DE102009024020B4

DE102009024020B4 - Dreherfassungsverfahren und -system

Info

Publication number: DE102009024020B4
Application number: DE102009024020.9A
Authority: DE
Inventors: Simon Hainz; Dirk Hammerschmidt; Ernst Katzmaier
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2009-06-05
Publication date: 2016-11-17
Anticipated expiration: 2029-06-06
Also published as: US20090326860A1; US8886471B2; US9869568B2; US20150137800A1; DE102009024020A1

Abstract

Verfahren zum Erfassen von Drehung, das folgende Schritte umfasst: Drehen (100) eines codierten Rads relativ zu einem Sensor; Empfangen (102) eines Signals, das mit der Drehung des codierten Rads variiert und eine Umdrehung des Rads oder einen Teil der Umdrehung darstellt; Vergleichen (104) des empfangenen Signals mit einem gespeicherten Signal, das eine vorhergehende Drehung oder einen entsprechenden Teil einer Drehung darstellt; Erfassen (106) eines Defekts in dem codierten Rad ansprechend auf den Vergleich, falls der Vergleich des empfangenen Signals mit dem gespeicherten Signal gleiche Anomalien darstellt; und Korrigieren (108) des empfangenen Signals ansprechend auf das Erfassen eines Defekts.

Description

Sensoren für Winkelmessungen eines Drehbauglieds, wie z. B. eines Autoreifens, einer Nockenwelle, einer Kurbelwelle, eines Lenkrads etc., sind weit verbreitet. Magnetfeldsensoren werden häufig bevorzugt im Vergleich zu anderen Sensortypen, aufgrund ihrer Robustheit und ihrer niedrigen Produktionskosten. Ein Magnetsensor umfasst typischerweise ein drehbares Element und einen Magnetfeldsensor, der relativ zu dem drehbaren Element stationär ist. Das drehbare Element definiert Zähne oder ist um seinen Rand magnetisch codiert, und während die gezahnten oder magnetisch gemusterten Regionen entlang dem Sensor verlaufen, wird ein Magnetfeld induziert. Die Normalkomponente des induzierten Feldes in der Position des Sensors hat eine sinusartige Form.
Das Magnetfeldsensorelement (beispielsweise Hall-Effekt-Sensor, Giant-Magnetoresistenz-(GMR-)Sensor usw.) wandelt das angelegte Magnetfeld in ein proportionales elektrisches Signal um. Signalverarbeitung, wie z. B. Nulldurchgangserfassung, wird verwendet, um das sinusartige Signal in eine binäre Sequenz umzuwandeln, die eine digitale Darstellung des Musters auf dem Rad ist. Wenn das Muster bekannt ist, können die Drehgeschwindigkeit und Winkelposition von diesem binären Signal bestimmt werden.
Verschiedene Faktoren, wie z. B. Häusungs- und Befestigungstoleranz, mechanische Schwingungen, Temperaturschwankungen, Defekte in den Zähnen oder in dem magnetischen Muster usw., können Schwankungen der Form des elektrischen Signals verursachen, wie z. B. Verschiebung der Spitze und Nullwertpositionen in dem Signal. Diese Faktoren wiederum können Messfehler verursachen.
Beispielsweise messen Automobil-Antiblockiersysteme (ABS; ABS = automotive antilock brake systems) die Geschwindigkeit von drehenden Reifen unter Verwendung von Magnetsensoren. Falls der ABS-Sensor eine Änderung der Geschwindigkeit eines Reifens erfasst, führt derselbe eine korrigierende Aktion durch. Falls das Magnetsensorsystem eine falsche Geschwindigkeitsanzeige liefert, könnte das ABS unnötig aktivieren – selbst wenn die Reifengeschwindigkeit korrekt ist.
Aus diesen und anderen Gründen gibt es einen Bedarf an der vorliegenden Erfindung.
