DE102013212985A1

DE102013212985A1 - Positionserfassungsvorrichtung und Herstellverfahren einer Positionserfassungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102013212985A1
Application number: DE102013212985.8A
Authority: DE
Inventors: Takamitsu Kubota; Akitoshi Mizutani; Yoshiyuki Kono
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2012-07-05
Filing date: 2013-07-03
Publication date: 2014-01-09
Also published as: US9322888B2; JP5692607B2; JP2014013217A; CN103528496A; CN103528496B; US20140012537A1

Abstract

Eine Positionserfassungsvorrichtung umfasst einen Magnetgenerator (20, 21) einen Magnetdetektor (11), einen Speicher (13) und eine Drehwinkelberechnungseinrichtung (12). Die Drehwinkelberechnungseinrichtung berechnet einen relativen Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors basierend auf einer Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor und einem Beziehungsausdruck: θ = sin–1((VH – c)/V0) – b. In dem Beziehungsausdruck ist der relative Drehwinkel als θ definiert, die Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor als VH definiert, ein wahrer maximaler Wert der Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor als V0 definiert, ein erster wahrer Korrekturwert als b definiert, und ein zweiter wahrer Korrekturwert als c definiert.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Positionserfassungsvorrichtung und ein Herstellverfahren dafür.
HINTERGRUND
In einer herkömmlichen Positionserfassungsvorrichtung ist ein magnetisches Element bzw. Magnetelement, wie etwa ein Permanentmagnet, oder ein magnetisches Erfassungselement bzw. Magneterfassungselement, wie etwa ein Hall-Effekt-Element, an einem Zielobjekt bereitgestellt. Wenn das Zielobjekt, dessen Drehwinkel zu erfassen ist, zu rotieren beginnt, erfasst das magnetische Erfassungselement eine magnetische Flussdichte, um den Drehwinkel des Zielobjekts zu erfassen. Beispielsweise ist in einer in der JP 3491577 B2 (entsprechend der US 6498479 B1 ) offenbarten Positionserfassungsvorrichtung ein Magnet an einer Welle bereitgestellt, deren Drehwinkel zu erfassen ist. Die Welle wird ebenso als ein Zielobjekt bezeichnet. Wenn eine Ausgangsspannung von einem Hall-Effekt-Element als VH (Einheit: Volt) definiert ist, und ein Maximalwert der Ausgangsspannung von dem Hall-Effekt-Element als V₀ (Einheit: Volt) definiert ist, wird der Drehwinkel θ (Einheit: Grad) der Welle durch den folgenden Ausdruck 1 berechnet. θ = sin^–1(VH/V₀) Ausdruck 1
In der vorstehenden Positionserfassungsvorrichtung kann während eines Montageprozesses der Magnet und das Hall-Effekt-Element von vorbestimmten Positionen verschoben werden, und ein Positionsversatz kann zwischen dem Hall-Effekt-Element und dem Magneten erzeugt werden. Daher kann eine Genauigkeit des durch Ausdruck 1 berechneten Drehwinkels θ herabgesetzt werden. Um die Positionen des Magneten und des Hall-Effekt-Elements zu korrigieren, kann ein Positionsinspektionsprozess zu dem Montageprozess hinzugefügt werden. Jedoch wird die Anzahl von Prozessen erhöht, wenn der Positionsinspektionsprozess hinzugefügt wird.
ZUSAMMENFASSUNG
In Anbetracht der vorstehenden Schwierigkeiten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Positionserfassungsvorrichtung bereitzustellen, in der eine Erfassungsgenauigkeit eines Drehwinkels eines Zielobjekts mit einer geringeren Anzahl von Herstellprozessen verbessert wird.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Positionserfassungsvorrichtung einen Magnetdetektor, einen Speicher und eine Drehwinkelberechnungseinrichtung. Der Magnetdetektor gibt eine Spannung entsprechend einer Änderung einer magnetischen Flussdichte, die durch eine relative Rotationsbewegung zwischen dem Magnetdetektor und dem Magnetgenerator erzeugt wird, aus. Der Speicher speichert einen Beziehungsausdruck, der eine Beziehung zwischen einem relativen Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors und der Ausgangsspannung von dem Magnetdetektor angibt. Die Drehwinkelberechnungseinrichtung ist elektrisch mit dem Magnetdetektor und dem Speicher gekoppelt, und berechnet den relativen Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors basierend auf der von dem Magnetdetektor und dem in dem Speicher gespeicherten Beziehungsausdruck. Wenn der relative Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors als θ definiert ist, ist die Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor entsprechend dem relativen Drehwinkel θ als VH definiert, ein wahrer Maximalwert der Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor ist als V₀ definiert, ein erster wahrer Korrekturwert, der einen Positionsversatz des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors in einer Drehrichtung der relativen Drehbewegung korrigiert, ist als b definiert, und ein zweiter wahrer Korrekturwert, der einen Positionsversatz des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors in einer Richtung senkrecht zu der Drehrichtung, ist als c definiert, und der relative Drehwinkel wird durch dem in dem Speicher gespeicherten Beziehungsausdruck berechnet. Der Beziehungsausdruck ist durch den nachstehend gezeigten Ausdruck 2 angegeben. Ausdruck 2 wird aus dem nachfolgenden Ausdruck 3, der eine Beziehung zwischen der Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor und dem relativen Drehwinkel angibt, konvertiert. θ = sin^–1((VH – c)/V₀) – b Ausdruck 2 VH = V₀ × sin (θ + b) + c Ausdruck 3
Der wahre Maximalwert, der erste wahre Korrekturwert und der zweite wahre Korrekturwert werden durch die Drehwinkelberechnungseinrichtung basierend auf einem ersten relativen Drehwinkel, einer ersten Spannung, einer zweiten relativen Drehung, einer zweiten definierten Spannung und einem dritten relativen Drehwinkel berechnet. Der Magnetdetektor gibt die erste Spannung aus, wenn der relative Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors gleich dem ersten relativen Drehwinkel ist. Der Magnetdetektor gibt die zweite Spannung aus, wenn der relative Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors gleich dem zweiten relativen Drehwinkel ist. Der Magnetdetektor gibt die Spannung mit einem Wert von Null aus, wenn der relative Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors gleich dem dritten relativen Drehwinkel ist.
