DE102010041677B4

DE102010041677B4 - Sensorsystem, das mehrere Komparatoren umfasst

Info

Publication number: DE102010041677B4
Application number: DE102010041677.0A
Authority: DE
Inventors: Konrad Kapser; Arnold Rump
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2009-11-16
Filing date: 2010-09-29
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2030-09-30
Also published as: US20110115476A1; DE102010041677A1; US9678168B2

Abstract

System, das folgende Merkmale aufweist: eine Sensorschaltung, die konfiguriert ist, um ein erfasstes Signal zu liefern; eine Vergleichsschaltungsanordnung, die konfiguriert ist, um ein Eingangssignal zu empfangen, das dem erfassten Signal entspricht, wobei die Vergleichsschaltungsanordnung Ausgangssignale liefert, die den Zustand auf unterschiedlichen Pegeln des Eingangssignals schalten; eine Logikschaltung, die konfiguriert ist, um die Ausgangssignale von der Vergleichsschaltungsanordnung zu empfangen und zumindest ein Logikschaltungsausgangssignal zu liefern; und einen Ausgangstransistor, der konfiguriert ist, um das zumindest eine Logikschaltungsausgangssignal zu empfangen und eine Transistorausgabe zu liefern.

Description

Sensoren, die als kontaktlose Sensoren bezeichnet werden, können verwendet werden, um die Position eines erfassten Objekts zu erfassen, ohne das erfasste Objekt zu kontaktieren. Kontaktlose Sensoren umfassen Magnetsensoren, induktive Sensoren und kapazitive Sensoren.
Magnetsensoren umfassen Hall-Effekt-Sensoren und magnetoresistive (XMR-)Sensoren. Wo Magnetsensoren in Sensoren verwendet werden, wie z. B. Positionssensoren, Geschwindigkeitssensoren, Bewegungssensoren und Abstandssensoren bei Automobil-, Industrie- und Verbraucheranwendungen.
Üblicherweise fließt bei Hall-Effekt-Sensoren Strom durch ein Hall-Effekt-Erfassungselement oder eine Platte und ein Magnetfeld senkrecht zu dem Stromfluss lenkt die Ladungsträger aufgrund der Lorentz-Kraft ab. Die abgelenkten Ladungsträger erzeugen eine Hall-Spannung senkrecht sowohl zu dem Magnetfeld als auch dem Stromfluss. Diese Hall-Spannung kann gemessen werden und ist direkt proportional zu dem Magnetfeld.
XMR-Sensoren umfassen anisotrope, magnetoresistive (AMR-)Sensoren, Giant-Magnetoresistenz-(GMR-)Sensoren, Tunnelungs-Magnetoresistenz-(TMR-)Sensoren und Kolossal-Magnetoresistenz-(CMR-)Sensoren.
Häufig sind Positionssensoren Zwei-Zustands-Schalter, wo die Position des Sensors von einem Zustand zu einem anderen schaltet, basierend auf der Distanz, die sich das erfasste Objekt von dem Sensor entfernt befindet. Wenn das erfasste Objekt näher an dem Sensor ist, ist der Positionssensor in einem Zustand, und wenn das erfasste Objekt weiter weg von dem Sensor ist, ist der Positionssensor in einem anderen Zustand. Der Positionssensor erfasst, dass das erfasste Objekt in einer von zwei Regionen ist. Es werden jedoch mehrere Positionssensoren benötigt, um zu erfassen, dass das erfasste Objekt in einer von mehr als zwei Regionen ist. Dies führt zu einer Erhöhung der Anzahl von Sensoren und der Verdrahtung, was die Systemkosten steigert.
Die DE 37 11 062 C2 bezieht sich auf eine Positionsmessvorrichtung für absolute Winkel- oder Wegmessung.
Die DE 10 2006 049 755 A1 bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Konvertierung von Sensorsignalen.
Die US 5,633,593 A bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erfassen einer Bewegung bzw. Annäherung eines sich bewegenden Zielobjekts.
Die US 5,459,405 A bezieht sich auf ein Verfahren oder eine Vorrichtung zum Erfassen einer Annäherung eines Objekts unter Verwendung von Nahfeldeffekten.
Aus diesem und aus anderen Gründen besteht ein Bedarf nach der vorliegenden Erfindung.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren zum Erfassen mit verbesserten Charakteristika zu schaffen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Weiterbildungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel, das in der Offenbarung beschrieben wird, liefert ein System, das eine Sensorschaltung und eine Vergleichsschaltungsanordnung umfasst. Die Sensorschaltung ist konfiguriert, um ein erfasstes Signal zu liefern. Die Vergleichsschaltungsanordnung ist konfiguriert, um ein Eingangssignal zu empfangen, das dem erfassten Signal entspricht. Die Vergleichsschaltungsanordnung liefert Ausgangssignale, die den Zustand auf unterschiedlichen Pegeln des Eingangssignals schalten.
Die beiliegenden Zeichnungen sind umfasst, um ein weiteres Verständnis der Ausführungsbeispiele zu liefern, und sind in diese Beschreibung eingelagert und bilden einen Teil derselben. Die Zeichnungen stellen Ausführungsbeispiele dar und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, Prinzipien der Ausführungsbeispiele zu erklären. Andere Ausführungsbeispiele und viele der gewünschten Vorteile der Ausführungsbeispiele sind ohne weiteres erkennbar, wenn sie durch Bezugnahme auf die nachfolgende, detaillierte Beschreibung besser verständlich werden. Die Elemente der Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu relativ zueinander. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen entsprechende, ähnliche Teile.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Sensorsystems darstellt, das die Position eines Objekts in einer von vier Regionen anzeigt;
2 ein Diagramm, das die Operation des Sensorsystems aus 1 darstellt, wo die Sensorschaltung ein Hall-Effekt-Magnetfeldsensor ist;
3 eine Tabelle, die die Zustände der Komparatoren und Ausgangssignale über Regionen darstellt;
4 ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Sensorsystems darstellt, das anzeigt, ob die Stärke eines Magnetfeldes in einer Mittelregion von drei Regionen ist;
5 ein Diagramm, das die Operation des Sensorsystems aus 4 darstellt, wo die Sensorschaltung ein Hall-Effekt-Magnetfeldsensor ist;
6 eine Tabelle, die die Zustände der Komparatoren und ein Ausgangssignal über Regionen in dem Sensorsystem aus 4 darstellt; und
7 ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Sensorsystems 300 darstellt, das einen Multiplexer und mehrere Schwellenspannungen umfasst.
In der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung wird Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen genommen, die einen Teil derselben bilden und in denen auf darstellende Weise spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Diesbezüglich wird eine Richtungsterminologie verwendet, wie z. B. „oben”, „unten”, „vorne”, „hinten”, „Vorder”-, „Hinter”- etc., mit Bezugnahme auf die Orientierung der Figur(en), die beschrieben werden. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Reihe von unterschiedlichen Orientierungen positioniert sein können, wird die Richtungsterminologie zu Zwecken der Darstellung verwendet und ist auf keine Weise einschränkend. Es wird darauf hingewiesen, dass andere Ausführungsbeispiele verwendet werden können und strukturelle oder logische Änderungen ausgeführt werden können, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die nachfolgende, detaillierte Beschreibung soll daher nicht in einem einschränkenden Sinn genommen werden, und der Schutzbereich der vorliegenden Erfindung ist durch die beiliegenden Ansprüche definiert.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Merkmale der verschiedenen, exemplarischen Ausführungsbeispiele, die hierin beschrieben sind, miteinander kombiniert werden können, außer dies ist spezifisch anderweitig angegeben.