Aus der US 5 377 535 A ist ein Verfahren zum Identifizieren und Korrigieren von Fehlern in Zeitmessungen von rotierenden Wellen bekannt, indem gemessene Segmentzeiten, die jeweiligen einzelnen Zylindern einer Mehrzahl von Zylindern zugeordnet sind, unter Verwendung eines gemittelten Korrekturfaktors korrigiert werden.
Die WO 00/08 475 A1 befasst sich mit einem Verfahren, um Polbreitenschwankungen zu korrigieren, wobei eine Referenzmessung verwendet wird, um tatsächliche Polbreiten in Form einzelner Messzeiten zu bestimmen und basierend auf einer Abweichung der tatsächlichen Polbreiten von Sollpolbreiten eine Korrektur durchzuführen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Erfassen von Drehung sowie Erfassungssysteme mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Ausführungsbeispiele eines Erfassungssystems und -verfahrens sind offenbart. Ein codiertes Rad ist konfiguriert, um ein Signal zu erzeugen, das mit der Drehung des codierten Rads variiert. Ein Sensor ist konfiguriert, um das variierende Signal zu erfassen und ein entsprechendes Signal auszugeben. Ein Korrekturmodul ist konfiguriert, um das Signal zu empfangen, das durch den Sensor ausgegeben wird, und das empfangene Signal mit einem gespeicherten Signal zu vergleichen und ansprechend auf den Vergleich einen Defekt des codierten Rads zu erfassen.
Die beiliegenden Zeichnungen sind aufgenommen, um ein besseres Verständnis der vorliegenden Erfindung zu liefern und sind in dieser Beschreibung enthalten und bilden einen Teil derselben. Die Zeichnungen stellen die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären.
Andere Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung und viele der beabsichtigten Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres offensichtlich, da dieselben durch Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung klarer werden. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgerecht zueinander. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende ähnliche Teile.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1A eine schematische Darstellung, die ein Ausführungsbeispiel eines Erfassungssystems darstellt;
1B eine schematische Darstellung, die ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Erfassungssystems darstellt;
2 die Normalkomponente eines Magnetfelds mit einem periodisch codierten Magnetrad;
3 eine digitalisierte Version des in 2 dargestellten Signals;
4 die Normalkomponente eines Magnetfelds, die durch ein codiertes Rad mit Defekten erzeugt wird;
5 digitalisierte Versionen von zwei der in 4 dargestellten Signale;
6 ein digitalisierte Version von einem der in 4 dargestellten Signale;
7 ein Flussdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Dreherfassungsverfahrens darstellt;
8 ein Ausführungsbeispiel eines Signalkorrekturprozesses; und
9 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Signalkorrekturprozesses.
In der folgenden detaillierten Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil derselben bilden und in denen darstellend spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung praktiziert werden kann. Diesbezüglich wird mit Bezugnahme auf die Ausrichtung der beschriebenen Figur(en) Richtungsterminologie, wie z. B. „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „vordere”, „hintere” etc., verwendet. Weil Komponenten von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung in einer Anzahl von unterschiedlichen Ausrichtungen positioniert sein können, wird die Richtungsterminologie zu Darstellungszwecken verwendet und ist auf keinen Fall begrenzend. Es ist klar, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet werden können und strukturelle oder logische Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende detaillierte Beschreibung ist daher nicht in einem begrenzenden Sinne zu sehen und der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die angehängten Ansprüche definiert.
1A ist eine schematische Darstellung, die ein Ausführungsbeispiel eines Sensorsystems 1 darstellt, das ein codiertes Rad 2 und einen Sensor 4 umfasst. Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst das codierte Rad 2 ein magnetisches Muster 10, das um den Umfang des Rads 2 angeordnet ist. Bei solchen Ausführungsbeispielen ist der Sensor 4 ein Magnetsensor, so dass, wenn sich das Rad 2 relativ zu dem Sensor 4 dreht, ein Magnetfeld induziert wird, das mit der Drehung des Rads 2 variiert. Die Normalkomponente des induzierten Felds in der Position des Sensors 4 hat eine sinusartige Form. Der Sensor 4 wandelt das erfasste Magnetfeld in ein elektrisches Signal um, das durch ein Korrekturmodul 20 empfangen wird. Das Korrekturmodul 20 umfasst typischerweise ein geeignetes Verarbeitungsbauelement, wie z. B. einen Mikroprozessor, einen Digitalsignalprozessor (DSP), eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) usw. Darüber hinaus ist bei einigen Ausführungsbeispielen das Korrekturmodul 20 in den Sensor 4 integriert (auf einem einzigen Chip implementiert), und bei anderen Ausführungsbeispielen ist dasselbe getrennt von dem Sensor 4.