Mit der vorstehenden Vorrichtung wird eine Erfassungsgenauigkeit eines Drehwinkels eines Zielobjekts durch Berechnen des Drehwinkels unter Berücksichtigung eines während eines Herstellprozesses erzeugten Positionsversatzes verbessert.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Herstellverfahren der Positionserfassungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt eine Montage des Magnetdetektors und des Magnetgenerators, sodass der Magnetgenerator bezüglich des Magnetdetektors auf eine relative Weise drehbar beweglich ist, wobei der Magnetdetektor die Spannung entsprechend dem relativen Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors ausgibt, ein Messen der Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor als die erste Spannung, wenn der relative Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors gleich dem ersten relativen Drehwinkel ist, ein Messen der Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor als die zweite Spannung, wenn der relative Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors gleich dem zweiten relativen Drehwinkel ist, ein Berechnen des dritten relativen Drehwinkels, bei dem die Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor einen Wert von Null aufweist, durch Substituieren des ersten relativen Drehwinkels, der ersten Spannung, des zweiten relativen Drehwinkels und der zweiten Spannung, in einen Ausdruck: VH = α × θ + β, in dem α einen ersten konstanten Wert angibt und β einen zweiten konstanten Wert angibt, ein Berechnen des wahren Maximalwerts, des ersten wahren Korrekturwerts b und des zweiten wahren Korrekturwerts c, die unbekannte Werte sind, durch Substituieren des ersten relativen Drehwinkels der ersten Spannung, des zweiten relativen Drehwinkels, der zweiten Spannung und des dritten relativen Drehwinkels in dem Beziehungsausdruck, ein Substituieren des wahren Maximalwerts, des ersten wahren Korrekturwerts und des zweiten wahren Korrekturwerts, die berechnet werden, in den Beziehungsausdruck, und ein Speichern des Beziehungsausdrucks in dem Speicher.
Mit dem vorstehenden Verfahren wird eine Erfassungsgenauigkeit des Drehwinkels des Zielobjekts durch Berechnen des Drehwinkels unter Berücksichtigung eines bei einem Herstellprozess erzeugten Positionsversatzes verbessert, und die Anzahl von Herstellprozessen wird reduziert, ohne eine Positionsinspektion durchzuführen.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Herstellverfahren der Positionserfassungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt eine Montage des Magnetdetektors und des Magnetgenerators, sodass der Magnetgenerator bezüglich des Magnetdetektors auf eine relative Weise drehbar beweglich ist, wobei der Magnetdetektor die Spannung entsprechend dem relativen Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors ausgibt, ein Messen der Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor als die erste Spannung, wenn der relative Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors gleich dem ersten relativen Drehwinkel ist, ein Messen der Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor als die zweite Spannung, wenn der relative Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors gleich dem zweiten relativen Drehwinkel ist, ein Berechnen des dritten relativen Drehwinkels, bei dem die Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor einen Wert von Null aufweist, durch Substituieren des ersten relativen Drehwinkels, der ersten Spannung, des zweiten relativen Drehwinkels und der zweiten Spannung in einen Ausdruck: VH = FV1 × sin (θ + b1), in dem FV1 eine erste vorläufige Maximalspannung angibt und b1 einen ersten vorläufigen Korrekturwert angibt, ein Berechnen des wahren Maximalwerts, des ersten wahren Korrekturwerts und des zweiten wahren Korrekturwerts, die unbekannte Werte sind, durch Substituieren des ersten relativen Drehwinkels, der ersten Spannung, des zweiten relativen Drehwinkels, der zweiten Spannung und des dritten relativen Drehwinkels in dem Beziehungsausdruck, ein Substituieren des wahren Maximalwerts des ersten wahren Korrekturwerts und des zweiten wahren Korrekturwerts, die berechnet werden, in den Beziehungsausdruck, und Speichern des Beziehungsausdrucks in dem Speicher.
Mit dem vorstehenden Verfahren wird eine Erfassungsgenauigkeit des Drehwinkels des Zielobjekts durch Berechnen des Drehwinkels unter Berücksichtigung eines bei einem Montageprozess erzeugten Positionsversatz verbessert, und die Anzahl von Herstellprozessen wird reduziert, ohne eine Positionsinspektion durchzuführen.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst ein Herstellverfahren der Positionserfassungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt eine Montage des Magnetdetektors des Magnetgenerators, sodass der Magnetgenerator bezüglich des Magnetdetektors auf eine relative Weise drehbar beweglich ist, wobei der Magnetdetektor die Spannung entsprechend dem relativen Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors ausgibt, ein Messen der Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor als die erste Spannung, wenn der relative Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors gleich dem ersten relativen Drehwinkel ist, ein Messen der Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor als die zweite Spannung, wenn der relative Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors gleich dem zweiten relativen Drehwinkel ist, ein Berechnen des dritten relativen Drehwinkels, bei dem die Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor einen Wert von Null aufweist, durch Substituieren des ersten relativen Drehwinkels, der ersten Spannung, des zweiten relativen Drehwinkels und der zweiten Spannung in einen Ausdruck: VH = FV2 × sin + θ + c1, in dem FV2 eine zweite vorläufige Maximalspannung angibt, und c1 einen zweiten vorläufigen Korrekturwert angibt, ein Berechnen des wahren Maximalwerts, des ersten wahren Korrekturwerts und des zweiten wahren Korrekturwerts, die unbekannt sind, durch Substituieren des ersten relativen Drehwinkels, der ersten Spannung des zweiten relativen Drehwinkels, der zweiten Spannung und des dritten relativen Drehwinkels in den Beziehungsausdruck, ein Substituieren des wahren Maximalwerts, des ersten wahren Korrekturwerts und des zweiten wahren Korrekturwerts, die berechnet werden, in den Beziehungsausdruck, und ein Speichern des Beziehungsausdrucks in dem Speicher.
