DE102011115302A1

DE102011115302A1 - Verfahren zum berührungslosen Messen einer relativen Position mittels eines Hallsensors

Info

Publication number: DE102011115302A1
Application number: DE102011115302A
Authority: DE
Inventors: Oliver Schaaf
Original assignee: Tyco Electronics AMP GmbH
Current assignee: TE Connectivity Germany GmbH
Priority date: 2011-09-29
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2013-04-04
Also published as: CN103988052A; EP2761254B1; JP6210642B2; US9360537B2; CN103988052B; BR112014007387A2; US20140239942A1; EP2761254A1; JP2014528085A; WO2013045430A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum berührungslosen Messen einer relativen Position einer ein Magnetfeld erzeugenden Magnetfeldquelle (102) und eines Magnetfeldsensors (100) in Bezug aufeinander. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf einen entsprechenden Weggeber. Gemäß der vorliegenden Erfindung erfasst der Magnetfeldsensor (100) mindestens zwei Raumkomponenten (Bz, By) des Magnetfeldes und es wird aus den gemessenen Komponenten ein Positionssignal erzeugt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Berechnen des Positionssignals basierend auf einem Quotienten der beiden Magnetfeldkomponenten; vor dem Berechnen des Quotienten, Korrigieren derjenigen Magnetfeldkomponente, die entlang einer Bewegungsrichtung zwischen der Magnetfeldquelle (102) und dem Magnetfeldsensor (100) verläuft.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum berührungslosen Messen einer relativen Position einer ein Magnetfeld erzeugenden Magnetfeldquelle und eines Magnetfeldsensors in Bezug aufeinander. Weiterhin bezieht sich die vorliegende Erfindung auch auf einen entsprechenden Weggeber.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens sollen insbesondere lineare Bewegungen berührungslos mittels magnetischer Wechselwirkung zwischen einem oder mehreren Permanentmagneten und einem auf dem Halleffekt basierenden magnetischen Sensor erfasst und ausgewertet werden.
Die Messung linearer Bewegungen findet z. B. für die Steuerung von Werkzeugmaschinen, in der Pneumatik, in der Automatisierungstechnik und Robotik sowie im Automobilbereich Anwendung. Eine berührungslose Erfassung von Bewegungen bietet u. a. den Vorteil der Verschleißfreiheit. Unter den berührungslosen Messverfahren sind die optischen und magnetischen am Weitesten verbreitet. Während die optischen Verfahren aufgrund der kleinen Wellenlänge des Lichts eine sehr hohe Genauigkeit garantieren, sind magnetische Verfahren weit weniger empfindlich gegenüber Verschmutzung und Beschädigung, insbesondere dadurch, dass Magnete und Sensorkomponenten in einer nicht-magnetischen hermetischen Hülle vollständig gekapselt werden können.
Von diversen Herstellern werden Weggebersysteme angeboten, bei denen die Position eines verschieblichen Permanentmagneten mit Hilfe eines zwei- oder dreidimensionalen Hallsensors ermittelt wird.
Dabei werden zur Erfassung der linearen Relativbewegungen an einem Ort zwei zueinander senkrecht stehende Magnetfeldkomponenten gemessen und ihr Quotient wird zur Lageerkennung ausgewertet. Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, dass jeweils in Bereichen, in denen eine Feldkomponente einen Extremwert annimmt und daher kleine Verschiebungen nicht detektiert, die andere Feldkomponente auf Verschiebungen umso stärker reagiert, so dass im gesamten Messbereich eine annähernd gleich hohe Messgenauigkeit gegeben ist.
Weiterhin hat dieses Prinzip den Vorteil, dass es vergleichsweise wenig empfindlich gegenüber einer Veränderung der absoluten magnetischen Feldstärke ist, da Verhältniszahlen zwischen den Feldkomponenten zur Positionserfassung genutzt werden.
Die europäische Patentschrift EP 0979988 B1 offenbart Messverfahren zur berührungslosen magnetischen Erfassung linearer Relativbewegungen zwischen Dauermagneten und elektronischen Sensoren. Zur Erfassung der linearen Relativbewegungen mittels der elektronischen Sensoren werden an einem Ort zwei zueinander senkrecht stehende Feldkomponenten erfasst, deren Quotient zur Lageerkennung ausgewertet wird.
In einer zweiten Verfahrensvariante kann das bekannte Messverfahren auch so durchgeführt werden, dass zur Erfassung der linearen Relativbewegungen mittels der elektronischen Sensoren an zwei Orten zwei zueinander senkrecht stehende Feldkomponenten erfasst werden, deren Quotient zur Lageerkennung ausgewertet wird.