1B stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Erfassungssystems 1 dar, wo das codierte Rad 2 Zähne 12 um den Umfang des Rads 2 definiert und ein Permanentmagnet 14 hinter dem Sensor 4 angeordnet ist. Während sich das mit Zähnen versehene Rad 2 relativ zu dem Sensor dreht, bewirken die Zähne Schwankungen in dem Magnetfeld, was durch den Sensor 4 erfasst wird und in ein elektrisches Signal umgewandelt wird, das durch den Prozessor 20 empfangen wird.
Das Muster des Magnetmusters 10 oder der Zähne 12 kann von Anwendung zu Anwendung unterschiedlich sein. Für Geschwindigkeitsmessungen, wie sie z. B. für ABS-Anwendungen verwendet würden, wird beispielsweise eine periodische Nord-Süd-Codierung verwendet. Für Nockenwellenanwendungen wird eine nichtperiodische Codierung verwendet. Bei anderen Ausführungsbeispielen werden andere Sensortypen verwendet, wie z. B. kapazitiv, induktiv, optisch, induktiv etc. Der Codierungstyp auf dem Rad 2 variiert entsprechend. Beispielsweise könnte das Muster 10 in dem Fall eines kapazitiven Sensors ein leitfähiges Muster sein, das bewirkt, dass die Kapazität variiert, während sich das Rad 2 relativ zu dem Sensor 4 dreht, oder in dem Fall eines optischen Sensors könnte das Muster 10 variierende helle und dunkle Bereiche umfassen.
2 stellt die Normalkomponente des Magnetfelds an dem Sensor 4 mit einem periodisch codierten Magnetrad 2 dar. Wie es in 2 dargestellt ist, hat das Magnetfeld ein im Allgemeinen sinusförmiges Muster, das sich aus der Drehung des Rads 2 ergibt. Das Signal, das durch den Sensor 4 ausgegeben wird, ist proportional zu dem Magnetfeld. Das Signal wird typischerweise durch den Sensor 4 oder den Prozessor 20 digitalisiert durch Erfassen des Nulldurchgangs des Signals. 3 stellt ein Beispiel eines digitalisierten Signals dar, das von einem Rad 2 erzeugt wurde, das eine Nord-Süd-Magnetcodierung aufweist, wobei der Sensor 4 und/oder der Prozessor 20 die Frequenz oder Pulsbreite des resultierenden Rechteckwellensignals messen. Die Geschwindigkeit des Rads kann gemessen werden durch Messen der Pulsbreite des digitalen Signals. Variationen der Umdrehungsgeschwindigkeit verursachen Schwankungen der Pulsbreite.
Faktoren, wie z. B. Verunreinigung, Altern, Herstellungsschwankungen usw., können eine Schwankung bei der Magnetisierung der Pole des codierten Rads 2 verursachen. Einige einzelne Pole können stärker magnetisiert sein als andere. Ferner können diese Faktoren teilweise oder vollständig zum Kurzschließen einzelner magnetischer Pole führen.
4 stellt verschiedene Signale dar, die durch die Normalkomponente eines Magnetfelds an dem Sensor 4 erzeugt werden. Das Signal, das sich von einem idealen Magnetrad ergibt, ist durch die Kurve 30 dargestellt. Kurven 32 und 34 stellen ein Signal dar, das sich aus einem Rad ergibt, das einen teilweise entmagnetisierten Pol aufweist beziehungsweise einen Pol, der durch Eisenspäne kurzgeschlossen ist. Die Amplitude der Kurven 32 und 34 an den Positionen der defekten Pole ist reduziert und die Kurve 32 zeigt keinen Nulldurchgang.