Mit dem vorstehenden Verfahren wird eine Erfassungsgenauigkeit des Drehwinkels des Zielobjekts durch Berechnen des Drehwinkels unter Berücksichtigung eines bei einem Montageprozess erzeugten Positionsversatz verbessert, und die Anzahl von Herstellprozessen wird reduziert, ohne eine Positionsinspektion durchzuführen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorstehend und weiteren Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung mit Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen besser ersichtlich. In den Zeichnungen gilt:
1 ist ein Diagramm, das eine elektronisch gesteuerte Drossel zeigt, in der eine Positionserfassungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung angewendet wird;
2 ist ein Diagramm, das die Positionserfassungsvorrichtung aus der Sicht einer Linie II-II in 1 zeigt;
3 ist ein Schaltungsdiagramm, das eine Konfiguration der Positionserfassungsvorrichtung zeigt;
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Herstellprozess einer Positionserfassungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt;
5 ist ein Diagramm, das ein Berechnungsverfahren eines Drehwinkels zeigt, das durch die Positionserfassungsvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird;
6 ist ein Flussdiagramm, das einen Herstellprozess einer Positionserfassungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
7 ist ein Flussdiagramm, das einen Herstellprozess einer Positionserfassungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung zeigt.
DETAILLILERTE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Im Nachfolgenden wird eine Positionserfassungsvorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung mit Bezugnahme auf 1 bis 5 beschrieben. Die Positionserfassungsvorrichtung 1 gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel wird beispielsweise in einer elektronisch gesteuerten Drossel 9 verwendet, die eine Luftmenge steuert, die in einen Zylinder einer Brennkraftmaschine eintritt. Wie in 1 gezeigt ist, umfasst die elektronisch gesteuerte Drossel 9 ein Gehäuse 2 und eine Lufteinlasspassage 3, durch die die Luft in die Brennkraftmaschine eintritt. Nachstehend wird die elektronisch gesteuerte Drossel 9 zur Vereinfachung als Drossel 9 bezeichnet. Die Drossel 9 umfasst weiterhin ein Ventil 4 und eine Ventilwelle 5. Das Ventil 4 weist eine kreisförmige Plattenform auf, und ist in der Einlassluftpassage 3 angeordnet. In dem Ventil 4 ist die Ventilwelle 5 eingebaut. Beide Enden der Ventilwelle 5 sind drehbar durch das Gehäuse 2 gelagert. Mit dieser Konfiguration ist das Ventil 4 mit der Ventilwelle 5 als eine Drehachse drehbar.
Die Positionserfassungsvorrichtung 1 umfasst Permanentmagneten 20, 21 und eine integrierte Hall-Schaltung (IC) 10, die ein Hall-Effekt-Element umfasst und als ein Magnetsensor funktioniert. Die Permanentmagnete 20, 21 funktionieren als Magnetgenerator. Die Permanentmagnete 20, 21 werden an einem Ende der Ventilwelle 5 über ein Joch 30 mit einer zylindrischen Form bereitgestellt. Die Permanentmagnete 20, 21 sind an einer Innenfläche des Jochs 30 angeordnet. Weiterhin ist der Permanentmagnet 20 um 180 Grad entgegengesetzt des Permanentmagneten 21 in einer Radialrichtung des Jochs 30 angeordnet. In 2 ist ein durch die beiden Permanentmagnete 20, 21 erzeugter magnetischer Fluss durch Pfeile B gezeigt. Der magnetische Fluss verläuft in eine Richtung in etwa senkrecht zu der Drehachse O des Jochs 30.
Der Hall-IC 10 ist benachbart zu einem Mittelpunkt einer imaginären Linie, die den Permanentmagneten 20 und den Permanentmagneten 21 verbindet, angeordnet. Der Hall-IC 10 ist an einer Basis 7 fixiert, die an einer Außenfläche des Gehäuses 2 angeordnet ist.
Wie in 3 gezeigt ist, ist der Hall-IC 10 ein integrierter Chip, in dem das Hall-Effekt-Element 11 ein Analog-zu-Digital-Wandler (ADC) 14, ein Digitalsignalprozessor (DSP) 12, ein Digital-zu-Analog-Wandler (DAC) 15 und ein Speicher 13 integriert sind. Das Hall-Element 11 funktioniert als ein Magnetdetektor, der DSP 12 funktioniert als eine Drehwinkelberechnungseinrichtung und der Speicher 13 funktioniert als ein Speicher. Der Hall-IC 10 ist derart angeordnet, dass eine Fläche des Hall-Effekt-Elements 11, durch die der magnetische Fluss verläuft, an einer Drehachse des Jochs 30 angeordnet ist. Weil die Fläche des Hall-Effekt-Elements 11 für den magnetischen Fluss empfindlich ist, wird die Oberfläche ebenso als eine magnetempfindliche Oberfläche bezeichnet.
Das Hall-Effekt-Element 11 besteht aus einem Halbleiterfilm. Das Hall-Effekt-Element 11 gibt ein analoges Signal entsprechend einer Änderung einer Dichte des zwischen den Permanentmagneten 20, 21 erzeugten magnetischen Fluss aus.
Der ADC 14 wandelt die analoge Signalausgabe von dem Hall-Effekt-Element 11 in ein digitales Signal um. Der DSP 12 berechnet einen relativen Drehwinkel der Permanentmagnete 20, 21 bezüglich des Hall-Effekt-Elements 11. Der DAC 15 wandelt die digitale Signalausgabe von dem DSP 12 in ein analoges Signal um.