Aus der europäischen veröffentlichten Patentanmeldung EP 2159546 A2 ist ein Messverfahren zur berührungslosen Erfassung linearer Relativbewegungen zwischen einer Sensoranordnung zur Erfassung zweier senkrecht zueinander stehender magnetischer Feldkomponenten (R, A) und einem Permanentmagneten bekannt. Dabei wird ein zwei- oder dreidimensionaler Hall-Sensor anstelle von Einzelsensoren zur Erfassung unterschiedlicher Feldkomponenten eingesetzt. Die quasi lineare Positions-Messkurve wird durch die Funktion U = y – e + g gebildet, wobei y die funktionale Beziehung der Feldkomponenten und e sowie g vorgebbare Spannungswerte sind. Insbesondere wird aus den Ausgangssignalen des Hall-Sensors wird gemäß der Beziehung y = a + b·R/f(c·Rⁿ + d·Aⁿ) eine quasi lineare Positions-Messkurve U = f(y) gebildet, wobei R die Radialfeldkomponente, A die Axialfeldkomponente, U die Messspannung und a, b, c, d und n konstante Faktoren sind.
Die veröffentlichte europäische Patentanmeldung EP 1243897 A1 betrifft einen magnetischen Weggeber, der eine Magnetfeldquelle und einen Magnetfeldsensor umfasst, die entlang einer vorgegebenen Bahn relativ zueinander verschiebbar sind. Der Magnetfeldsensor misst zwei Komponenten des von der Magnetfeldquelle erzeugten Magnetfeldes. Aus den gemessenen Komponenten wird dann ein Positionssignal abgeleitet, das die relative Lage von Magnetfeldsensor und Magnetfeldquelle darstellt. Die in dieser Druckschrift gezeigten Ausführungen des Weggebers zeichnen sich dadurch aus, dass die Bestimmung des Positionssignals eine Division der beiden gemessenen Komponenten des Magnetfeldes beinhaltet.
Allerdings haben diese bekannten Verfahren den Nachteil, dass der Abstand zwischen dem Permanentmagneten und dem Magnetsensor als signifikante Fehlerquelle in die Messung eingeht. Insbesondere durch Einbautoleranzen, thermisch bedingte Materialausdehnung und Vibrationseinfüsse ist es häufig sehr schwierig, diesen Abstand konstant zu halten.
1 zeigt eine Anordnung, bei der zur berührungslosen Erfassung einer Linearbewegung ein Hallsensor 100 ortsfest angebracht ist und das Magnetfeld eines beweglichen Permanentmagneten 102 erfasst. Entsprechend der Nord-Südpolarisierung entlang der Bewegungsrichtung des Permanentmagneten 102 wird nachfolgend das entlang der Bewegungsrichtung verlaufende Magnetfeld als Magnetfeldkomponente Bz und die quer dazu verlaufende Komponente als By bezeichnet. Der Winkel α, der sich gemäß der nachfolgenden Gleichung (1) berechnen lässt, wird üblicherweise als Messsignal verwendet. α = arctan( Bz / By) (1)
Wie in 2 dargestellt, hängt der Winkel α bis zu einem gewissen Grenzwert vergleichsweise linear von der Position des Permanentmagneten 102 mit Bezug auf den Hallsensor 100 ab. Meist wird die aktuell gemessene Kennlinie weiter linearisiert, wie dies in 2 mittels der Kurve 104 dargestellt ist. Diese linearisierte Kurve α_lin 104 bildet dann die Ausgangskennlinie des Sensors.
Mit Bezug auf die 3 und 4 wird nunmehr die Abhängigkeit des Ausgangssignals von der Distanz d zwischen dem Permanentmagneten 102 und dem Sensor 100 (siehe 1) näher erläutert.
In 3 sind die Kurvenscharen für die magnetischen Feldkomponenten By und Bz mit unterschiedlichen Distanzen b als Parameter aufgetragen. Dabei ist jeweils die Kurve mit dem betragsmäßig geringsten Magnetfeld diejenige mit dem größten Abstand (hier 7 mm). Berechnet man aus diesen Feldkomponenten den Winkel an seiner Abhängigkeit von der Position des Permanentmagneten, so erhält man den in 4 dargestellten Verlauf. Um zu illustrieren, wie groß der Steigungsfehler ist, werden die Kennlinien voneinander subtrahiert und der prozentuale Fehler wird dargestellt. Damit ergibt sich die in 5 dargestellte Abhängigkeit.