5 stellt digitalisierte Versionen der Signale 30a und 32a der, die sich von einem Nulldurchgangserfassungsprozess ergeben. Das Rad 2 dreht sich bei einer konstanten Geschwindigkeit, was durch die konstante Pulsbreite der Kurve 30a reflektiert wird (keine Defekte). Mit der Kurve 32a führt jedoch die in 4 gezeigte variierende Amplitude des sinusförmigen Signals 32 zu einer entsprechenden Hinderung bei dem Nulldurchgang an dem Position des defekten Pols und ändert somit die Pulsbreite/Frequenz des digitalisierten Signals 32a.
6 stellt eine digitalisierte Version 34a der Kurve 34 dar. Wie es in 4 gezeigt ist, weist die Kurve 34 in dem Bereich des defekten Pols keinen Nulldurchgang auf aufgrund eines Defekts in dem codierten Rad 2. Dies führt zu einem „übersprungenen” Puls in der entsprechenden digitalisierten Version 34a, die in 6 dargestellt ist, was die Pulsbreite/Frequenz des Signals ändert. Selbst wenn sich das Rad 2 bei einer konstanten Geschwindigkeit dreht, würden daher die durch die Signale 32a und 34a dargestellten Frequenzänderungen durch den Prozessor 20 als eine Geschwindigkeitsänderung interpretiert. Wenn das Erfassungssystem 1 in einer ABS-Anwendung verwendet wird, könnte dies beispielsweise zum unnötigen Aktivieren des ABS-Systems führen. In dieser Situation würde das aktivierte ABS-System die (konstante) Radgeschwindigkeit variieren.
Typische Defekte (Herstellung, Alterung usw.) in dem Muster 10 oder den Zähnen 12 des Rads 2 sind für lange Zeitperioden oder zumindest für mehrere Umdrehungen konstant. Falls sich das Rad 2 bei einer konstanten Geschwindigkeit dreht, ist das resultierende Feld und die entsprechende Signalausgabe durch den Sensor 4 einheitlich und wiederholt sich nach jeder vollen Umdrehung des Rads 2. Wenn eine konstante Drehgeschwindigkeit angenommen wird, stimmt ein Signal, das durch den Sensor 4 ausgegeben wird, das eine Umdrehung des Rads 2 oder einen Teil einer Umdrehung darstellt, mit einem gespeicherten Signal überein, das eine vorhergehende Drehung oder einen entsprechenden Teil einer Drehung darstellt. Falls somit ein Vergleich eines empfangenen Signals und eines gespeicherten Signals von einer früheren Drehung die gleichen Anomalien darstellt (wie z. B. Pulsbreite/Frequenznderung), kann angenommen werden, dass die Anomalie an einem Defekt in dem codierten Rad liegt und nicht an einer Änderung bei der Drehgeschwindigkeit.
7 ist ein Flussdiagramm, das allgemein ein Ausführungsbeispiel eines offenbarten Dreherfassunqsverfahrens darstellt. Bei Block 100 wird das codierte Rad 2 gedreht, was, wie es oben erörtert wurde, zu einem Signal führt, das die Drehung des Rads 2 darstellt, das durch den Sensor 4 ausgegeben wird und durch das Korrekturmodul 20 empfangen wird (Block 102). Bei Block 104 wird das empfangene Signal mit einem oder mehreren gespeicherten Signalen verglichen. Das Umwandlungsmodul 20 hat Zugriff zu einem Speicher, der ein Signal speichert, das eine frühere Drehung oder Teil einer Drehung des codierten Rads 2 darstellt. Signale, die eine oder mehrere der Drehungen unmittelbar vor der aktuellen Drehung darstellen, können gespeichert werden. Das Magnetmuster auf dem Rad 2 kann dem Korrekturmodul 20 bekannt sein und im Speicher vorgespeichert sein oder beispielsweise während des Einschaltens „gelernt” werden.