1 ist ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Sensorsystems 20 darstellt, das die Position eines Objekts erfasst (nicht gezeigt) und die Position des Objekts in einer von vier Regionen anzeigt. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Sensorsystem 20 ein Magnetfeldpositionssensor. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Sensorsystem 20 ein Hochfrequenz-(HF-)Positionssensor. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Sensorsystem 20 Teil einer Gangschaltungsanordnung. Bei anderen Ausführungsbeispielen erfasst das Sensorsystem 20 die Position eines Objekts in einer Region aus einer Anzahl von n Regionen und zeigt diese an.
Das Sensorsystem 20 umfasst eine Sensorschaltung 22, einen Verstärker 24, drei Komparatoren 26a–26; eine Logikschaltung 28 und zwei Ausgangstransistoren 30a und 30b. Die Sensorschaltung 22 ist elektrisch mit den Eingängen des Verstärken 24 über erfasste Signalwege 32a und 32b gekoppelt und der Ausgang des Verstärken 24 ist elektrisch mit jedem der Komparatoren 26a–26b über den Eingangssignalweg 34 gekoppelt.
Die Sensorschaltung 22 erfasst das Objekt und liefert erfasste Signale zu dem Verstärker 24 über erfasste Signalwege 32a und 32b. Der Verstärker 24 empfängt die erfassten Signale bei 32a und 32b und lieferte in verstärktes Eingangssignal zu den Komparatoren 26a–26c über den Eingangsweg 34, wo das verstärkte Eingangssignal bei 34 den erfassten Signalen bei 32a und 32b entspricht. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Sensorschaltung 22 eine Magnetsensorschaltung. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Sensorschaltung 22 eine induktive Sensorschaltung. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Sensorschaltung 22 eine kapazitive Sensorschaltung. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Sensorschaltung 22 eine Hall-Effekt-Sensorschaltung. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Sensorschaltung 22 eine magnetoresistive (XMR-)Sensorschaltung.
Jeder der drei Komparatoren 26a–26c empfängt das Eingangssignal bei 34 und vergleicht das Eingangssignal bei 34 mit unterschiedlichen Schwellenwerten. Ferner liefert jeder der drei Komparatoren 26a–26c ein Ausgangssignal zu der Logikschaltung 28. Der erste Komparator 26a ist elektrisch mit der Logikschaltung 28 über einen ersten Ausgangsweg 36a gekoppelt, der zweite Komparator 26b ist elektrisch mit der Logikschaltung 28 über den zweiten Ausgangsweg 36b gekoppelt und der dritte Komparator 26c ist elektrisch mit der Logikschaltung 28 über den dritten Ausgangsweg 36c gekoppelt. Bei anderen Ausführungsbeispielen umfasst das Sensorsystem 20 n Komparatoren, die n Ausgangssignale zu der Logikschaltung 28 liefern.
Der erste Komparator 26a empfängt das Eingangssignal bei 34 und vergleicht das Eingangssignal bei 34 mit den ersten Schwellenwerten. Wenn das Eingangssignal bei 34 über den ersten Schwellenwerten ist, liefert der erste Komparator 26a ein erstes Ausgangssignal bei 36a in einem Zustand, wie z. B. einem niedrigen Zustand. Wenn das Eingangssignal bei 34 unter den ersten Schwellenwerten ist, liefert der erste Komparator 26a das erste Ausgangssignal bei 36a in einem anderen Zustand, wie z. B. einem hohen Zustand.
Der zweite Komparator 26b empfängt das Eingangssignal bei 34 und vergleicht das Eingangssignal bei 34 mit zweiten Schwellenwerten. Wenn das Eingangssignal bei 34 über den zweiten Schwellenwerten ist, liefert der zweite Komparator 26b ein zweites Ausgangssignal bei 36b in einem Zustand, wie z. B. einem niedrigen Zustand. Wenn das Eingangssignal bei 34 unter den zweiten Schwellenwerten ist, liefert der zweite Komparator 26b das zweite Ausgangssignal bei 36b in einem anderen Zustand, wie z. B. einem hohen Zustand.
Der dritte Komparator 26c empfängt das Eingangssignal bei 34 und vergleicht das Eingangssignal bei 34 mit dritten Schwellenwerten. Wenn das Eingangssignal bei 34 über den dritten Schwellenwerten ist, liefert der dritte Komparator 26c ein drittes Ausgangssignal bei 36c in einem Zustand, wie z. B. einem niedrigen Zustand. Wenn das Eingangssignal bei 34 unter den zweiten Schwellenwerten ist, liefert der dritte Komparator 26c das dritte Ausgangssignal bei 36c in einem anderen Zustand, wie z. B. einem hohen Zustand.
Komparatoren, wie z. B. Komparatoren 26a–26c; sind Teil der Vergleichsschaltungsanordnung 27. Bei anderen Ausführungsbeispielen umfasst die Vergleichsschaltungsanordnung 27 keine Komparatoren, wie z. B. Komparatoren 26a–26c, und Vergleiche des Eingangssignals mit den unterschiedlichen Schwellenwerten werden über unterschiedliche Vergleichsschaltungsanordnungen 27 ausgeführt, wie z. B. in einer Softwarelösung, wo das Eingangssignal über einen Analog-zu-Digital-(AD-)Wandler (nicht gezeigt) abgetastet wird und Vergleiche über Softwareberechnungen in einer Steuerung (nicht gezeigt) ausgeführt werden.
Die Logikschaltung 28 empfängt das erste, zweite und dritte Ausgangssignal bei 36a–36c und liefert logische Ausgangssignale, die anzeigen, in welcher einen der vier Regionen das erfasste Objekt sich befindet. Die Logikschaltung 28 ist elektrisch mit dem Eingang des ersten Ausgangstransistors 30a über den logischen Ausgangsweg 38a und mit dem Eingang des zweiten Ausgangstransistors 30b über den logischen Ausgangsweg 38b gekoppelt. Der erste Ausgangstransistor 30a weist einen ersten Ausgang bei 40a auf und ist elektrisch mit einer Referenz gekoppelt, wie z. B. mit Masse, bei 42. Der zweite Ausgangstransistor 30b weist einen zweiten Ausgang bei 40b auf und ist elektrisch mit einer Referenz gekoppelt, wie z. B. Masse, bei 44. Bei anderen Ausführungsbeispielen liefert die Logikschaltung 28 andere Signale, die anzeigen, in welcher Region sich das erfasste Objekt befindet, Signale, wie z. B. pulsbreitenmodulierte (PWM; PWM = pulse width modulated) Signale, Lokal-Zwischenverbindungs-Netzwerk-(LIN; local interconnect network)Signale und/oder Steuerungsbereichsnetzwerk-(CAN; controller area network)Signale.
Die Logikschaltung 28 empfängt die drei Ausgangssignale bei 36a–36c und liefert zwei logische Ausgangssignale bei 38a und 38b, die anzeigen, in welcher einen der vier Regionen sich das Objekt befindet. Das erste logische Ausgangssignal bei 38a steuert den ersten Ausgangstransistor 30a und das zweite logische Ausgangssignal bei 38b steuert den zweiten Ausgangstransistor 30b, um ein erstes und zweites Ausgangssignal bei 40a bzw. 40b auszugeben. Bei anderen Ausführungsbeispielen empfängt die Logikschaltung 28 n Komparatorausgangssignale von n Komparatoren und die Logikschaltung 28 liefert logische Ausgangssignale, um anzuzeigen, in welcher einen der n + 1 Regionen sich das Objekt befindet.
In Betrieb befindet sich das erfasste Objekt in einer von vier Regionen, wobei die erste Region am weitesten weg von dem Sensorsystem 20 ist, die zweite Region näher an dem Sensorsystem 20 ist als die erste Region, aber weiter weg von dem Sensorsystem 20 ist als die dritte Region, die dritte Region näher an dem Sensorsystem 20 ist als die zweite Region, aber weiter weg von dem Sensorsystem 20 ist als die vierte Region, und die vierte Region am nächsten an dem Sensorsystem 20 ist.