Die Kurve 106 stellt den Fehler zwischen den Kurven für einen Abstand von 7 mm und der Kurve für einen Abstand von 6,5 mm dar, während die Kurve 108 die Differenz zwischen dem Winkel α bei einer Distanz von 6,5 mm und dem Winkel für eine Distanz von 5,5 mm darstellt. D. h., eine Abstandsvariation von 1 mm führt zu einer Abweichung von 1,6% und eine Abstandsvariation von 1,5 mm führt zu einer Abweichung von 2,3%.
Dies ist aber für sehr sensible Systeme wie beispielsweise eine Lenkunterstützung oder eine Pedalwegmessung im Kraftfahrzeug nicht hinnehmbar, so dass das Bedürfnis nach einer verbesserten Signalverarbeitung besteht, die weniger empfindlich gegenüber einer ungewollten Variation des Abstands zwischen dem Permanentmagneten und dem Hallsensorelement ist.
Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, besteht darin, ein Messverfahren und einen Weggeber der genannten Art dahingehend zu verbessern, dass über einen möglichst weiten Messbereich ein weitestgehend lineares Messsignal erzeugt wird, welches durch Abstandsvariationen zwischen der Magnetfeldquelle und dem Magnetfeldsensor möglichst wenig beeinflusst wird.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und Weggebers sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Idee, bei der Arcustangensberechnung nicht direkt den Wert für die Feldkomponente entlang der Bewegungsrichtung zu verwenden, sondern diesen Term um einen Korrekturwert zu erweitern. Dieser Offsetwert führt zu einer Steigungsangleichung von Kurven für den Winkel α bei unterschiedlichen Abständen d.
Da es sich um eine vergleichsweise einfache Rechenoperation handelt, kann auf äußerst simple Art und Weise die Genauigkeit eines gattungsgemäßen Weggebers verbessert werden.
Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei werden gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen und gleichen Bauteilbezeichnungen versehen. Weiterhin können auch einzelne Merkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen für sich genommen eigenständige erfinderische oder erfindungsgemäße Lösungen darstellen.
Es zeigen:
1 einen Weggeber, dessen Signal gemäß der vorliegenden Erfindung ausgewertet werden kann;
2 den Verlauf der erzeugten Magnetfeldkomponenten in Abhängigkeit von der Position des Permanentmagneten sowie den daraus berechneten nicht-korrigierten Winkel α;
3 die durch den Permanentmagneten erzeugten Feldkomponenten in y- und z-Richtung in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen dem Permanentmagneten und dem Magnetfeldsensor;
4 den Winkel α als Funktion der Position des Permanentmagneten für verschiedene Abstände d;
5 den relativen Fehler in Abhängigkeit von der Distanz zwischen dem Permanentmagneten und dem Magnetfeldsensor;
6 die Erläuterung der Berechnungsvorschrift für die erfindungsgemäße Korrektur;
7 den Verlauf des korrigierten Winkels α in Abhängigkeit von der Distanz zwischen dem Permanentmagneten und dem Magnetfeldsensor;
8 den relativen Fehler in Abhängigkeit von der Position für unterschiedliche Distanzen;
9 eine vergrößerte Darstellung der beiden Kurven aus 8;
10 den Verlauf der gemessenen und der korrigierten Magnetfeldkomponenten in Abhängigkeit von der Position;
11 den Verlauf der parallel zur Positionsänderung verlaufenden Magnetfeldkomponente und ihrer ersten Ableitung;
12 eine Weggeberanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
13 eine Weggeberanordnung gemäß einer dritten Ausführungsform;
14 eine Weggeberanordnung gemäß einer vierten Ausführungsform;
15 eine Darstellung der Kennlinien bei Abstandsvariation zwischen Magnet und Sensor für die herkömmliche Berechnungsvorschrift;
16 den Verlauf der Kennlinien für die Anordnung gemäß 1 bei Verwendung der erfindungsgemäßen Korrektur.
Die Erfindung soll nachfolgend zunächst mit Bezug auf die 6 und die 1 näher erläutert werden.