Falls das empfangene Signal eine Anomalie umfasst, wie z. B. eine Frequenzänderung, und das gespeicherte Signal die gleiche Anomalie aufweist, kann angenommen werden, dass die Anomalie an einem Defekt in dem codierten Rad 2 liegt anstatt an einer Änderung bei der Drehung des Rads 2. Somit kann bei Block 106 ein Defekt in dem codierten Rad erfasst werden ansprechend auf den Vergleich des empfangenen Signals mit dem gespeicherten Signal. Bei Block 108 wird das empfangene Signal durch das Korrekturmodul 20 korrigiert.
Bei einigen Ausführungsbeispielen gibt der Sensor 4 ein analoges Signal aus, das durch einen geeigneten Analog/Digital-Umwandlunosprozess in ein binäres Signal umgewandelt wird, wie z. B. Nulldurchgangserfassung in dem zeitkontinuierlichen oder zeitdiskreten Bereich. Das binäre Signal wird dann gespeichert und verglichen, und auf die Erfassung eines Defekts hin wird das binäre Signal korrigiert. 8 stellt konzeptionell einen solchen Prozess dar, wo das Sensorsignal digitalisiert und korrigiert wird. Das codierte Rad 2 dreht sich und erzeugt ein variierendes Magnetfeld 32, das durch den Sensor ausgegeben wird. Das analoge Signal 32 wird digitalisiert, beispielsweise durch einen Nulldurchgangsdetektor 22, der das digitale Signal 32a ausgibt. Die Amplitude des analogen Signals 32 variiert aufgrund eines Defekts in dem codierten Rad 2, was zu einer Frequenzschwankung in dem digitalen Signal 32a führt. Das empfangene digitale Signal 32a wird durch das Korrekturmodul 20 empfangen und das empfangene Signal 32a wird mit einem oder mehreren gespeicherten Signalen verglichen, wie es in Block 104 von 7 dargestellt ist. Falls der Vergleich bestimmt, dass das gespeicherte Signal das gleiche Frequenzmuster aufweist wie das empfangene Signal 32a, wird angenommen, dass dies an einem Defekt in dem codierten Rad 2 liegt. Somit korrigiert das Korrekturmodul das Signal 32a (durch effektives Addieren des „fehlenden” Pulses) und gibt ein korrigiertes Signal 32b aus.
Bei anderen Ausführungsbeispielen wird das analoge Signal 32 gespeichert und analysiert, was zur Erfassung von Defekten und Signalkorrektur führt. 9 stellt konzeptionell ein solches Ausführungsbeispiel dar, wo das analoge Sensorsignal 32 durch das Korrekturmodul empfangen wird, das den Signalvergleich/die Signalanalyse durchführt und das korrigierte digitale Signal 32b direkt ausgibt. Die Schwankungen, die beispielsweise durch Altern des magnetischen Rads verursacht werden, können in dem analogen Bereich besser erfasst werden. Somit können zusätzlich zum Analysieren und Vergleichen der Pulsbreite oder der Frequenz Parameter, wie z. B. die Amplitude des Signalverlaufs, Gradienten, Spitzenwert usw., verwendet werden, um Defekte zu erfassen. Die analogen Werte können unter Verwendung von Kondensatoren oder ähnlichen Lösungen in dem analogen Bereich gespeichert werden.
Das analoge Signal kann auch in den digitalen Bereich umgewandelt werden, und digitale Signalverarbeitung kann verwendet werden, um das Signal zu bewerten. 8 stellt konzeptionell ein solches Ausführungsbeispiel dar, wo ein Einzelbit-Analog/Digital-Wandler (ADC) (d. h. Nulldurchgangserfassung) verwendet wird, um das analoge Signal in ein binäres Signal umzuwandeln. Unter Verwendung eines Mehrbit-ADC hat das Signal 32a eine höhere Anzahl unterschiedlicher Quantisierungspegel und daher können die gleichen Parameter wie oben beschrieben verwendet werden, um Defekte zu erfassen.