Wenn das erfasste Objekt in der ersten Region ist, ist das Eingangssignal bei 34, das den erfassten Signalen bei 32a und 32b entspricht, unter den ersten, zweiten und dritten Schwellenwerten und alle drei Komparatoren 26a–26c geben einen hohen Zustand aus. Wenn das erfasste Objekt in der zweiten Region ist, ist das Eingangssignal bei 34 über den ersten Schwellenwerten und unter den zweiten und dritten Schwellenwerten, derart, dass der erste Komparator 26a einen niedrigen Zustand ausgibt und der zweite und dritte Komparator 26b und 26c hohe Zustände ausgeben. Wenn das erfasste Objekt in der dritten Region ist, ist das Eingangssignal bei 34 über den ersten und zweiten Schwellenwerten und unter den dritten Schwellenwerten, derart, dass der erste und zweite Komparator 26a und 26b niedrige Zustände ausgeben und der dritte Komparator 26c einen hohen Zustand ausgibt. Wenn das erfasste Objekt in der vierten Region ist, ist das Eingangssignal bei 34 über den ersten, zweiten und dritten Schwellenwerten und jeder der drei Komparatoren 26a–26c gibt einen niedrigen Zustand aus.
Die Logikschaltung 28 empfängt die Komparatorausgangssignale bei 36a–36c und gibt zwei logische Ausgangssignale bei 38a und 38b aus, die die Ausgangstransistoren 30a und 30b steuern, um Ausgangssignale bei 40a und 40b zu liefern. Wenn das erfasste Objekt in der ersten Region ist, geben alle drei Komparatoren 26a–26c einen hohen Zustand aus und die Logikschaltung 28 steuert die Ausgangstransistoren 30a und 30b, um hohe Zustände bei den Ausgangssignalen bei 40a und 40b auszugeben. Wenn das erfasste Objekt in der zweiten Region ist, derart, dass der erste Komparator 26a einen niedrigen Zustand ausgibt und der zweite und dritte Komparator 26b und 26c hohe Zustände ausgeben. Die Logikschaltung 28 empfängt den einen niedrigen Zustand und zwei hohe Zustände und steuert den Ausgangstransistor 30a, um einen hohen Zustand auszugeben, und den Ausgangstransistor 30b, um einen niedrigen Zustand auszugeben. Wenn das erfasste Objekt in der dritten Region ist, derart, dass der erste und der zweite Komparator 26a und 26b niedrige Zustände ausgeben und der dritte Komparator 26c einen hohen Zustand ausgibt, empfängt die Logikschaltung 28 die zwei niedrigen Zustände und den einen hohen Zustand und steuert den Ausgangstransistor 30a, um einen niedrigen Zustand auszugeben, und den Ausgangstransistor 30b, um einen hohen Zustand auszugeben. Wenn das erfasste Objekt in der vierten Region ist, derart, dass jeder der Komparatoren 26a–26c einen niedrigen Zustand ausgibt, empfängt die Logikschaltung 28 die drei niedrigen Zustände und steuert die Ausgangstransistoren 30a und 30b, um niedrige Zustände auszugeben.
Bei anderen Ausführungsbeispielen weist das Sensorsystem 20 eine Anzahl n Komparatoren auf, wobei jeder Komparator unterschiedliche Schwellenwerte aufweist. Das Eingangssignal bei 34 wird über die n Komparatoren verglichen, um n Komparatorausgangssignale zu erzeugen. Die Logikschaltung 28 empfängt die n Komparatorausgangssignale und zeigt an, in welcher Region von bis zu n + 1 Regionen sich das erfasste Objekt befindet.
Das Sensorsystem 20 erfasst das erfasste Objekt in einer von mehr als zwei Regionen. Das Verwenden des Sensorsystems 20 reduziert die Anzahl von Sensoren und Verdrahtung, was Systemkosten reduziert.
2 ist ein Diagramm, das die Operation des Sensorsystems 20 darstellt, wobei die Sensorschaltung 22 ein Hall-Effekt-Magnetfeldsensor ist. Der hohe und niedrige Zustand bei 100 der Komparatoren 26a–26c wird aufgetragen über der Stärke des Magnetfeldes B bei 102. Wenn das erfasste Objekt näher an das Sensorsystem 20 gelangt, wird das Magnetfeld stärker. In der Region I bei 104 ist das Magnetfeld schwach und das Objekt ist am weitesten weg von dem Sensorsystem 20. Wenn sich das Objekt näher an das Sensorsystem 20 bewegt, bewegt es sich durch die Region II bei 106, Region III bei 108 und in Region IV bei 110.
In Region I bei 104 ist das Eingangssignal bei 34, das den erfassten Signalen bei 32a und 32b entspricht, unter den ersten, zweiten und dritten Schwellenwerten und jeder der drei Komparatoren 26a–26c gibt einen hohen Zustand aus. Wenn sich das Objekt näher an das Sensorsystem 20 bewegt, schaltet der Komparator 26a von einem hohen Zustand in einen niedrigen Zustand bei 112, was der Operationspunkt 1 ist (BOP1). In Region II bei 106 ist das Eingangssignal bei 34 über den ersten Schwellenwerten und unter den zweiten und dritten Schwellenwerten, derart, dass der erste Komparator 26a einen niedrigen Zustand ausgibt und der zweite und dritte Komparator 26b und 26c hohe Zustände ausgeben. Wenn sich das Objekt näher an das Sensorsystem 20 bewegt, schaltet der Komparator 26b von einem hohen Zustand in einen niedrigen Zustand bei 114, was Operationspunkt 2 ist (BOP2). In der Region III bei 108 ist das Eingangssignal bei 34 über den ersten und zweiten Schwellenwerten und unter den dritten Schwellenwerten, derart, dass der erste und zweite Komparator 26a und 26b niedrige Zustände ausgeben und der dritte Komparator 26c einen hohen Zustand ausgibt. Wenn sich das Objekt näher an das Sensorsystem 20 bewegt, schaltet der Komparator 26c von einem hohen Zustand in einen niedrigen Zustand bei 116, was Operationspunkt 3 ist (BOP3). In Region IV bei 110 ist das Eingangssignal bei 34 über den ersten, zweiten und dritten Schwellenwerten und jeder der drei Komparatoren 26a–26c gibt einen niedrigen Zustand aus.
Wenn sich das erfasste Objekt weiter weg von dem Sensorsystem 20 bewegt, wird das Magnetfeld schwächer. Das Objekt bewegt sich von Region IV bei 110 zu Region III bei 108 zu Region II bei 106 zu Region I bei 104. Jeder der drei Komparatoren 26a–26c ist ein Hysteresekomparator, der von einem niedrigen Zustand in einen hohen Zustand schaltet, an einem Freigabepunkt, der sich von dem Operationspunkt für diesen Komparator unterscheidet. Dies stabilisiert das Sensorsystem 20 derart, dass Oszillationen zwischen Regionen aufgrund von elektrischem Rauschen oder mechanischen Schwingungen reduziert werden.
In Region IV bei 110 ist das Eingangssignal bei 34 über den ersten, zweiten und dritten Schwellenwerten und jeder der drei Komparatoren 26a–26c gibt einen niedrigen Zustand aus. Wenn sich das Objekt weiter weg von dem Sensorsystem 20 bewegt, schaltet der Komparator 26c von einem niedrigen Zustand in einen hohen Zustand bei 118, was Freigabepunkt 3 (BRP3; release point three) ist. In Region III bei 108 ist das Eingangssignal bei 34 über den ersten und den zweiten Schwellenwerten und unter den dritten Schwellenwerten, derart, dass der erste und der zweite Komparator 26a und 26b niedrige Zustände ausgeben und der dritte Komparator 26c einen hohen Zustand ausgibt. Wenn sich das Objekt weiter weg von dem Sensorsystem 20 bewegt, schaltet der Komparator 26b von einem niedrigen Zustand in einen hohen Zustand bei 120, was der Freigabepunkt 2 (BRP2) ist. In Region II bei 106 ist das Eingangssignal bei 34 über den ersten Schwellenwerten und unter den zweiten und dritten Schwellenwerten, derart, dass der erste Komparator 26a einen niedrigen Zustand ausgibt und der zweite und dritte Komparator 26b und 26c hohe Zustände ausgeben. Wenn sich das Objekt weiter weg von dem Sensorsystem 20 bewegt, schaltet der Komparator 26a von einem niedrigen Zustand in einen hohen Zustand bei 122, was Freigabepunkt 1 (BRP1) ist. In Region I bei 104 ist das Eingangssignal bei 34, das den erfassten Signalen bei 32a und 32b entspricht, unter den ersten, zweiten und dritten Schwellenwerten, und jeder der drei Komparatoren 26a–26c gibt einen hohen Zustand aus.