Eine Weggeberanordnung gemäß einer ersten Ausführungsform ist in 1 gezeigt, Dabei ist ein Hallsensor 100 ortsfest montiert, während ein Permanentmagnet 102 linear beweglich mit Bezug auf den Hallsensor 100 gelagert ist. Dabei ist der Permanentmagnet 102 so gepolt, dass seine Nord/Süd-Achse parallel zu der Bewegungsrichtung orientiert ist. Grundsätzlich lassen sich die Prinzipien der vorliegenden Erfindung aber auch für Anordnungen anwenden, bei denen der Permanentmagnet 102 so gepolt ist, dass seine Nord/Süd-Achse quer zur Bewegungsrichtung verläuft. Der Permanentmagnet 102 kann aus der in 1 gezeigten Nulllage heraus in zwei Richtungen um beispielsweise ca. 25 mm verschoben werden. Dabei detektiert der Hallsensor 100 mindestens zwei orthogonale Magnetfeldkomponenten – eine, die entlang der Bewegungslinie verläuft, und eine, die quer dazu verläuft. Die vektorielle Addition der beiden Komponenten liefert den Betrag der Magnetfeldes |B|. Der Winkel α ist als derjenige Winkel definiert, der von dem Gesamtmagnetfeldvektor |B| mit der Senkrechten zur Bewegungsrichtung eingeschlossen wird.
Wie bereits erwähnt, berechnet sich der Winkel α aus den Magnetfeldkomponenten entlang bzw. quer zu der Bewegungsrichtung gemäß Gleichung (1): α = arctan( Bz / By) (1)
Selbstverständlich lassen sich die erfindungsgemäßen Prinzipien auch auf andere Magnetfeldquellen, z. B. Elektromagnete, und auf andere Magnetfeldsensoren, wie magnetoresistive Sensoren oder induktive Sensoren, übertragen.
6 zeigt die Messsignale, die in Abhängigkeit von der Position des Permanentmagneten 102 von im Magnetfeldsensor, hier einem Hallsensor 100, gemessen werden. Dies sind zum Einen die Werte des Magnetfeldes entlang der Bewegungsrichtung Bz und zum Anderen die Werte des Magnetfeldes quer zur Bewegungsrichtung By. Selbstverständlich können auch die orthogonal zu By verlaufenden Werte Bx für die Berechnung verwendet werden.
Erfindungsgemäß wird nun als Messsignal nicht der Arcustangens des Quotienten Bz zu By gemäß Gleichung (1) verwendet, sondern die Magnetfeldkomponente Bz, die entlang der Bewegungsrichtung verläuft wird mittels eines Offsetwertes korrigiert. Dieser Offset führt zu einer Steigungsangleichung. Es ergibt sich für die Berechnung des Winkel α die folgende Gleichung (2): α_OS = arctan( Bz+OS / By)(2)
Die korrigierte Bz- + OS-Kurve ist in 6 mit dem Bezugszeichen 110 versehen.
Betrachtet man nun in 7 den Kurvenverlauf des korrigierten Winkels α_OS für verschiedene Distanzen d, so erkennt man, dass der Verlauf der Kurve wesentlich weniger abhängig ist von einer Variation der Distanz d, die hier als Parameter für die Kurvenschar eingetragen ist.
Das bedeutet, mit der erfindungsgemäßen Lösung können zum Einen Einbautoleranzen aufgefangen werden, zum Anderen aber auch Einflüsse durch Vibrationen vermieden werden.
Die Kurven der 8 und 9 zeigen die entsprechenden relativen Fehler des Winkels α_OS für d = 7 mm im Vergleich zu d = 6,5 mm (die Kurve 118 bezeichnet den relativen Fehler von α_OS_7,0 mm – α_OS_6,5 mm) sowie für d = 6,5 mm und d = 5,5 mm (die Kurve 120 bezeichnet den relativen Fehler von α_OS_6,5 mm – α_OS_5,5 mm) jeweils bezogen auf den höheren Wert.
Im Vergleich zu den Kurven der 5 ist hier der Einfluss des Abstandes d auf das Messsignal wesentlich geringer. Es lässt sich zeigen, dass eine Abstandsvariation von 1 mm zu weniger als 0,3% Abweichung führt und auch eine Abstandsvariation von 1,5 mm zu weniger als 0,3% Abweichung.
Durch die erfindungsgemäße Korrektur wird die Abstandsabhängigkeit des Ausgangssignals auf etwa 1/8 gegenüber der unkorrigierten Auswertung reduziert.
Der in 6 verwendete Korrekturwert beträgt OS = 14,7 mT. Die rechnerische Bestimmung dieses Wertes soll nachfolgend mit Bezug auf die 10 und 11 genauer erläutert werden.