Ausführungsbeispiele, bei denen ein physikalisches oder mathematisches Modell des Sensorsignals erzeugt wird und für Analyse verwendet wird, werden in Betracht gezogen. Unter Verwendung eines Modells können zusätzliche Informationen über die Anordnung bestimmt werden. Ein physikalisches Modell kann beispielsweise das Magnetfeld als eine Funktion der Magnetstärke und des Magnetmusters beschreiben. Die Parameterwerte können adaptiv geschätzt werden. Es ist auch möglich, in dem Frequenzbereich zu arbeiten. Die Frequenzkomponenten des Signalverlaufs können gemessen und bewertet werden. Frequenzmessungen können in dem analogen oder digitalen Bereich durchgeführt werden (beispielsweise unter Verwendung einer FFT).
Zusätzliche Ausgangssignale können durch das Korrekturmodul 20 bereitgestellt werden. Informationen, wie z. B. ob das tatsächliche Ausgangssignal korrigiert wurde falls ein Defekt an dem Polrad erfasst wurde, können ausgegeben werden. Im einfachsten Fall ist das Ausgangssignal ein binäres Signal, das die Informationen liefert, ob es einen Defekt in dem codierten Rad 2 gibt oder nicht. Alternativ kann das Ausgangssignal genauere Informationen über die Defekte liefern, beispielsweise die genaue Winkelposition(en) von Defekten, Änderungen bei der Magnetstärke eines Pols usw.
Das Korrekturmodul 20 kann konfiguriert sein, um einige Fehler zu erfassen, beispielsweise Defekte auf dem Polrad, aber ohne dieselben zu korrigieren. Es ist auch möglich, das Ausgangssignal nur eine vorbestimmte Anzahl von Malen zu korrigieren, beispielsweise zweimal pro Umdrehung. Falls mehr als eine vorbestimmte Anzahl von Fehlern erfasst werden, kann der Korrekturalgorithmus deaktiviert werden. Oder, bei einigen Ausführungsbeispielen, wird das Ausgangssignal nur korrigiert, wenn mehr als eine vorbestimmte Anzahl von Fehlern erfasst wird.
Zusätzlich zu der Verwendung mit codierten Rädern 2 mit einem periodischen Muster (beispielsweise abwechselnde Magnetregionen, wie es oben beschrieben ist) wird bei einigen Ausführungsbeispielen das Korrekturmodul 20 mit codierten Polrädern 2 mit einem nichtperiodischen Muster verwendet. Ein Beispiel ist ein Polrad mit einem Magneten, der länger ist als die anderen. Außerdem kann ein komplexeres Magnetmuster verwendet werden. Bei einem Ausführungsbeispiel verursachen Schwankungen des Luftzwischenraums zwischen Sensorelement und Polrad eine Verschiebung der Nulldurchgangsposition. Eine solche Nulldurchgangsverschiebung würde jedoch über einige Umdrehungen konstant sein und ermöglicht somit die Verwendung des offenbarten Verfahrens.
Wie es oben angemerkt wurde, wird bei Ausführungsbeispielen, wie sie z. B. in 1B dargestellt sind, ein mit Zähnen versehenes Rad 3 verwendet, das aus Magnetmaterial hergestellt ist, wie z. B. Eisen, und ein Permanentmagnet 14 ist an einer festen Winkelposition befestigt, um ein konstantes Magnetfeld zu erzeugen. Wenn sich das Rad 3 dreht, beeinflusst dasselbe das konstante Feld des Magneten 14. Das Magnetfeld an dem Sensor 4 hat einen sinusartigen Signalverlauf ähnlich den in 4 gezeigten Signalverläufen, allerdings mit einer zusätzlichen Gleichsignalkomponente. Aufgrund der Gleichsignalkomponente weist das Magnetsignal keine Nulldurchgänge auf. In dieser Situation sind der Sensor 4 und/oder das Korrekturmodul 20 konfiguriert, um die Gleichsignalkomponente zu entfernen oder anderweitig zu kompensieren, beispielsweise unter Verwendung eines Hochpassfilters, Rückkopplungssystems usw. Nach dem Entfernen der Gleichsignalkomponente kann das System wie oben beschrieben arbeiten.