Der Speicher 13 kann durch einen Lesespeicher oder einen Schreib-Lese-Speicher bereitgestellt sein. Der DSP 12 speichert weiterhin einen Beziehungsausdruck zwischen dem Ausgangssignal, das ein Spannungssignal ist, von dem Hall-Effekt-Element 11 und dem relativen Drehwinkel der Permanentmagnete 20, 21. Der Beziehungsausdruck wird später detailliert beschrieben.
In der Drossel 9 führen die Permanentmagnete 20, 21, wenn sich die Ventilwelle 5 dreht, relative Drehbewegungen bezüglich des Hall-Effekt-Elements 11 durch. Der Hall-IC 10 gibt das Spannungssignal entsprechend der Dichte des magnetischen Flusses, der durch die magnetempfindliche Oberfläche des Hall-Effekt-Elements 11 verläuft, aus. Die Drossel 9 ist mit einer (nicht gezeigten) externen elektronischen Steuervorrichtung gekoppelt, durch die die Drossel 9 gesteuert wird. Die externe elektronische Steuervorrichtung führt einen Motor 6, der das Ventil 4 antreibt, einen Strom zu, sodass ein Öffnungsgrad des Ventils 4 gleich einem Soll-Öffnungsgrad wird. Der Öffnungsgrad bzw. der Öffnungsumfang des Ventils 4 wird basierend auf der Spannungssignalausgabe von dem Hall-IC 10 berechnet, und der Soll-Öffnungsgrad wird entsprechend eines Bewegungszustands der Brennkraftmaschine eingestellt. Der Öffnungsgrad des Ventils 4 wird durch den Motor 6 gesteuert, sodass die in die Brennkraftmaschine eintretende Luftmenge gesteuert wird.
Im Nachfolgenden wird ein Herstellverfahren der Positionserfassungsvorrichtung 1 gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel mit Bezugnahme auf 4 beschrieben.
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Herstellprozess der Positionserfassungsvorrichtung 1 gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel zeigt. In S101 wird der Hall-IC 10 an die Basis 7 entlang der Drehachse des Jochs 30 montiert. Der Hall-IC 10 ist derart angeordnet, dass eine erste Seite und eine zweite Seite des Hall-Effekt-Elements 11 den entsprechenden Permanentmagneten 20, 21 gegenüberstehen. Wie vorstehend beschrieben sind die Permanentmagnete 20, 21 an der Innenfläche des Jochs 30 angeordnet.
In S102 misst der DSP 12 eine erste Spannung VH1 (Einheit: Volt) und eine zweite Spannung VH2 (Einheit: Volt), die von dem Hall-Effekt-Element 11 ausgegeben werden. Die erste Spannung VH1 entspricht einem ersten relativen Drehwinkel θ1 (Einheit: Grad) des Permanentmagneten 20 bezüglich des Hall-Effekt-Elements 11, und die zweite Spannung VH2 entspricht einem zweiten relativen Drehwinkel θ2 (Einheit: Grad) des Permanentmagneten 21 bezüglich des Hall-Effekt-Elements 11. Insbesondere werden die erste Spannung VH1 und die zweite Spannung VH2 gemessen, wenn das Joch 30 vorläufig angeordnet ist, sodass der relative Drehwinkel des Permanentmagneten 20 bezüglich des Hall-Effekt-Elements 11 auf den ersten relativen Drehwinkel θ1 eingestellt ist, und der relative Drehwinkel des Permanentmagneten 21 bezüglich des Hall-Effekt-Elements 11 wird auf dem zweiten relativen Drehwinkel θ2 eingestellt. Anschließend misst der DSP 12 die erste Spannung VH1 und die zweite Spannung VH2, die von dem Hall-Effekt-Element 11 ausgegeben werden und durch den ADC 14 gewandelt werden.
In S103 werden die erste Spannung VH1 entsprechend dem ersten relativen Drehwinkel θ1 und die zweite Spannung VH2 entsprechend dem zweiten relativen Drehwinkel θ2 in den folgenden Ausdruck substituiert. In Ausdruck 4 bezeichnet Alpha (α), der ebenso als ein erster konstanter Wert bezeichnet wird, eine Steigung einer geraden Linie an, und Beta (β), das ebenso als ein zweiter konstanter Wert bezeichnet wird, gibt x-Schnittpunkt der geraden Linie an. Ausdruck 5 wird erhalten, wenn die erste Spannung VH1 und der erste relative Drehwinkel θ1 in Ausdruck 4 substituiert werden. Ausdruck 6 wird erhalten, wenn die zweite Spannung VH2 und der zweite relative Drehwinkel θ2 in Ausdruck 4 substituiert werden. VH = α × θ + β Ausdruck 4 VH1 = α × θ1 + β Ausdruck 5 VH2= α × θ2 + β Ausdruck 6
Der nachfolgende Ausdruck 7 bezeichnet eine Beziehung zwischen der Ausgangsspannung VH des Hall-Effekt-Elements 11 und dem relativen Drehwinkel θ der Permanentmagneten 20, 21 bezüglich des Hall-Effekt-Elements 11. Wie in 5 gezeigt ist, gibt Ausdruck 4 eine gerade Linie an, die durch zwei Punkte auf einem Grafen verläuft, die Ausdruck 7 entspricht. In Ausdruck 4 wird, wenn eine Steigung der geraden Linie einen Wert von α aufweist, und der relative Drehwinkel θ einen Wert von Null aufweist, ein Wert der Ausgangsspannung VH als der Schnittpunkt β definiert. In 5 wird ein Grad, der die Beziehung zwischen der Ausgangsspannung VH und dem Drehwinkel θ zeigt, die durch Ausdruck 7 definiert ist, durch eine strichgepunktete Linie veranschaulicht. 5 zeigt weiterhin einen wahren Maximalwert V₀ (Einheit: Volt) der Ausgangsspannung VH, einen ersten waren Korrekturwert b (Einheit: Grad) und einen zweiten wahren Korrekturwert c (Einheit: Volt). Ausdruck 7 wird aus Ausdruck 12 konvertiert, der später beschrieben wird. VH = V₀ × sin (θ + b) + c Ausdruck 7