In 10 sind die Verläufe für die orthogonalen Magnetfeldkomponenten By und Bz eingetragen, 11 zeigt die Kurve Bz in Abhängigkeit von der Position des Permanentmagneten 102 sowie die Ableitung der Feldkomponente entlang der Bewegung nach der Position x. Es lässt sich zeigen, dass das Optimum für den Term OS dann erreicht wird, wenn der Wendepunkt von Bz gleich Null ist, d. h., wenn die zweite Ableitung Null ist oder die Steigung der gezeigten Kurve 112 waagerecht ist.
Aus der Differenz zwischen dem Maximalwert für Bz und dem Wert an der Stelle d²Bz/dz² 0 ergibt sich für das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel ein Offsetwert von OS = 14,7 mT.
Dieser Offsetwert muss aber nicht zwangsläufig rechnerisch zu der Feldkomponente hinzuaddiert werde, sondern kann auch physikalisch durch einen weiteren Hilfsmagneten 114 realisiert werden, da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren stets ein konstanter Faktor addiert wird.
Der Hilfsmagnet 114 kann dabei in einer Ebene angeordnet sein, die dieselbe Distanz d von dem beweglichen Permanentmagneten hat wie der Hallsensor 100 (siehe 12 und 13). Durch den Hilfsmagneten 114 wird eine Magnetfeldkomponente in Bewegungsrichtung Bz_OS erzeugt, die für die erforderliche Korrektur gemäß Gleichung (2) sorgt.
Alternativ kann der Hilfsmagnet 114 aber auch auf der Rückseite eines Schaltungsträgers, beispielsweise eines Printed Circuit Board, PCB, 116 montiert sein, auf dessen anderer Seite der Hallsensor 100 aufgebaut ist. Diese Ausführungsform ist in 14 skizziert.
Die Hardware-Lösung unter Verwendung eines Hilfsmagneten 114 hat den Vorteil, dass die Berechnungsvorschrift unverändert gemäß Gleichung (1) erfolgen kann, aber dennoch die verbesserte Genauigkeit erreicht wird.
Der vorteilhafte Effekt der erfindungsgemäßen Lösung lässt sich unmittelbar durch einen Vergleich der 15 und 16 gezeigt.
In 15 ist das Ausgangssignal des Sensors abhängig von der Verschiebung des Permanentmagneten für verschiedene Distanzen d zwischen dem Magneten und dem Sensor als Parameter gezeigt. Deutlich erkennbar sind die unterschiedlichen Steigungswerte in Abhängigkeit von der Abstandvariation. Berechnet man dagegen wie oben mit Bezug auf 11 beschrieben den Differenzbetrag zwischen dem Maximum der entsprechenden Magnetfeldkomponente und dem Wert im Wendepunkt, erhält man einen Offset von 14,7 mT. Verwendet man anstelle der unkorrigierten Magnetfeldkomponente für die Arcustangensberechnung den um den Wert 14,7 mT korrigierten Wert, so ergibt sich die Kurvenschar der 16 im Vergleich zu der stark abstandsabhängigen Kennlinienschar der 15.

Bei einer Variation der Distanz d ist in 16 keinerlei Kennlinienabweichung in Abhängigkeit von dem Abstand d zwischen dem Permanentmagneten und dem Hallsensor als Parameter mehr feststellbar und der Steigungsfehler ist gegenüber dem Messrauschen nicht mehr erkennbar. BEZUGSZEICHEN

100	Hallsensor
102	Permanentmagnet
104	Kurvenverlauf α_lin
106	Kurvenverlauf α_7,0 mm – α_6,5 mm
108	Kurvenverlauf α_6,5 mm – α_5,5 mm
110	Kurvenverlauf Bz + OS
112	Kurvenverlauf α_OS
114	Hilfsmagnet
116	Schaltungsträger (PCB)
118	Kurvenverlauf α_OS_7,0 mm – α_OS_6,5 mm
120	Kurvenverlauf α_OS_6,5 mm – α_OS_5,5 mm

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0979988 B1 [0007]
EP 2159546 A2 [0009]
EP 1243897 A1 [0010]

Claims

Verfahren zum berührungslosen Messen einer relativen Position einer ein Magnetfeld erzeugenden Magnetfeldquelle und eines Magnetfeldsensors in Bezug aufeinander, wobei die Magnetfeldquelle und der Magnetfeldsensor relativ zueinander beweglich sind, wobei der Magnetfeldsensor mindestens zwei Raumkomponenten des Magnetfeldes erfasst und aus den gemessenen Komponenten ein Positionssignal erzeugt wird, und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Berechnen des Positionssignals basierend auf einem Quotienten der beiden Magnetfeldkomponenten, vor dem Berechnen des Quotienten, Korrigieren derjenigen Magnetfeldkomponente, die entlang einer Bewegungsrichtung zwischen der Magnetfeldquelle und dem Magnetfeldsensor verläuft.