Erfasste Informationen, wie z. B. Pulsbreitenschwankung, können an einer oder mehreren Umdrehungen des codierten Rads 2 gemessen werden. Mathematische Funktionen, wie z. B. Mittelwertbildung, können verwendet werden, um ein Referenzmuster zu berechnen. Durch Kennen des Musters vorhergehender Umdrehungen können einige Defekte erfasst oder sogar vorhergesagt werden. Beispielsweise könnte das binäre Muster einer Umdrehung täglich (oder in einem anderen geeigneten Intervall) gespeichert werden. Das Vergleichen der Muster mehrerer Perioden ermöglicht beispielsweise, dass der Entmagnetisierungseffekt des Polrads erfasst wird und dass die Zeit bis zu einem ersten Fehler in dem Ausgangssignal vorhergesagt wird.
Die Pulslänge kann gemessen werden unter Verwendung eines Integrators in dem analogen oder digitalen Bereich. Ein Integrator in dem digitalen Bereich wird typischerweise durch einen Zähler realisiert und als „Zeit/Digital-Wandler” bezeichnet. Es ist auch möglich, die Frequenz (und nicht die Pulsbreite) des binären Signals zu messen. Beispielsweise kann eine Phasenregelschleife (PLL) verwendet werden, um eine konstante Frequenz zu erzeugen, die die Mittenfrequenz des binären Signals ist. Diese konstante Frequenz kann als ein korrigiertes Ausgangssignal verwendet werden oder kann verwendet werden, um die Frequenzschwankungen in dem binären Signal zu erfassen. Die PLL kann analog implementiert werden (bezeichnet als Phasenregelschleife), mit gemischtem Signal (bezeichnet als digitale Phasenregelschleife) oder vollständig digital (bezeichnet als Volldigitalphasenregelschleife).

Claims

Verfahren zum Erfassen von Drehung, das folgende Schritte umfasst: Drehen (100) eines codierten Rads relativ zu einem Sensor; Empfangen (102) eines Signals, das mit der Drehung des codierten Rads variiert und eine Umdrehung des Rads oder einen Teil der Umdrehung darstellt; Vergleichen (104) des empfangenen Signals mit einem gespeicherten Signal, das eine vorhergehende Drehung oder einen entsprechenden Teil einer Drehung darstellt; Erfassen (106) eines Defekts in dem codierten Rad ansprechend auf den Vergleich, falls der Vergleich des empfangenen Signals mit dem gespeicherten Signal gleiche Anomalien darstellt; und Korrigieren (108) des empfangenen Signals ansprechend auf das Erfassen eines Defekts.
Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem das empfangene Signal eine Drehung des codierten Rads darstellt und bei dem das gespeicherte Signal eine vorhergehende Drehung des codierten Rads darstellt.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, das ferner das Speichern einer Mehrzahl empfangener Signale umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 2 oder 3, das ferner folgende Schritte umfasst: Speichern des empfangenen Signals; und Vergleichen eines nachfolgend empfangenen Signals mit dem gespeicherten empfangenen Signal.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Vergleichen des empfangenen Signals mit dem gespeicherten Signal das Vergleichen von zumindest einem von Nulldurchgängen, Spitzen, festen Signalpegeln und Signalgradienten umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Vergleichen des empfangenen Signals mit dem gespeicherten Signal das Vergleichen von Frequenzen der empfangenen und gespeicherten Signale umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, das ferner das Umwandeln des empfangenen Signals in ein digitales Signal umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem das Umwandeln des empfangenen Signals in ein digitales Signal einen Nulldurchgangserfassungsprozess umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 7, bei dem das Umwandeln des empfangenen Signals in ein digitales Signal das Verwenden eines Analog/Digital-Wandlers umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Vergleichen des empfangenen Signals mit dem gespeicherten Signal das Vergleichen analoger Signale umfasst.
