 0 (1) where U m is the abscissa value of the so-called tuft point B1 or B2 of the function P (U r + 0 ) - H 0 = P (U r - u 0 ) + h 0 + G 1 (U r ) (2) is.

Nach Initialisierung durch einen Puls in negativer Stromrichtung ergibt sich Gleichung 3: In(u) = P(u + (–1)n·u0) – (–1)n+1·h0 + Gn(u), (3)wobei für Gn(u) gilt: Gn(u) = (In-1(Ur) – P(Ur + (–1)n·u0) – (–1)n·h0)·(P((–1)n·Um + (–1)n·u0) – P(u + (–1)n·u0)) : (P((–1)n·Um + (–1)n·u0) – P(Ur + (–1)n·u0)) (4) After initialization by a pulse in the negative current direction, equation 3 results: I n (u) = P (u + (-1) n · u 0 ) - (-1) n + 1 ·H 0 + G n (u), (3) where G n (u) holds: G n (u) = (I n-1 (U r ) - P (U r + (-1) n · u 0 ) - (-1) n ·H 0 ) * (P ((- 1) n · U m + (-1) n · u 0 ) - P (u + (-1) n · u 0 )): (P ((- 1) n · U m + (-1) n · u 0 ) - P (U r + (-1) n · u 0 )) (4)

Dabei gelten folgende Randbedingungen: P(u), u0, h0 werden aus der äußeren Hysterese ermittelt, wobei P(u) ein ungerades Polynom 3 bis 33. Grades ist und U0, h0 die Translation der äußeren Hysterese beschreiben. Es erfolgt eine iterative Vorgehensweise.The following boundary conditions apply: P (u), u 0 , h 0 are determined from the outer hysteresis, where P (u) is an odd polynomial 3 to 33rd degree and U 0 , h 0 describe the translation of the outer hysteresis. There is an iterative procedure.

Eine praktische Berücksichtigung der Gleichungen (1) bis (4) wird anhand des Flussdiagramms gemäß 6 verdeutlicht.A practical consideration of equations (1) to (4) will be made with reference to the flowchart of FIG 6 clarified.

Das Flussdiagramm zeigt ein Struktogramm 100, das einen einzelnen Iterationsschritt bei Berechnung des Hystereseverhaltens berücksichtigt.The flowchart shows a structogram 100 which takes into account a single iteration step in calculating the hysteresis behavior.

Das Struktogramm 100 besteht aus Mess- bzw. Aktionsschritten 101 bis 103, Entscheidungsschritten 104 und 106, weiteren Ak tionsschritten 105, 107 bis 109 sowie die Schleifen 110 bis 113, 114 bis 116 und 120. Mit der zugehörigen Beschriftung, bei der r einen Index für die Umkehrpunkte darstellt, ist das Struktogramm 100 selbsterklärend. Die wesentlichen Schritte werden nachfolgend ausgeführt:
Zunächst wird die Brückenspannung vom Sensor übernommen und in einen Digitalwert umgewandelt. Das Digitalfilter wird auf den letzten Werten ausgeführt. Es wird getestet, ob die steigende/fallende Richtung der Messwerte sich geändert hat. Falls eine Richtungsänderung besteht, wird die Anzahl der Richtungsänderungen inkrementiert, es erfolgt ein Sprung zum Schritt 114.The structogram 100 consists of measurement or action steps 101 to 103 , Decision steps 104 and 106 , further action steps 105 . 107 to 109 as well as the loops 110 to 113 . 114 to 116 and 120 , The corresponding caption, where r represents an index for the reversal points, is the structogram 100 self-explanatory. The essential steps are explained below:
First, the bridge voltage is taken over by the sensor and converted into a digital value. The digital filter is executed on the last values. It is tested whether the rising / falling direction of the measured values has changed. If there is a change in direction, the number of direction changes is incremented, a jump to step is made 114 ,

Falls die Anzahl der Richtungsänderungen den Maximalwert überschritten hat, wird ein Strompuls erzeugt, der die Messung in die Anfangsposition auf der äußeren Hystereseschleife zurücksetzt. Damit werden alle Parameter des Algorithmus bzw. des Modells auf die Ausgangswerte zurückgesetzt und es erfolgt ein Sprung zum Schritt 114.If the number of direction changes has exceeded the maximum value, a current pulse is generated which resets the measurement to the starting position on the outer hysteresis loop. This resets all parameters of the algorithm or model to the initial values and jumps to the step 114 ,