3 ist eine Tabelle, die die Zustände der Komparatoren 26a–26c und Ausgangssignale 40a–40b bei 130 über der Region bei 132 darstellt. Der Komparator 26a wird als Comp1 bei 130a bezeichnet, Komparator 26b wird als Comp2 bei 130b bezeichnet und Komparator 26c wird als Comp3 bei 130c bezeichnet. Ferner wird das Ausgangssignal 40a als Out1 bei 130d bezeichnet und das Ausgangssignal 40b wird als Out2 bei 130e bezeichnet.
In Region I bei 132a gibt jeder der Komparatoren 26a–26c einen hohen Zustand aus und die Logikschaltung 28 steuert die Ausgangstransistoren 30a und 30b, um hohe Zustände bei den Ausgangssignalen bei 40a und 40b auszugeben. In Region II bei 132b gibt der erste Komparator 26a einen niedrigen Zustand aus und der zweite und dritte Komparator 26b und 26c geben einen hohen Zustand aus und die Logikschaltung 28 steuert den Ausgangstransistor 30a, um einen hohen Zustand auszugeben, und den Ausgangstransistor 30b, um einen niedrigen Zustand auszugeben. In der Region III bei 132 geben der erste und der zweite Komparator 26a und 26b niedrige Zustände aus und der dritte Komparator 26c gibt einen hohen Zustand aus. Die Logikschaltung 28 empfängt die zwei niedrigen Zustände und den einen hohen Zustand und steuert den Ausgangstransistor 30a, um einen niedrigen Zustand auszugeben, und den Ausgangstransistor 30b, um einen hohen Zustand auszugeben. In Region IV bei 132d gibt jeder der Komparatoren 26a–26c einen niedrigen Zustand aus und die Logikschaltung 28 steuert die Ausgangstransistoren 30a und 30b, um niedrige Zustände auszugeben.
4 ist ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Sensorsystems 200 darstellt, das erfasst, ob die Stärke eines Magnetfeldes, wie z. B. des Magnetfeldes von einem Objekt, in der Mittelregion von drei Regionen ist. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Sensorsystem 200 Teil eines Positionssensors, der die Position des Objekts erfasst. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Sensorsystem 200 Teil eines Sicherheitssystems. Bei anderen Ausführungsbeispielen erfasst das Sensorsystem 200, ob die Stärke des Magnetfeldes in einer Region von n Regionen ist und zeigt dies an.
Das Sensorsystem 200 umfasst eine Sensorschaltung 202, einen Verstärker 204, zwei Komparatoren 206a und 206b, eine Logikschaltung 208 und einen Ausgangstransistor 210. Die Sensorschaltung 202 ist elektrisch mit den Eingängen des Verstärkers 204 über die erfassten Signalwege 212a und 212b gekoppelt, und der Ausgang des Verstärkers 204 ist elektrisch mit jedem der Komparatoren 206a und 206b über den Eingangssignalweg 214 gekoppelt.
Die Sensorschaltung 202 erfasst das Magnetfeld und liefert erfasste Signale zu dem Verstärker 204 über die erfassten Signalwege 212a und 212b. Der Verstärker 204 empfängt die erfassten Signale bei 212a und 212b und liefert ein verstärktes Eingangssignal zu den Komparatoren 206a und 206b über den Eingangsweg 214, wo das verstärkte Eingangssignal bei 214 den erfassten Signalen bei 212a und 212b entspricht. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Sensorschaltung 202 eine Magnetsensorschaltung. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Sensorschaltung 202 eine induktive Sensorschaltung. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Sensorschaltung 202 eine kapazitive Sensorschaltung. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Sensorschaltung 202 eine Hall-Effekt-Sensorschaltung. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Sensorschaltung 202 eine XMR-Sensorschaltung.
Jeder der Komparatoren 206a und 206b empfängt das Eingangssignal bei 214 und vergleicht das Eingangssignal bei 214 mit unterschiedlichen Schwellenwerten. Ferner liefert jeder der Komparatoren 206a und 206b ein Ausgangssignal zu der Logikschaltung 208. Der erste Komparator 206a ist elektrisch mit der Logikschaltung 208 über den ersten Ausgangsweg 216a gekoppelt und der zweite Komparator 206b ist elektrisch mit der Logikschaltung 208 über den zweiten Ausgangsweg 216b gekoppelt. Bei anderen Ausführungsbeispielen umfasst das Sensorsystem 200 n Komparatoren, die n Ausgangssignale zu der Logikschaltung 208 liefern.
Der erste Komparator 206a empfängt das Eingangssignal bei 214 und vergleicht das Eingangssignal bei 214 mit den ersten Schwellenwerten. Wenn das Eingangssignal bei 214 über den ersten Schwellenwerten ist, liefert der erste Komparator 206a ein erstes Ausgangssignal bei 216 in einem Zustand, wie z. B. einem niedrigen Zustand. Wenn das Eingangssignal bei 214 unter den ersten Schwellenwerten ist, liefert der erste Komparator 206a das erste Ausgangssignal bei 216a in einem anderen Zustand, wie z. B. einem hohen Zustand.
Der zweite Komparator 206b empfängt das Eingangssignal bei 214 und vergleicht das Eingangssignal bei 214 mit zweiten Schwellenwerten. Wenn das Eingangssignal bei 214 über den zweiten Schwellenwerten ist, liefert der zweite Komparator 206b ein zweites Ausgangssignal bei 216b in einem Zustand, wie z. B. einem niedrigen Zustand. Wenn das Eingangssignal bei 214 unter den zweiten Schwellenwerten ist, liefert der zweite Komparator 206b das zweite Ausgangssignal bei 216b in einem anderen Zustand, wie z. B. einem hohen Zustand.
Die Logikschaltung 208 empfängt das erste und zweite Ausgangssignal bei 216a und 216b und liefert ein logisches Ausgangssignal, das anzeigt, ob die Stärke des Magnetfeldes in der Mittelregion der drei Regionen ist. Die Logikschaltung 208 ist elektrisch mit dem Eingang des Ausgangstransistors 210 über einen logischen Ausgangsweg 218 gekoppelt. Der Ausgangstransistor 210 weist einen Ausgang bei 220 auf und ist elektrisch mit einer Referenz, wie z. B. mit Masse, bei 222 gekoppelt. Bei anderen Ausführungsbeispielen liefert die Logikschaltung 208 andere Signale, die anzeigen, in welcher Region sich das erfasste Objekt befindet, Signale, wie z. B. pulsbreitenmodulierte (PWM; pulse width modulated) Signale, Lokal-Zwischenverbindungs-Netzwerk-(LIN; local interconnect network)Signale und/oder Steuerungsbereichsnetzwerk-(CAN; controller area network)Signale.