Erfassungssystem, das folgende Merkmale umfasst: ein codiertes Rad (2), das konfiguriert ist, um ein Signal zu erzeugen, das mit der Drehung des codierten Rads (2) variiert und eine Umdrehung des Rads oder einen Teil der Umdrehung darstellt; einen Sensor (4), der konfiguriert ist, um das variierende Signal zu erfassen und ein entsprechendes Signal auszugeben; ein Korrekturmodul (20), das konfiguriert ist, um das Signal zu empfangen, das durch den Sensor (4) ausgegeben wird, und das empfangene Signal mit einem gespeicherten Signal, das eine vorhergehende Drehung oder einen entsprechenden Teil einer Drehung darstellt, zu vergleichen, ansprechend auf den Vergleich einen Defekt in dem codierten Rad (2) zu erfassen, falls der Vergleich des empfangenen Signals mit dem gespeicherten Signal gleiche Anomalien darstellt, und das empfangene Signal ansprechend auf das Erfassen eines Defekts zu korrigieren.
Erfassungssystem gemäß Anspruch 11, bei dem das codierte Rad (2) ein Magnetmuster (10) umfasst, das ein Magnetfeld induziert, das sich verändert, während sich das codierte Rad (2) dreht.
Erfassungssystem gemäß Anspruch 11, das ferner folgendes Merkmal umfasst: einen Magneten, der ein Magnetfeld einrichtet; und bei dem das codierte Rad (2) eine Mehrzahl von Zähnen (12) definiert, die konfiguriert sind, um das eingerichtete Magnetfeld zu variieren, während sich das codierte Rad (2) dreht.
Erfassungssystem gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem der Sensor (4) ein Magnetsensor ist.
Erfassungssystem gemäß Anspruch 11, bei dem der Sensor (4) ein kapazitiver Sensor ist.
Erfassungssystem gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem der Sensor (4) ein induktiver Sensor ist.
Erfassungssystem gemäß Anspruch 11, bei dem der Sensor (4) ein optischer Sensor ist.
Erfassungssystem gemäß einem der Ansprüche 11 bis 17, das ferner einen Speicher umfasst, der konfiguriert ist, um das gespeicherte Signal zu enthalten.
Erfassungssystem gemäß Anspruch 18, bei dem der Speicher eine Mehrzahl empfangener Signale enthält.
Erfassungssystem gemäß Anspruch 18 oder 19, bei dem das Korrekturmodul (20) konfiguriert ist, um Frequenzen der empfangenen und gespeicherten Signale zu vergleichen.
Erfassungssystem gemäß einem der Ansprüche 18 bis 20, das ferner einen Analog/Digital-Wandler umfasst, der konfiguriert ist, um das empfangene Signal in ein digitales Signal umzuwandeln.
Erfassungssystem gemäß Anspruch 21, bei dem der Analog/Digital-Wandler einen Nulldurchgangsdetektor (22) umfasst.
Erfassungssystem, das folgende Merkmale umfasst: ein Rad; eine Einrichtung zum Erzeugen eines Signals, das mit der Drehung des Rads variiert und eine Umdrehung des Rads oder einen Teil der Umdrehung darstellt; eine Einrichtung zum Vergleichen des erzeugten Signals mit einem gespeicherten Signal, das eine vorhergehende Drehung oder einen entsprechenden Teil einer Drehung darstellt; und eine Einrichtung zum Erfassen und Korrigieren eines Defekts in dem Rad ansprechend auf die Einrichtung zum Vergleichen, falls der Vergleich des erzeugten Signals mit dem gespeicherten Signal gleiche Anomalien darstellt.