Ist Letzteres nicht der Fall, wird analysiert, welche der letzten Punkte im Historiepuffer tatsächlich einen Umkehrpunkt beinhaltet und ein lokales Maximum darstellt. In diesem Fall wird ein neuer Hystereseansatz mit Hilfe des letzten Umkehrpunktes und des Modells berechnet. Die alten Werte werden aus dem Historiepuffer entfernt und nur die neueren, auch weiter nutzbaren Werte werden behalten. Der neue Messpunkt wird dann zum Historiepuffer/-speicher hinzugeführt. Der dem Messpunkt entsprechende Ausgangswert wird aus der Kennlinie berechnet. Deren Ergebnis wird auf den Digitalbus gegeben bzw. zum D/A-Wandler gesandt, wo er für eine eventuelle Rückkopplung zur Verfügung steht. Es folgt dann der iterative Sprung mit neuem Wert zum Schritt 101.If the latter is not the case, it is analyzed which of the last points in the history buffer actually contains a reversal point and represents a local maximum. In this case, a new hysteresis approach is calculated using the last reversal point and the model. The old values are removed from the history buffer and only the newer, also usable values are kept. The new measuring point is then added to the history buffer / memory. The output value corresponding to the measuring point is calculated from the characteristic curve. Its result is transferred to the digital bus or sent to the D / A converter, where it is available for possible feedback. This is followed by the iterative jump with a new value to the step 101 ,

Zusammenfassend ist folgendes festzuhalten: Magnetfeldsensoren haben üblicherweise eine hysteresebehaftete Kennlinie, deren Änderungen bei der Messung berücksichtigt werden muss.In summary note the following: Magnetic field sensors usually have a hysteresis characteristic whose changes in the measurement must be taken into account.

Gemäß vorstehend beschriebener Erfindung wird von einem genau definierten Punkt auf einer Anfangskurve der Hysteresekennlinie ausgegangen, wobei von diesem Ausgangspunkt entlang einer Anfangskurve gestartet und bei Richtungsänderung eine neue Kennlinie berechnet wird. Der errechnete Punkt auf dieser Kennlinie gilt dann als neuer Ausgangspunkt für die weitere Berechnung. Bei der zugehörigen Anordnung ist ein Rechner mit einem zugehörigen Rechneralgorithmus vorhanden, mit dem unter Verwendung eines inversen Modells für die Hysteresekurve mittels eines Digitalsignalprozessors (DSP/DSC) die Aktualisierung der Hysteresekurve berechnet wird und in einem iterativen Verfahren eine neue Kennlinie bestimmt wird.According to above described invention of a well-defined point an initial curve of the hysteresis, starting from this starting point along an initial curve and at Change of direction a new characteristic curve is calculated. Of the The calculated point on this characteristic then counts as a new starting point for further calculation. In the associated Arrangement is a computer with an associated computer algorithm present with that using an inverse model for the hysteresis curve by means of a digital signal processor (DSP / DSC) the update of the hysteresis curve is calculated and in one iterative procedure a new characteristic is determined.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • - Monographie von J. Takács "Mathematics of Hysteretic Phenemona" 2003 Wiley-VCH GmbH & CO (ISBN 3-527-40 401-5), insb. Kap. 1 bis 5, Seiten 1 bis 44 [0016] - Monograph by J. Takács "Mathematics of Hysteretic Phenemona" 2003 Wiley-VCH GmbH & CO (ISBN 3-527-40 401-5), esp. 1 to 5, pages 1 to 44 [0016]

Claims (22)