Die Logikschaltung 208 empfängt die Ausgangssignale bei 216a und 216b und liefert ein logisches Ausgangssignal bei 218, das anzeigt, ob die Stärke des Magnetfeldes in der Mittelregion von drei Regionen ist. Das logische Ausgangssignal bei 218 steuert den Ausgangstransistor 210, um ein Ausgangssignal bei 220 auszugeben. Bei anderen Ausführungsbeispielen empfängt die Logikschaltung 208 n Komparatorausgangssignale von n Komparatoren und die Logikschaltung 208 liefert logische Ausgangssignale, um anzuzeigen, in welcher einen der n + 1 Regionen sich die Stärke des Magnetfeldes befindet.
In Betrieb ist die erfasste Stärke des Magnetfeldes in einer von drei Regionen. Die Magnetfeldstärke ist am schwächsten in der ersten Region, stärker in der zweiten Region als in der ersten Region, aber schwächer in der zweiten Region als in der dritten Region, und am stärksten in der dritten Region.
In der ersten Region ist das Eingangssignal bei 214, das den erfassten Signalen bei 212a und 212b entspricht, unter den ersten und zweiten Schwellenwerten, und beide Komparatoren 206a und 206b geben einen hohen Zustand aus. In der zweiten Region ist das Eingangssignal bei 214 über den ersten Schwellenwerten und unter den zweiten Schwellenwerten, derart, dass der erste Komparator 206a einen niedrigen Zustand ausgibt und der zweite Komparator 206b einen hohen Zustand ausgibt. In der dritten Region ist das Eingangssignal bei 214 über den ersten und den zweiten Schwellenwerten, derart, dass der erste und der zweite Komparator 206a und 206b niedrige Zustände ausgeben.
Die Logikschaltung 208 empfängt die Komparatorausgangssignale bei 216a und 216b und gibt ein logisches Ausgangssignal bei 218 aus, das den Ausgangstransistor 210 steuert, um ein Ausgangssignal bei 220 zu liefern. In der ersten Region gibt jeder der Komparatoren 206a und 206b einen hohen Zustand aus und die Logikschaltung 208 steuert die Ausgangstransistoren 210, um einen niedrigen Zustand bei dem Ausgangssignal bei 220 auszugeben. In der zweiten Region gibt der erste Komparator 206a einen niedrigen Zustand aus und der zweite Komparator 206b gibt einen hohen Zustand aus. Die Logikschaltung 208 empfängt den niedrigen Zustand und den hohen Zustand und steuert den Ausgangstransistor 210, um einen hohen Zustand in dem Ausgangssignal bei 220 auszugeben. In der dritten Region geben der erste und der zweite Komparator 206a und 206b niedrige Zustände aus und die Logikschaltung 208 steuert den Ausgangstransistor 210, um einen niedrigen Zustand in dem Ausgangssignal bei 220 auszugeben.
Bei anderen Ausführungsbeispielen weist das Sensorsystem 200 eine Anzahl n von Komparatoren auf, wobei jeder Komparator unterschiedliche Schwellenwerte aufweist. Das Eingangssignal bei 214 wird über die n Komparatoren verglichen, um n Komparatorausgangssignale zu erzeugen. Die Logikschaltung 208 empfängt die n Komparatorausgangssignale und zeigt an, in welcher Region von bis zu n + 1 Regionen sich die Stärke des Magnetfeldes befindet.
Das Sensorsystem 200 zeigt an, ob die Stärke des Magnetfeldes in der zweiten Region ist, über einen hohen Zustand in dem Ausgangssignal bei 220. Wenn die Stärke des Magnetfeldes niedriger und in der ersten Region oder höher und in der dritten Region ist, gibt das Sensorsystem 200 einen niedrigen Zustand in dem Ausgangssignal bei 220 aus.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird das Sensorsystem 200 in einem Sicherheitssystem verwendet, wo das Sensorsystem 200 die Position eines Objekts erfasst, wie z. B. einem Tür/Fenster-Sensormagnet. Wenn die Stärke des Magnetfeldes in der zweiten Region ist, ist die Tür/das Fenster geschlossen, und wenn die Stärke des Magnetfeldes in der ersten Region ist, ist die Tür/das Fenster offen. Ferner, wenn jemand versucht, den Tür/Fenster-Sensor über einen externen Magneten zu übersteuern, kann die Stärke des Magnetfeldes in die dritte Region geschoben werden, wo das Sensorsystem 200 einen niedrigen Zustand in dem Ausgangssignal bei 220 ausgibt, was das Sicherheitssystem im Hinblick auf einen potentiellen Einbruch an der Tür/dem Fenster warnt.
5 ist ein Diagramm, das die Operation des Sensorsystems 200 darstellt, wobei die Sensorschaltung 202 ein Hall-Effekt-Magnetfeldsensor ist. Der hohe und niedrige Zustand bei 230 der Komparatoren 206a und 206b wird aufgetragen über der Stärke des Magnetfeldes B bei 232. In der Region I bei 234 ist das Magnetfeld am schwächsten. In der Region II bei 236 ist das Magnetfeld stärker als in der Region I, aber schwächer als in der Region III bei 238, wo das Magnetfeld am stärksten ist.
In Region I bei 234 ist das Eingangssignal bei 214, das den erfassten Signalen bei 212a und 212b entspricht, unter den ersten und zweiten Schwellenwerten und jeder der Komparatoren 206a und 206b gibt einen hohen Zustand aus. Wenn die Magnetfeldstärke zunimmt, wie z. B. durch Bewegen eines Objekts näher an das Sensorsystem 200, schaltet der Komparator 206a von einem hohen Zustand in einen niedrigen Zustand bei 240, was Operationspunkt 1 ist (BOP1). In der Region II bei 236 ist das Eingangssignal bei 214 über den ersten Schwellenwerten und unter den zweiten Schwellenwerten, derart, dass der erste Komparator 206a einen niedrigen Zustand ausgibt und der zweite Komparator 206b einen hohen Zustand ausgibt. Wenn die Magnetfeldstärke zunimmt, wie z. B. durch Bewegen eines Objekts näher an das Sensorsystem 200, schaltet der Komparator 206b von einem hohen Zustand in einen niedrigen Zustand bei 242, was Operationspunkt 2 ist (BOP2). In Region III bei 238 ist das Eingangssignal bei 214 über den ersten und den zweiten Schwellenwerten und jeder der Komparatoren 206a und 206b gibt einen niedrigen Zustand aus.
Wenn das Magnetfeld abnimmt, wie z. B. durch Bewegen eines Objekts weg von dem Sensorsystem 200, bewegt sich die Stärke des Magnetfeldes von Region III bei 238 zu Region II bei 236 zu Region I bei 234. Jeder der Komparatoren 206a und 206b ist ein Hysteresekomparator, der von einem niedrigen Zustand in einen hohen Zustand bei einem Freigabepunkt schaltet, der sich von dem Operationspunkt für diesen Komparator unterscheidet. Dies stabilisiert das Sensorsystem 200 derart, dass Oszillationen zwischen Regionen aufgrund von elektrischem Rauschen oder mechanischen Schwingungen reduziert werden.
In Region III bei 238 ist das Eingangssignal bei 214 über den ersten und den zweiten Schwellenwerten und jeder der Komparatoren 206a und 206b gibt einen niedrigen Zustand aus. Wenn das Magnetfeld abnimmt, schaltet der Komparator 206b von einem niedrigen Zustand in einen hohen Zustand bei 244, was Freigabepunkt 2 (BRP2) ist. In der Region II bei 236 ist das Eingangssignal bei 214 über den ersten Schwellenwerten und unter den zweiten Schwellenwerten, derart, dass der erste Komparator 206a einen niedrigen Zustand ausgibt und der zweite Komparator 206b einen hohen Zustand ausgibt. Wenn das Magnetfeld abnimmt, schaltet der Komparator 206a von einem niedrigen Zustand in einen hohen Zustand bei 246, was Freigabepunkt 1 (BRP1) ist. In Region I bei 234 ist das Eingangssignal bei 214 unter den ersten und zweiten Schwellenwerten und jeder der Komparatoren 206a und 206b gibt einen hohen Zustand aus.