Der wahre Maximalwert V₀ ist ein Maximalwert der Ausgangsspannung VH von dem Hall-Effekt-Element 11, wenn die Permanentmagneten 20, 21 keine Positionsversatze bezüglich des Hall-Effekt-Elements 11 in einer Umfangsrichtung des Jochs 30 und in der Radialrichtung des Jochs 30 aufweisen. Nachstehend wird die Umfangsrichtung des Jochs 30, die gleich einer Drehrichtung der relativen Drehbewegung zwischen dem Permanentmagneten 20, 21 und dem Hall-Effekt-Element 11 ist, als eine Umfangsrichtung bezeichnet. Die Radialrichtung des Jochs 30, die senkrecht zu der Drehrichtung der relativen Drehbewegung verläuft, wird als eine Radialrichtung bezeichnet. Weiterhin ist der erste wahre Korrekturwert b ein Wert, der einen Positionsversatz der Permanentmagneten 20, 21 bezüglich des Hall-Effekt-Elements 11 in der Umfangsrichtung korrigiert. Insbesondere gibt der erste wahre Korrekturwert b eine Steigung einer Linie, die einen Mittelpunkt des Permanentmagneten 20 und einen Mittelpunkt des Permanentmagneten 21 bezüglich der magnetempfindlichen Oberfläche des Hall-Effekt-Elements 11 verbindet, an. Weiterhin ist der zweite wahre Korrekturwert c ein Wert, der einen Positionsversatz der Permanentmagneten 20, 21 bezüglich des Hall-Effekt-Elements 11 in der Radialrichtung korrigiert. Insbesondere gibt der zweite wahre Korrekturwert c eine Distanz von einer Drehachse der Permanentmagneten 20, 21 zu einem Zentrum des Hall-Effekt-Elements 11 an. Das heißt, dass der zweite wahre Korrekturwert c eine Distanz zwischen der Drehachse des Jochs 30 zu dem Zentrum des Hall-Effekt-Elements 11 angibt. In S103 sind der wahre Maximalwert V₀, der erste wahre Korrekturwert b und der zweite wahre Korrekturwert c unbekannte Werte.
In S104 weist der DSP 12 in S103 berechnete Werte der Steigung α und dem Schnittpunkt θ zu. Anschließend berechnet der DSP 12 einen dritten relativen Drehwinkel θ3, bei dem die Ausgangsspannung VH einen Wert von Null einnimmt. Der dritte relative Drehwinkel θ3 wird durch den folgenden Ausdruck 8 berechnet.
In S105 substituiert der DSP 12 den ersten relativen Drehwinkel θ1 und die erste Spannung VH1 in Ausdruck 7, und erhält den folgenden Ausdruck 10. Weiterhin substituiert der DSP 12 den zweiten relativen Drehwinkel θ2 und die zweite Spannung VH2 in Ausdruck 7, und erhält den folgenden Ausdruck 11. Weiterhin substituiert der DSP 12 den dritten relativen Drehwinkel θ3 in Ausdruck 7, und erhält folgenden Ausdruck 9. Basierend auf Ausdruck 9, Ausdruck 10 und Ausdruck 11 berechnet der DSP 12 den wahren Maximalwert V₀, den ersten wahren Korrekturwert b und den zweiten wahren Korrekturwert c. 0 = V₀ × sin (θ3 + b) + c Ausdruck 9 VH1 = V₀ × sin (θ1 + b) + c Ausdruck 10 VH2 = V₀ × sin (θ2 + b) + c Ausdruck 11
In S106 erhält der DSP 12 den Beziehungssaudruck zwischen dem Drehwinkel θ der Permanentmagneten 20, 21 und der Ausgangsspannung VH von dem Hall-Effekt-Element 11 durch Substituieren des berechneten wahren Maximalwerts V₀, des berechneten ersten wahren Korrekturwerts b und des berechneten zweiten wahren Korrekturwerts c in Ausdruck 12. Anschließend speichert der DSP 12 Ausdruck 12, dessen unbekannte Werte V₀, b, c durch die in S105 berechnete Werte zugewiesen werden, in den Speicher 13. Nachstehend wird Ausdruck 12, dessen unbekannte Werte V₀, b, c durch die in S105 berechneten Werte zugewiesen sind, ebenso als Beziehungsausdruck 12 bezeichnet. θ = sin^–1((VH – c)/V₀) – b Ausdruck 12
Im Folgenden wird eine Operation der Positionserfassungsvorrichtung 1 beschrieben. In der Positionserfassungsvorrichtung 1 dreht sich das Joch 30 mit der Ventilwelle 5, wenn sich die Ventilwelle 5 des Ventils 4 dreht. Die Richtung des magnetischen Flusses, der durch die Permanentmagnete 20, 21, die an das Joch 30 montiert sind, erzeugt wird, ändert sich mit einer Drehbewegung der Ventilwelle 5. Daher ändert sich die Ausgangsspannung VH, die von dem Hall-Element 11 ausgegeben und durch den ADC 14 gewandelt wird, mit der Drehbewegung der Ventilwelle 5.
Der DSP 12 substituiert die Ausgangsspannung VH von dem Hall-Effekt-Element 11 in den Beziehungsausdruck (Ausdruck 12), und berechnet den Drehwinkel θ. Anschließend gibt der DSP 12 den Drehwinkel θ an eine (nicht gezeigte) externe Vorrichtung über den DAC 15 aus.