Verfahren zum Betreiben eines Magnetfeldsensors, der eine hysteresebehaftete Kennlinie aufweist, wobei beim Betrieb des Magnetfeldsensors durch die Kennlinie sich eine veränderbare Hystereseschleife bildet, mit folgenden Maßnahmen: – Es erfolgt eine digitale Berechnung der einzelnen Schritte, – zur digitalen Berechnung wird von einem genau definierten Punkt auf einer Anfangskurve der Hysteresekennlinie ausgegangen, – vom Ausgangspunkt wird entlang der vorliegenden Hysterese-Kennlinie gestartet, – bei Richtungsänderung wird eine neue Kennlinie berechnet und – es wird der Umkehrpunkt auf dieser Kennlinie als neuer Ausgangspunkt für die weitere Berechnung verwendet.Method for operating a magnetic field sensor, which has a hysteresis characteristic, wherein during operation of the magnetic field sensor by the characteristic is a variable Hysteresis loop forms, with the following measures: - It a digital calculation of the individual steps takes place - to digital calculation is based on a well-defined point an initial curve of the hysteresis curve assumed - from The starting point is along the existing hysteresis characteristic started - when changing direction becomes a calculated new characteristic and - it will be the turning point on this characteristic as a new starting point for the further Calculation used. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei jeder Richtungsänderung entlang der Kennlinie eine neue Kurve der Hystereseschleife berechnet wird.Method according to claim 1, characterized in that that at each change of direction along the characteristic a new curve of the hysteresis loop is calculated. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der Kennlinie rechnerisch erfolgt.A method according to claim 1 or claim 2, characterized characterized in that the selection of the characteristic curve is done by calculation. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modell für das Hystereseverhalten verwendet wird, wobei ganz rationale Funktionen verwendet werden.Method according to claim 3, characterized that a model is used for the hysteresis behavior, where very rational functions are used. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktion direkt an das inverse Modell angepasst und eine spätere Invertierung nicht notwendig wird.Method according to claim 4, characterized in that that the function is adapted directly to the inverse model and a later inversion is not necessary. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Modellbildung und die Anpassung an das Modell eine im Einzelnen ausgemessene äußere Hystereseschleife genutzt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for modeling and the adaptation to the model is an externally measured outer Hysteresis loop is used. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Algorithmus verwendet wird, der die Historie der Messung berücksichtigt.Method according to Claim 6, characterized that an algorithm is used that determines the history of the measurement considered. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Messsignal gefiltert wird und damit Rauschen und andere Störungen weitestgehend reduziert werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the measuring signal is filtered and thus Noise and other interference are largely reduced. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Algorithmus genauigkeits- und geschwindigkeitsorientiert ist, um eine Echtzeitfähigkeit der Signalverarbeitung zu gewährleisten.Method according to claim 8, characterized in that that the algorithm is accuracy- and speed-oriented is to have a real-time capability of signal processing too guarantee. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für den Algorithmus Polynome 3. bis 33. Grades, vorzugsweise Polynome 5. bis 9. Grades, verwendet werden.Method according to claim 9, characterized that for the algorithm polynomials 3rd to 33rd degree, preferably Polynomials 5th to 9th degree, to be used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung ein iteratives Modell verwendet wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that for the calculation of an iterative model is used. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung des Modells für die inverse Hysterese nachfolgende Gleichungen verwendet werden: P(Um + u0) – h0 = P(Um – u0) + k (1) P(Ur + u0) – h0 = P(Ur – u0) + h0 + G1(Ur) (2) In(n) = P(u + (–1)n u0) + (–1)n+1h0 + Gn(u) (3)
Figure 00150001
, wobei die Parameter P: Polynom 3.–33. Grades Um: Büschelpunkte der äußeren Hystereseschleife (Maximalwerte) UR: Umkehrpunkte in der Messung uo: Horizontale Verschiebung der Kurve ho: vertikale Verschiebung der Kurve Gi: Zusatzfunktion zur Berechnung der inneren Hystereseschleife In: berechnete Werte der Funktion bedeuten.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the following equations are used to calculate the model for the inverse hysteresis: P (U m + 0 ) - H 0 = P (U m - u 0 ) + k (1) P (U r + 0 ) - H 0 = P (U r - u 0 ) + h 0 + G 1 (U r ) (2) I n (n) = P (u + (-1) n u 0 ) + (-1) n + 1 H 0 + G n (u) (3)
Figure 00150001