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine lineare Relativbewegung zwischen der Magnetfeldquelle und dem Magnetfeldsensor vorgesehen ist und das Verfahren umfasst: Ermitteln mindestens eines ersten Messwertes für eine entlang der Relativbewegungsrichtung verlaufende Magnetfeldkomponente; Ermitteln mindestens eines zweiten Messwertes für eine quer zu der Relativbewegungsrichtung verlaufende Magnetfeldkomponente; Berechnen des Positionssignals aus dem Quotienten des um einen Korrekturterm korrigierten ersten Messwertes und des zweiten Messwertes.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Magnetfeldsensor einen zwei- oder dreidimensionalen Hall-Sensor umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Magnetfeldquelle mindestens einen Permanentmagneten umfasst.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die korrigierte Magnetfeldkomponente durch Addition eines konstanten Offset-Wertes zu der gemessenen Magnetfeldkomponente berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die korrigierte Magnetfeldkomponente durch Überlagerung eines durch einen Hilfsmagneten erzeugten Hilfsmagnetfeldes über das durch den Permanentmagneten erzeugte Magnetfeld gebildet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Wert der erforderlichen Korrektur durch die folgenden Schritte bestimmt wird: Ermitteln einer Kurve der Magnetfeldkomponente entlang der Bewegungsrichtung in Abhängigkeit von dem Positionswert; Berechnen einer zweiten Ableitung der Kurve nach dem Positionswert und Bestimmen einer Nullstelle der zweiten Ableitung; Subtrahieren des Funktionswertes der Kurve an der Nullstelle von dem Funktionswert an der Position des geringsten Abstands, um einen Offset-Wert zur Korrektur zu berechnen.
Weggeber zum berührungslosen Messen einer relativen Position einer ein Magnetfeld erzeugenden Magnetfeldquelle (102) und eines Magnetfeldsensors (100) in Bezug aufeinander, wobei die Magnetfeldquelle (102) und der Magnetfeldsensor (100) relativ zueinander beweglich sind, wobei der Magnetfeldsensor (100) so ausgebildet ist, dass er mindestens zwei Raumkomponenten (Bz, By) des Magnetfeldes erfasst und aus den gemessenen Komponenten ein Positionssignal basierend auf einem Quotienten der beiden Magnetfeldkomponenten erzeugt, wobei der Weggeber weiterhin eine Korrektureinheit aufweist, die vor dem Berechnen des Quotienten, den Wert derjenigen Magnetfeldkomponente korrigiert, die entlang einer Bewegungsrichtung (z) zwischen der Magnetfeldquelle (102) und dem Magnetfeldsensor (100) verläuft.
Weggeber nach Anspruch 8, wobei die Korrektureinheit eine Berechnungseinheit zum rechnerischen Addieren eines konstanten Korrekturfaktors (OS) umfasst.
Weggeber nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Korrektureinheit mindestens einen Hilfsmagneten (114) umfasst, dessen Magnetfeld dem Magnetfeld der Magnetfeldquelle (102) so überlagert ist, dass der Wert derjenigen Magnetfeldkomponente, die entlang einer Bewegungsrichtung zwischen der Magnetfeldquelle und dem Magnetfeldsensor verläuft, um einen konstanten Korrekturfaktor korrigiert wird.
Weggeber nach Anspruch 10, wobei der mindestens eine Hilfsmagnet (114) bezüglich des Magnetfeldsensors (100) ortsfest angeordnet ist.
Weggeber nach Anspruch 11, wobei der mindestens eine Hilfsmagnet auf einem gemeinsamen Schaltungsträger (116) mit dem Magnetfeldsensor (100) montiert ist.
Weggeber nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei der Magnetfeldsensor (100) einen zwei- oder dreidimensionalen Hall-Sensor umfasst.
Weggeber nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Magnetfeldquelle (102) mindestens einen Permanentmagneten umfasst.
Weggeber nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei die Magnetfeldquelle (102) ein Magnetfeld erzeugt, das rotationssymmetrisch bezüglich einer Achse ist, die durch eine lineare Relativbewegung zwischen der Magnetfeldquelle und dem Magnetfeldsensor definiert ist.