Die Positionserfassungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel berechnet den relativen Drehwinkel θ des Permanentmagneten 20, 21 bezüglich des Hall-Effekt-Elements 11 basierend auf dem Beziehungsausdruck (Ausdruck 12). Der Beziehungsausdruck gibt eine Beziehung zwischen dem relativen Drehwinkel θ und der Ausgangsspannung VH von dem Hall-Effekt-Element 11 unter Berücksichtigung des zwischen dem Permanentmagneten 20, 21 und dem Hall-Effekt-Element 11 erzeugten Positionsversatz an. Der zwischen dem Permanentmagnet 20, 21 und dem Hall-Effekt-Element 11 erzeugte Positionsversatz beeinflusst eine Genauigkeit des berechneten relativen Drehwinkels θ negativ. Wenn die Positionen des Permanentmagneten 20, 21 und des Hall-Effekt-Elements 11 in der Umfangsrichtung versetzt werden, wird der durch das Hall-Effekt-Element 11 erfasste Drehwinkel unterschiedlich von einem tatsächlichen Drehwinkel der Ventilwelle 5. Weiterhin, wenn die Positionen des Permanentmagneten 20, 21 und des Hall-Effekt-Elements 11 in der Radialrichtung versetzt werden, und die Ausgangsspannung des Hall-Effekt-Elements 11 Null beträgt, weist ein tatsächlicher Drehwinkel der Ventilwelle 5 einen sich von Null unterscheidenden Wert auf. Die Positionserfassungsvorrichtung 1 gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel korrigiert die Beziehung zwischen dem relativen Drehwinkel θ und der Ausgangsspannung VH mit dem ersten wahren Korrekturwert b und dem zweiten wahren Korrekturwert c. Daher wird in der Positionserfassungsvorrichtung 1 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Erfassungsgenauigkeit des Drehwinkels θ des Permanentmagneten 20, 21 bezüglich des Hall-Effekt-Elements 11 verbessert.
Weiterhin werden in der Positionserfassungsvorrichtung 1 gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel der wahre Maximalwert V₀, der erste wahre Korrekturwert b und der zweite wahre Korrekturwert c basierend auf der ersten Spannung VH1, der zweiten Spannung VH2, dem ersten relativen Drehwinkel θ1 und dem zweiten relativen Drehwinkel θ2 berechnet. Das heißt, in 5 wird eine Gerade-Linie-Annäherung durch Verwenden der beiden Punkte angewendet, die sich auf dem Graphen entsprechend Ausdruck 7 befinden und die entsprechenden Spannungen von VH1 und VH2 aufweisen. Anschließend werden der wahre Maximalwert V₀, der erste wahre Korrekturwert b und der zweiten wahre Korrekturwert c basierend auf den Erfassungsergebnissen der beiden Punkte auf dem Graden entsprechend Ausdruck 7 berechnet. Mit dieser Konfiguration wird die Erfassungsgenauigkeit des Drehwinkels des Permanentmagneten 20, 21 bezüglich des Hall-Effekt-Elements 11 verbessert.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Im Nachfolgenden wird eine Positionserfassungsvorrichtung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung mit Bezugnahme auf 6 beschrieben. In der Positionserfassungsvorrichtung 1 gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel unterscheidet sich ein Berechnungsverfahren des dritten relativen Drehwinkels θ3 von dem ersten Ausführungsbeispiel. In dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel sind die gleichen Bezugszeichen oder Symbole in gleichen oder äquivalenten Teilen angefügt, und eine Beschreibung der gleichen Teile wie des ersten Ausführungsbeispiels wird weggelassen.
6 ist ein Flussdiagramm, dass ein Herstellverfahren der Positionserfassungsvorrichtung 1 gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiels zeigt. In 6 sind S101 und S102 gleich S101 und S102 in 4. In S203 substituiert der DSP 12 den ersten relativen Drehwinkel θ1 und die erste Spannung VH1 in Ausdruck 13, und erhält Ausdruck 14. Weiterhin substituiert der DSP 12 den zweiten relativen Drehwinkel θ2 und die zweite Spannung VH2 in Ausdruck 13 und erhält Ausdruck 15. Anschließend berechnet der DSP 12 eine vorläufige Maximalspannung FV1 (Einheit: Volt) und einen ersten vorläufigen Korrekturwert b1 (Einheit: Grad) basierend auf Ausdruck 14 und Ausdruck 15. VH = FV1 × sin (θ + b1) Ausdruck 13 VH1 = FV1 × sin (θ1 + b1) Ausdruck 14 VH2 = FV1 × sin (θ2 + b1) Ausdruck 15
Insbesondere wird die vorläufige Maximalspannung FV1 durch den folgenden Ausdruck 16 berechnet, und der erste vorläufige Korrekturwert b1 wird durch den folgenden Ausdruck 17 berechnet.
In S304 berechnet der DSP 12 einen dritten relativen Drehwinkel θ3, bei dem die Ausgangsspannung VH einen Wert von Null aufweist, basierend auf der vorläufigen Maximalspannung FV1 und dem ersten vorläufigen Korrekturwert b1, die in S204 berechnet werden. Insbesondere wird der dritte relative Drehwinkel θ3 durch den folgenden Ausdruck 18 berechnet.