6 ist eine Tabelle, die die Zustände der Komparatoren 206a und 206b und das Ausgangssignal 220 bei 250 über der Region bei 252 darstellt. Der Komparator 206a wird als Comp1 bei 250a bezeichnet, Komparator 206b wird als Comp2 bei 250b bezeichnet und das Ausgangssignal 220 als Out bei 250c bezeichnet.
In Region I bei 252a gibt jeder der Komparatoren 206a und 206b einen hohen Zustand aus und die Logikschaltung 208 steuert den Ausgangstransistor 210, um einen niedrigen Zustand bei dem Ausgangssignal bei 220 auszugeben. In Region II bei 252b gibt der erste Komparator 206a einen niedrigen Zustand aus und der zweite Komparator 206b gibt einen hohen Zustand aus und die Logikschaltung 208 steuert den Ausgangstransistor 210, um einen hohen Zustand auszugeben. In der Region III bei 252c geben der erste und der zweite Komparator 206a und 206b niedrige Zustände aus und die Logikschaltung 208 gibt einen niedrigen Zustand aus.
Das Sensorsystem 200 erfasst die Stärke eines Magnetfeldes, wie z. B. ein Magnetfeld von einem erfassten Objekt und/oder einem externen Magnet, und zeigt die Stärke des Magnetfeldes über mehr als zwei Regionen an. Das Sensorsystem 200 liefert ein logisches Ausgangssignal über die Logikschaltung 208 in dem Sensorsystem 200. Das Verwenden des Sensorsystems 200 kann bei einer Sicherheitssystemanwendung die Sicherheit verbessern.
7 ist ein Diagramm, das ein Ausführungsbeispiel eines Sensorsystems 300 darstellt, das die Position eines Objekts (nicht gezeigt) erfasst und die Position des Objekts in einer von vier Regionen anzeigt. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Sensorsystem 300 ein Magnetfeldpositionssensor. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Sensorsystem 300 ein Hochfrequenz-(HF-)Positionssensor. Bei einem Ausführungsbeispiel ist das Sensorsystem 300 Teil einer Gangschaltanordnung. Bei anderen Ausführungsbeispielen erfasst das Sensorsystem 300 die Position eines Objekts in einer Region einer Anzahl von n Regionen und zeigt diese an.
Das Sensorsystem 300 umfasst eine Sensorschaltung 302, einen Verstärker 304, einen Komparator 306, eine Logikschaltung 308, zwei Ausgangstransistoren 310a und 310b und einen Multiplexer 312. Die Sensorschaltung 302 ist elektrisch mit den Eingängen des Verstärkers 304 über erfasste Signalwege 314a und 314b gekoppelt und der Ausgang des Verstärkers 304 ist elektrisch mit dem Komparator 306 über den Eingangssignalweg 316 gekoppelt.
Die Sensorschaltung 302 erfasst das Objekt und liefert erfasste Signale zu dem Verstärker 304 über erfasste Signalwege 314a und 314b. Der Verstärker 304 empfängt die erfassten Signale bei 314a und 314b und liefert ein verstärktes Eingangssignal zu dem Komparator 306 über den Eingangsweg 316, wo das verstärkte Eingangssignal bei 316 den erfassten Signalen bei 314a und 314b entspricht. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Sensorschaltung 302 eine Magnetsensorschaltung. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Sensorschaltung 302 eine induktive Sensorschaltung. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Sensorschaltung 302 eine kapazitive Sensorschaltung. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Sensorschaltung 302 eine Hall-Effekt-Sensorschaltung. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Sensorschaltung 302 eine magnetoresistive (XMR-)Sensorschaltung.
Ein Multiplexer 312 empfängt drei Schwellenspannungen V1, V2 und V3. Der Multiplexer 312 empfängt die Schwellenspannung V1 bei 318, Schwellenspannung V2 bei 320 und Schwellenspannung V3 bei 322. Ferner empfängt der Multiplexer 312 das Steuersignal CNTRL bei 324 von der Steuerlogik (der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigt), wie z. B. einer Steuerung, einem Mikroprozessor oder einer anderen Logikschaltung. Die Ausgabe des Multiplexers 312 wird elektrisch mit einem Schwellenspannungseingang des Komparators 306 über den Schwellenspannungsweg 326 gekoppelt. Das Steuersignal CNTRL bei 324 steuert den Multiplexer 312, um jede der drei unterschiedlichen Schwellenspannungen V1, V2 und V3 zu dem Komparator 306 zu liefern.
Der Komparator 306 empfängt das Eingangssignal bei 316 und vergleicht das Eingangssignal bei 316 mit den Schwellenspannungen V1, V2 und V3, die über den Multiplexer 312 geliefert werden. Der Komparator 306 ist elektrisch mit der Logikschaltung 308 über den Komparatorausgangsweg 328 gekoppelt und der Komparator 306 liefert ein Ausgangssignal zu der Logikschaltung 308 über den Komparatorausgangsweg 328 für jeden Vergleich mit einer der drei Schwellenspannungen V1, V2 und V3. Somit, wenn der Multiplexer 312 die drei unterschiedlichen Schwellenspannungen V1, V2 und V3 zu dem Komparator 306 über eine gegebene Zeitperiode liefert, liefert der Komparator 306 drei Ausgangssignale zu der Logikschaltung 308 über dieselbe, gegebene Zeitperiode. Bei anderen Ausführungsbeispielen umfasst das Sensorsystem 300 n Schwellenspannungen und der Komparator 306 vergleicht das Eingangssignal bei 316 mit n Schwellenspannungen und liefert n entsprechende Ausgangssignale zu der Logikschaltung 308.
Der Komparator 306 empfängt die Schwellenspannung V1 bei 326 über den Multiplexer 312 und vergleicht das Eingangssignal bei 316 mit der ersten Schwellenspannung V1. Wenn das Eingangssignal bei 316 über der ersten Schwellenspannung V1 ist, liefert der Komparator 306 ein erstes Ausgangssignal bei 328 in einem Zustand, wie z. B. einem niedrigen Zustand. Wenn das Eingangssignal bei 316 unter der ersten Schwellenspannung V1 ist, liefert der Komparator 306 das erste Ausgangssignal bei 328 in einem anderen Zustand, wie z. B. einem hohen Zustand.
Der Komparator 306 empfängt die Schwellenspannung V2 bei 326 über den Multiplexer 312 und vergleicht das Eingangssignal bei 316 mit der zweiten Schwellenspannung V2. Wenn das Eingangssignal bei 316 über der zweiten Schwellenspannung V2 ist, liefert der Komparator 306 ein zweites Ausgangssignal bei 328 in einem Zustand, wie z. B. einem niedrigen Zustand. Wenn das Eingangssignal bei 316 unter der zweiten Schwellenspannung V2 ist, liefert der Komparator 306 das zweite Ausgangssignal bei 328 in einem anderen Zustand, wie z. B. einem hohen Zustand.
Der Komparator 306 empfängt die Schwellenspannung V3 bei 326 über den Multiplexer 312 und vergleicht das Eingangssignal bei 316 mit der dritten Schwellenspannung V3. Wenn das Eingangssignal bei 316 über der dritten Schwellenspannung V3 ist, liefert der Komparator 306 ein drittes Ausgangssignal bei 328 in einem Zustand, wie z. B. einem niedrigen Zustand. Wenn das Eingangssignal bei 316 unter der dritten Schwellenspannung V1 ist, liefert der Komparator 306 das dritte Ausgangssignal bei 328 in einem anderen Zustand, wie z. B. einem hohen Zustand.