, where the parameters P: polynomial 3.-33. Degrees U m : Tufts of the outer hysteresis loop (maximum values) U R : reversal points in the measurement u o : horizontal displacement of the curve h o : vertical displacement of the curve G i : additional function for calculating the inner hysteresis loop I n : mean calculated values of the function. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 2 bis 12, mit einer digital arbeitenden Recheinrichtung und einem zugehörigen Rechenalgorithmus unter Verwendung eines Modells für die Hysteresekennlinie, wobei als Recheinrichtung (40) ein Digital-Signalprozessor oder Digital-Controller (DSP/DSC) und/oder eine allgemeine Zustandsmaschine verwendet wird, in welche das Modell für die Hysteresekennlinie eingebettet ist und mit denen die Berechnungen zur Auswertung des Messsignals erfolgen.Arrangement for carrying out the method according to claim 1 or one of claims 2 to 12, having a digitally operating computing device and an associated computing algorithm using a model for the hysteresis characteristic, wherein as a computing device ( 40 ) a digital signal processor or digital controller (DSP / DSC) and / or a general state machine is used, in which the model is embedded for the hysteresis and with which the calculations for the evaluation of the measurement signal take place. Anordnung nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch Mittel (30–50) zur Digitalisierung, zur digitalen Filterung, zum Datentransfer und zur Steuerung, wobei durch die Mittel (30– 50) Linearität, Hysterese und/oder Temperatur bei der Signalerfassung berücksichtigt werden.Arrangement according to claim 13, characterized by means ( 30 - 50 ) for digitization, digital filtering, data transfer and control, with the means ( 30 - 50 ) Linearity, hysteresis and / or temperature are taken into account during signal acquisition. Anordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem digitalen Signalprozessor (40) wenigstens ein Vorfilter (30) zur Vorfilterung und/oder Offset-Korrektur der Messsignale vorhanden ist.Arrangement according to claim 14, characterized in that in front of the digital signal processor ( 40 ) at least one prefilter ( 30 ) is present for pre-filtering and / or offset correction of the measurement signals. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine steuerbare Stromquelle (20) vorhanden ist, mit welcher der Magnetfeldsensor (10) in Abhängigkeit vom Messergebnis steuerbar ist.Arrangement according to claim 12, characterized in that a controllable current source ( 20 ) is present, with which the magnetic field sensor ( 10 ) is controllable depending on the measurement result. Anordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Controller (40) digitale Rechenmittel (41–45) aufweist, mit denen eine Berechnung der Hysteresekennlinie nach vorgegebenem Programm erfolgt.Arrangement according to claim 12, characterized in that the controller ( 40 ) digital computing resources ( 41 - 45 ), with which a calculation of the hysteresis curve is performed according to a predetermined program. Anordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Rechenalgorithmus (100) ein iteratives Softwareprogramm ist.Arrangement according to claim 17, characterized in that the calculation algorithm ( 100 ) is an iterative software program. Anordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Softwareprogramm (100) aktualisierte Werte für die Hysteresekennlinie berechnet.Arrangement according to claim 18, characterized in that the software program ( 100 ) updated values for the hysteresis characteristic calculated. Anordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass beim Rechenalgorithmus (100) zur Fehlerbegrenzung nach einer vorgegebenen Anzahl von Rechenschritten jeweils auf den Ausgangswert zurückgesetzt wird und dass dieser Ausgangswert zur erneuten Berechnung der Kennlinie verwendet wird.Arrangement according to claim 19, characterized in that in the calculation algorithm ( 100 ) is reset to the output value after a predetermined number of calculation steps for error limitation and that this output value is used to recalculate the characteristic curve. Anordnung nach einem der Ansprüche 12 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Speicher bzw. Puffer (43, 44) vorhanden ist, der in die Historie der Kennlinienberechnung abgespeichert wird.Arrangement according to one of claims 12 to 20, characterized in that at least one memory or buffer ( 43 . 44 ), which is stored in the history of the characteristic calculation. Anordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Historie-Puffers ((43, 44) jeweils auf einen geeigneten Speicherwert rückgreifbar ist.Arrangement according to claim 21, characterized in that by means of the history buffer (( 43 . 44 ) can each be accessed to a suitable memory value.
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Monographie von J. Takács "Mathematics of Hysteretic Phenemona" 2003 Wiley-VCH GmbH & CO (ISBN 3-527-40 401-5), insb. Kap. 1 bis 5, Seiten 1 bis 44

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