In S105 substituiert der DSP 12 den ersten relativen Drehwinkel θ1 und die erste Spannung VH1 in dem folgenden Ausdruck 19, der gleich Ausdruck 7 ist, und erhält den folgenden Ausdruck 21. Weiterhin substituiert der DSP 12 den zweiten relativen Drehwinkel θ2 und die zweite Spannung VH2 in dem folgenden Ausdruck 19, und erhält den folgenden Ausdruck 22. Weiterhin substituiert der DSP 12 den dritten relativen Drehwinkel θ3 in dem folgenden Ausdruck 19, und erhält den folgenden Ausdruck 20. Basierend auf Ausdruck 20, Ausdruck 21 und Ausdruck 22 berechnet der DSP 12 den wahren Maximalwert V₀, den ersten wahren Korrekturwert b und den zweiten wahren Korrekturwert c. Ausdruck 19 wird aus Ausdruck 23 konvertiert, wie später beschrieben wird. VH = V₀ × sin (θ + b) + c Ausdruck 19 0 = V₀ × sin (θ3 + b) + c Ausdruck 20 VH1 = V₀ × sin (θ1 + b) + c Ausdruck 21 VH2 = V₀ × sin (θ2 + b) + c Ausdruck 22
In S106 erhält der DSP 12 den Beziehungsausdruck zwischen dem Drehwinkel θ des Permanentmagneten 20, 21 und der Ausgangsspannung VH von dem Hall-Effekt-Element 11 durch Substituieren des berechneten wahren Maximalwerts V₀, des berechneten ersten wahren Korrekturwerts b und des berechneten zweiten wahren Korrekturwerts c in Ausdruck 23. Anschließend speichert der DSP 12 Ausdruck 23, dessen unbekannte Werte V₀, b, c den in S105 berechneten Werte hinzugewiesen sind, in dem Speicher 13. Nachstehend wird Ausdruck 23, dessen unbekannte Werte V₀, b, c durch die in S105 berechneten Werte zugewiesen werden, ebenso als der Beziehungsausdruck bezeichnet. θ = sin^–sin((VH – c)/V₀) – b Ausdruck 23
In der Positionserfassungsvorrichtung 1 gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel werden der erste vorläufige Korrekturwert b1 und die vorläufige maximale Spannung FV1, die einen zwischen dem Permanentmagneten 20, 21 und dem Hall-Effekt-Element 11 in der Umfangsrichtung erzeugen Positionsversatz korrigieren, zunächst basierend auf Ausdruck 13 berechnet, der gleich Ausdruck 7 in dem ersten Ausführungsbeispiel ist. Anschließend wird der dritte relative Drehwinkel θ3, bei dem die Ausgangsspannung VH einen Wert von Null aufweist, berechnet. In dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel umfasst Ausdruck 13 eine Sinusfunktion. Daher weisen der wahre Maximalwert V₀, der erste wahre Korrekturwert b und der zweite wahre Korrekturwert c, die in dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel berechnet werden, weniger Berechnungsfehler als im Vergleich mit dem wahren Maximalwert V₀, dem ersten wahren Korrekturwert b und dem zweiten wahren Korrekturwert c, die basierend auf einer Gerade-Linie-Annäherung an dem ersten Ausführungsbeispiel berechnet werden, auf. Daher wird die Erfassungsgenauigkeit des relativen Drehwinkels θ weiterhin als im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel verbessert. Weiterhin werden weitere Vorteile, die durch die Positionserfassungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bereitgestellt werden, ebenso durch die Positionserfassungsvorrichtung 1 gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel bereitgestellt.
Im Folgenden wird ein Modifikationsbeispiel des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels beschrieben. Wenn der erste vorläufige Korrekturwert b1 einen Wert um Null aufweist, das heißt, die Steigung der Linie, die das Zentrum des Permanentmagneten 20 und das Zentrum des Permanentmagneten 21 bezüglich der magnetempfindlichen Oberfläche des Hall-Effekt-Elements 11 verbindet, klein ist, wird sin (b1) = 0 und cos (b1) = 1. Daher kann die vorläufige maximale Spannung FV1 durch den folgenden Ausdruck 24 berechnet werden, und der erste vorläufige Korrekturwert b1 kann durch den folgenden Ausdruck 25 berechnet werden.
Weiterhin wird der dritte relative Drehwinkel θ3, bei dem die Ausgangsspannung einen Wert von Null annimmt, durch Ausdruck 26 berechnet.
In dem Modifikationsbeispiel des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels wird die Erfassungsgenauigkeit des relativen Drehwinkels θ weiterhin als im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel verbessert. Weiterhin werden andere Vorteile, die durch die Positionserfassungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bereitgestellt werden, ebenso durch die Positionserfassungsvorrichtung 1 gemäß dem Modifikationsbeispiel des gegenwärtigen Ausführungsbeispiels bereitgestellt.
(Drittes Ausführungsbeispiel)
Im Folgenden wird eine Positionserfassungsvorrichtung 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung mit Bezugnahme auf 7 beschrieben. In der Positionserfassungsvorrichtung 1 gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel unterscheidet sich ein Berechnungsverfahren des dritten relativen Drehwinkels θ3 von dem ersten Ausführungsbeispiel. In dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel werden gleiche Bezugszeichen oder Symbole den gleichen oder äquivalenten Teilen hinzugefügt, und eine Beschreibung der gleichen Teile wie in dem ersten Ausführungsbeispiel wird weggelassen.
7 ist ein Flussdiagramm, das ein Herstellverfahren der Positionserfassungsvorrichtung 1 gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel zeigt. In 7 sind S101 und S102 gleich S101 und S102 in 4. In S303 substituiert der DSP 12 den ersten relativen Drehwinkel θ1 und die erste Spannung VH1 in Ausdruck 27, und erhält Ausdruck 28. Weiterhin substituiert der DSP 12 den zweiten relativen Drehwinkel θ2 und die zweite Spannung VH 2 in Ausdruck 27, und erhält Ausdruck 29. Anschließend berechnet der DSP 12 eine vorläufige maximale Spannung FV2 (Einheit: Volt) und einen zweiten vorläufigen Korrekturwert c1 (Einheit: Grad) basierend auf Ausdruck 28 und Ausdruck 29. VH = FV2 × sinθ + c1 Ausdruck 27 VH1 = FV2 × sinθ1 + c1 Ausdruck 28 VH2 = FV2 × sinθ2 + c1 Ausdruck 29
Insbesondere wird die vorläufige maximale Spannung FV2 durch den folgenden Ausdruck 30 berechnet, und der zweite vorläufige Korrekturwert c1 wir durch den folgenden Ausdruck 31 berechnet.
In S304 berechnet der DSP 12 einen dritten relativen Drehwinkel θ3, bei dem die Ausgangsspannung einen Wert von Null annimmt, basierend auf der vorläufigen maximalen Spannung FV2 und dem zweiten vorläufigen Korrekturwert c1, die in S304 berechnet werden. Insbesondere wird der dritte relative Drehwinkel θ3 durch den folgenden Ausdruck 32 berechnet.