Die Logikschaltung 308 empfängt das erste, zweite und dritte Ausgangssignal bei 328 und das Steuersignal CNTRL bei 324. Die Logikschaltung 308 liefert logische Ausgangssignale, die anzeigen, in welcher einen der vier Regionen sich das erfasste Objekt befindet. Die Logikschaltung 308 ist elektrisch mit dem Eingang des ersten Ausgangstransistors 310a über einen Logischen Ausgangsweg 330a gekoppelt und mit dem Eingang des zweiten Ausgangstransistors 310b über den logischen Ausgangsweg 330b gekoppelt. Der erste Ausgangstransistor 310a weist einen ersten Ausgang bei 332a auf und ist elektrisch mit einer Referenz, wie z. B. Masse, bei 334 gekoppelt. Der zweite Ausgangstransistor 310b weist einen zweiten Ausgang bei 332b auf und ist elektrisch mit einer Referenz, wie z. B. Masse, bei 336 gekoppelt. Bei anderen Ausführungsbeispielen liefert die Logikschaltung 308 andere Signale, die anzeigen, in welcher Region sich das erfasste Objekt befindet, Signale, wie z. B. pulsbreitenmodulierte (PDM-)Signale, Lokale-Zwischenverbindung-Netzwerk-(LIN-)Signale und/oder Steuerungsbereichsnetzwerk-(CAN-)Signale.
Die Logikschaltung 308 empfängt die drei Ausgangssignale bei 328 und liefert zwei logische Ausgangssignale bei 330a und 330b, die anzeigen, in welcher einen der vier Regionen sich das Objekt befindet. Das erste logische Ausgangssignal bei 330a steuert den ersten Ausgangstransistor 310a und das zweite logische Ausgangssignal bei 330b steuert den zweiten Ausgangstransistor 310b, um das erste und zweite Ausgangssignal bei 332a bzw. 332b auszugeben. Bei anderen Ausführungsbeispielen empfängt die Logikschaltung 308 n Komparatorausgangssignale und die Logikschaltung 308 liefert logische Ausgangssignale, um anzuzeigen, in welcher der n + 1 Regionen sich das Objekt befindet.
In Betrieb ist das erfasste Objekt in einer von vier Regionen, wobei die erste Region am weitesten weg von dem Sensorsystem 300 ist, die zweite Region näher an dem Sensorsystem 300 ist als die erste Region, aber weiter weg von dem Sensorsystem 300 als die dritte Region, die dritte Region näher an dem Sensorsystem 300 ist als die zweite Region, aber weiter weg von dem Sensorsystem 300 als die vierte Region, und die vierte Region am nächsten zu dem Sensorsystem 300 ist.
Wenn sich das erfasste Objekt in der ersten Region befindet, ist das Eingangssignal bei 316, das den erfassten Signalen bei 314a–314b entspricht, unter der ersten, zweiten und dritten Schwellenspannung V1, V2 und V3, und der Komparator 306 gibt drei hohe Zustände aus. Wenn das erfasste Objekt in der zweiten Region ist, ist das Eingangssignal bei 316 über der ersten Schwellenspannung V1 und unter der zweiten und dritten Schwellenspannung V2 und V3, derart, dass der Komparator 306 einen niedrigen Zustand über den Vergleich mit der ersten Schwellenspannung V1 und hohe Zustände über die Vergleiche mit der zweiten und dritten Schwellenspannung V2 und V3 ausgibt. Wenn das erfasste Objekt in der dritten Region ist, ist das Eingangssignal bei 316 über der ersten und der zweiten Schwellenspannung V1 und V2 und unter der dritten Schwellenspannung V3, derart, dass der Komparator 306 niedrige Zustände über die Vergleiche mit der ersten und der zweiten Schwellenspannung V1 und V2 ausgibt und einen hohen Zustand über den Vergleich mit der dritten Schwellenspannung V3. Wenn das erfasste Objekt in der vierten Region ist, ist das Eingangssignal bei 316 über der ersten, zweiten und dritten Schwellenspannung V1, V2 und V3 und der Komparator 306 gibt drei niedrige Zustände aus.
Die Logikschaltung 308 empfängt die Komparatorausgangssignale bei 328 und das Steuersignal CNTRL bei 324 und gibt zwei logische Ausgangssignale bei 330a und 330b aus, die die Ausgangstransistoren 310a und 310b steuern, um Ausgangssignale bei 332a und 332b zu liefern. Wenn das erfasste Objekt in der ersten Region ist, steuert die Logikschaltung 308 die Ausgangstransistoren 310a und 310b, um hohe Zustände in den Ausgangssignalen bei 332a und 332b auszugeben. Wenn das erfasste Objekt in der zweiten Region ist, empfängt die Logikschaltung 308 den einen niedrigen Zustand und zwei hohe Zustände und steuert den Ausgangstransistor 310a, um einen hohen Zustand auszugeben, und den Ausgangstransistor 310b, um einen niedrigen Zustand auszugeben. Wenn das erfasste Objekt in der dritten Region ist, empfängt die Logikschaltung 308 die zwei niedrigen Zustände und den einen hohen Zustand und steuert den Ausgangstransistor 310a, um einen niedrigen Zustand auszugeben, und den Ausgangstransistor 310b, um einen hohen Zustand auszugeben. Wenn das erfasste Objekt in der vierten Region ist, empfängt die Logikschaltung 308 die drei niedrigen Zustände und steuert die Ausgangstransistoren 30a und 30b, um niedrige Zustände auszugeben.
Bei anderen Ausführungsbeispielen weist das Sensorsystem 300 eine Anzahl n von unterschiedlichen Schwellenspannungen auf. Das Eingangssignal bei 316 wird über die n Schwellenspannungen verglichen, um n Komparatorausgangssignale zu erzeugen. Die Logikschaltung 308 empfängt die n Komparatorausgangssignale und zeigt an, in welcher Region von bis zu n + 1 Regionen sich das erfasste Objekt befindet.
Das Sensorsystem 300 erfasst das erfasste Objekt in einer von mehr als zwei Regionen. Das Verwenden des Sensorsystems 300 reduziert die Anzahl von Sensoren und Verdrahtung, was Systemkosten reduziert.
Obwohl hierin spezifische Ausführungsbeispiele dargestellt und beschrieben wurden, werden Fachleute auf dem Gebiet erkennen, dass eine Vielzahl von alternativen und/oder entsprechenden Implementierungen für die spezifischen Ausführungsbeispiele eingesetzt werden kann, die gezeigt und beschrieben wurden, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Diese Anmeldung soll jegliche Anpassungen oder Abweichungen der spezifischen Ausführungsbeispiele abdecken, die hierin erörtert wurden. Daher ist es beabsichtigt, dass diese Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Entsprechungen eingeschränkt ist.

Claims

System, das folgende Merkmale aufweist: eine Sensorschaltung, die konfiguriert ist, um ein erfasstes Signal zu liefern; eine Vergleichsschaltungsanordnung, die konfiguriert ist, um ein Eingangssignal zu empfangen, das dem erfassten Signal entspricht, wobei die Vergleichsschaltungsanordnung Ausgangssignale liefert, die den Zustand auf unterschiedlichen Pegeln des Eingangssignals schalten; eine Logikschaltung, die konfiguriert ist, um die Ausgangssignale von der Vergleichsschaltungsanordnung zu empfangen und zumindest ein Logikschaltungsausgangssignal zu liefern; und einen Ausgangstransistor, der konfiguriert ist, um das zumindest eine Logikschaltungsausgangssignal zu empfangen und eine Transistorausgabe zu liefern.
System gemäß Anspruch 1, bei dem die Vergleichsschaltungsanordnung Komparatoren umfasst und n Komparatoren bis zu n + 1 Pegel des Eingangssignals anzeigen.
System gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Sensorschaltung entweder eine Hall-Effekt-Sensorschaltung oder eine magnetoresistive Sensorschaltung ist.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Sensorschaltung entweder eine induktive Sensorschaltung oder eine kapazitive Sensorschaltung ist.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, das folgendes Merkmal aufweist: einen Verstärker, der konfiguriert ist, um das erfasste Signal zu empfangen und das Eingangssignal zu liefern.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem die Sensorschaltung und die Vergleichsschaltungsanordnung Teil eines Positionssensors sind.
System gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Sensorschaltung und die Vergleichsschaltungsanordnung Teil einer Schaltungsgetriebeanordnung sind.
System, das folgende Merkmale aufweist: eine Sensorschaltung, die konfiguriert ist, um ein erfasstes Signal zu liefern; und eine Vergleichsschaltungsanordnung, die konfiguriert ist, um ein Eingangssignal zu empfangen, das dem erfassten Signal entspricht, wobei die Vergleichsschaltungsanordnung Ausgangssignale liefert, die den Zustand auf unterschiedlichen Pegeln des Eingangssignals schalten; wobei die Sensorschaltung und die Vergleichsschaltungsanordnung Teil einer Schal tungsgetriebeanordnung sind.
System, das folgende Merkmale aufweist: eine Sensorschaltung, die konfiguriert ist, um ein erfasstes Signal zu liefern; einen ersten Komparator mit einer ersten Schaltschwelle; und einen zweiten Komparator mit einer zweiten Schaltschwelle, wobei der erste Komparator und der zweite Komparator konfiguriert sind, um drei Regionen des erfassten Signals anzuzeigen; eine Logik, die konfiguriert ist, um Logikausgangssignale bereitzustellen, um einen unterschiedlichen Wert für jede der drei Regionen anzuzeigen; und einen Ausgangstransistor, der konfiguriert ist, um die Logikausgangssignale zu empfangen und eine Transistorausgabe zu liefern.
System gemäß Anspruch 9, bei dem die drei Regionen eine erste Region, eine zweite Region und eine dritte Region umfassen und die zweite Region zwischen der ersten Region und der dritten Region liegt, und das folgende Merkmale aufweist: eine Logik, die konfiguriert ist, um einen ersten Wert anzuzeigen, wenn das erfasste Signal entweder in der ersten Region oder der dritten Region ist, und einen zweiten Wert anzuzeigen, wenn das erfasste Signal in der zweiten Region ist.
System gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, bei dem die Sensorschaltung entweder eine Hall-Effekt-Sensorschaltung oder eine magnetoresistive Sensorschaltung ist.
System gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, bei dem die Sensorschaltung entweder eine induktive Sensorschaltung oder eine kapazitive Sensorschaltung ist.
System, das folgende Merkmale aufweist: eine Sensorschaltung, die konfiguriert ist, um ein erfasstes Signal zu liefern; einen ersten Komparator mit einer ersten Schaltschwelle; und einen zweiten Komparator mit einer zweiten Schaltschwelle, wobei der erste Komparator und der zweite Komparator konfiguriert sind, um drei Regionen des erfassten Signals anzuzeigen; wobei die Sensorschaltung und der erste und zweite Komparator Teil einer Schaltungsgetriebeanordnung sind.
System, das folgende Merkmale aufweist: eine Sensorschaltung, die konfiguriert ist, um ein erfasstes Signal zu liefern; einen Komparator, der konfiguriert ist, um unterschiedliche Schwellenspannungen zu empfangen und ein Eingangssignal, das dem erfassten Signal entspricht, wobei der Komparator das Eingangssignal mit den unterschiedlichen Schwellenspannungen vergleicht und ein Ausgangssignal für jeden Vergleich des Eingangssignals mit einer der unterschiedlichen Schwellenspannungen liefert; eine Logik, die konfiguriert ist, um das Ausgangssignal zu empfangen und zumindest ein Logikausgangssignal zu liefern; und einen Ausgangstransistor, der konfiguriert ist, um das Logikausgangssignal zu empfangen und eine Transistorausgabe zu liefern.
System gemäß Anspruch 14, bei dem n unterschiedliche Schwellenspannungen verwendet werden, um bis zu n + 1 Pegel des Eingangssignals anzuzeigen.
System gemäß Anspruch 14 oder 15, das folgende Merkmale aufweist: einen Verstärker, der konfiguriert ist, um das erfasste Signal zu empfangen und das Eingangssignal zu liefern.
System, das folgende Merkmale aufweist: eine Sensorschaltung, die konfiguriert ist, um ein erfasstes Signal zu liefern; einen Komparator, der konfiguriert ist, um unterschiedliche Schwellenspannungen zu empfangen und ein Eingangssignal, das dem erfassten Signal entspricht, wobei der Komparator das Eingangssignal mit den unterschiedlichen Schwellenspannungen vergleicht und ein Ausgangssignal für jeden Vergleich des Eingangssignals mit einer der unterschiedlichen Schwellenspannungen liefert; wobei die Sensorschaltung und der Komparator Teil einer Schaltungsgetriebeanordnung sind.
Verfahren zum Erfassen, das folgende Schritte aufweist: Erfassen eines Objekts über eine Magnetsensorschaltung und Liefern eines erfassten Signals; Empfangen eines Eingangssignals, das dem erfassten Signal entspricht; Vergleichen des Eingangssignals über Komparatoren; und Liefern unterschiedlicher Ausgangswerte auf unterschiedlichen Pegeln des Eingangssignals.
Verfahren gemäß Anspruch 18, bei dem das Erfassen eines Objekts entweder: das Erfassen des Objekts über eine induktive Sensorschaltung; oder das Erfassen des Objekts über eine kapazitive Sensorschaltung aufweist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 18 oder 19, das ferner folgenden Schritt aufweist: Empfangen der Ausgangswerte und Liefern von zumindest einem logischen Ausgangssignal.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 18 bis 20, bei dem n Komparatoren bis zu n + 1 unterschiedliche Pegel des Eingangssignals anzeigen.
Verfahren zum Erfassen, das folgende Schritte aufweist: Erfassen eines Objekts und Liefern eines erfassten Signals; Empfangen eines Eingangssignals, das dem erfassten Signal entspricht; Vergleichen des Eingangssignals über Komparatoren; und Liefern unterschiedlicher Ausgangswerte auf unterschiedlichen Pegeln des Eingangssignals; wobei n Komparatoren bis zu n + 1 unterschiedliche Pegel des Eingangssignals anzeigen.
Verfahren zum Erfassen, das folgende Schritte aufweist: Erfassen eines Objekts über eine Magnetsensorschaltung und Liefern eines erfassten Signals; Empfangen eines Eingangssignals, das dem erfassten Signal entspricht; Vergleichen des Eingangssignals mit einem ersten Schwellenpegel; Vergleichen des Eingangssignals mit einem zweiten Schwellenpegel; und Anzeigen von drei Regionen des erfassten Signals.
Verfahren gemäß Anspruch 23, das ferner folgenden Schritt aufweist: Anzeigen eines unterschiedlichen Logikwerts für jede der drei Regionen.
Verfahren gemäß Anspruch 23 oder 24, bei dem die drei Regionen eine erste Region, eine zweite Region und eine dritte Region umfassen und die zweite Region zwischen der ersten Region und der dritten Region liegt und das Verfahren ferner folgende Schritte aufweist: Anzeigen eines ersten Logikwerts, wenn das erfasste Signal in entweder der ersten Region oder der dritten Region ist; und Anzeigen eines zweiten Logikwerts, wenn das erfasste Signal in der zweiten Region ist.
Verfahren zum Erfassen, das folgende Schritte aufweist: Erfassen eines Objekts und Liefern eines erfassten Signals; Empfangen eines Eingangssignals, das dem erfassten Signal entspricht; Vergleichen des Eingangssignals mit einem ersten Schwellenpegel; Vergleichen des Eingangssignals mit einem zweiten Schwellenpegel; und Anzeigen von drei Regionen des erfassten Signals; wobei n Komparatoren bis zu n + 1 unterschiedliche Pegel des Eingangssignals anzeigen.