In S105 substituiert der DSP 12 den ersten relativen Drehwinkel θ1 und die erste Spannung VH1 in Ausdruck 23, der gleich Ausdruck 7 ist, und erhält den folgenden Ausdruck 35. Weiterhin substituiert der DSP 12 den zweiten relativen Drehwinkel θ2 und die zweite Spannung VH2 in Ausdruck 33, und erhält den folgenden Ausdruck 36. Weiterhin substituiert der DSP 12 den dritten relativen Drehwinkel θ3 in Ausdruck 33 und erhält den folgenden Ausdruck 34. Basierend auf Ausdruck 34, Ausdruck 35 und Ausdruck 36 berechnet der DSP 12 den wahren Maximalwert V₀, den ersten wahren Korrekturwert b und den zweiten wahren Korrekturwert c. Ausdruck 33 wird aus Ausdruck 37 konvertiert, der später beschrieben wird. VH = V_o × sin (θ + b) + c Ausdruck 33 0 = V₀ × sin (θ3 + b) + c Ausdruck 34 VH1 = V₀ × sin (θ1 + b) + c Ausdruck 35 VH2 = V₀ × sin (θ2 + b) + c Ausdruck 36
In S106 erhält der DSP 12 den Beziehungsausdruck zwischen dem relativen Drehwinkel θ des Permanentmagneten 20, 21 und der Ausgangsspannung VH des Hall-Effekt-Elements 11 durch Substituieren des berechneten wahren Maximalwerts V₀, des berechneten ersten wahren Korrekturwerts b und des berechneten zweiten wahren Korrekturwerts c in Ausdruck 37. Anschließend speichert der DSP 12 Ausdruck 37, dessen unbekannte Werte V₀, b, c durch die in S105 berechneten Werte zugewiesen werden, in dem Speicher 13. Nachstehend wird Ausdruck 37, dessen unbekannte Werte V₀, b, c durch die in S105 berechneten Werte zugewiesen werden, ebenso als der Beziehungsausdruck bezeichnet. θ = sin^–1((VH – c)/V₀) – b Ausdruck 37
In der Positionserfassungsvorrichtung 1 gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel werden der zweite vorläufige Korrekturwert c1 und die vorläufige maximale Spannung FV2, die eine zwischen dem Permanentmagneten 20, 21 und dem Hall-Effekt-Element 11 in der Radialrichtung erzeugen Positionsversatz korrigieren, zunächst basierend auf Ausdruck 27 berechnet, der gleich Ausdruck 7 in dem ersten Ausführungsbeispiel ist. Anschließend wird der dritte relative Drehwinkel θ3, bei dem die Ausgangsspannung VH einen Wert von Null aufweist, berechnet. In dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel umfasst Ausdruck 27 eine Sinusfunktion. Daher weisen der wahre Maximalwert V₀, der erste wahre Korrekturwert b und der zweite wahre Korrekturwert c, die in dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel berechnet werden, weniger Berechnungsfehler als im Vergleich mit dem wahren Maximalwert V₀, dem ersten wahren Korrekturwert b und dem zweiten wahren Korrekturwert c, die basierend auf einer Gerade-Linien-Annäherungen im ersten Ausführungsbeispiel berechnet werden, auf. Daher wird die Erfassungsgenauigkeit des relativen Drehwinkels θ weiterhin im Vergleich mit dem ersten Ausführungsbeispiel verbessert. Weiterhin werden andere Vorteile, die durch die Positionserfassungsvorrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel bereitgestellt werden, ebenso durch die Positionserfassungsvorrichtung 1 gemäß dem gegenwärtigen Ausführungsbeispiel bereitgestellt.
(Andere Ausführungsbeispiele)
In jedem der vorstehenden Ausführungsbeispiele drehen sich die Permanentmagnete 20, 21 bezüglich des Hall-Effekt-Elements 11, das an dem Gehäuse 2 über die Basis 7 fixiert ist. Weiterhin kann sich das Hall-Effekt-Element 11 bezüglich fixierten Permanentmagneten 20, 21 drehen.
In jedem der vorstehenden Ausführungsbeispiele wird die Positionserfassungsvorrichtung 1 in der elektronisch gesteuerten Drossel 9 verwendet. Weiterhin kann die Positionserfassungsvorrichtung 1 in einer Vorrichtung oder einem mechanischen Aufbau verwendet werden, der sich von der elektronisch gesteuerten Drossel 9 unterscheidet.
In jedem der vorstehenden Ausführungsbeispiele ist das Hall-Effekt-Element 11 in den DSP 12 in dem Hall-IC 10 integriert, der an der Basis 7 des Gehäuses 2 fixiert ist. Weiterhin können das Hall-Effekt-Element 11 und der DSP 12 separat angeordnet sein. Weiterhin kann der DSP separat von dem Hall-IC 10 angeordnet sein. Weiterhin kann der DSP 12 separat von der Basis 7 des Gehäuses 2 angeordnet sein.
Während nur die ausgewählten exemplarischen Ausführungsbeispiele ausgewählt wurden, um die vorliegende Offenbarung zu veranschaulichen, ist es dem Fachmann anhand dieser Offenbarung ersichtlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen darin durchgeführt werden können, ohne von dem Umfang der Offenbarung abzuweichen, der in den anhängigen Patentansprüchen definiert ist. Weiterhin ist die vorstehende Beschreibung der exemplarischen Ausführungsbeispiele gemäß der gegenwärtigen Offenbarung lediglich als Veranschaulichung gedacht, und nicht zum Zwecke des Begrenzens der Offenbarung, wie diese durch die anhängenden Patentansprüche und deren Äquivalente definiert ist.
Eine Positionserfassungsvorrichtung umfasst einen Magnetgenerator (20, 21) einen Magnetdetektor (11), einen Speicher (13) und eine Drehwinkelberechnungseinrichtung (12). Die Drehwinkelberechnungseinrichtung berechnet einen relativen Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors basierend auf einer Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor und einem Beziehungsausdruck: θ = sin^–1((VH – c)/V₀) – b. In dem Beziehungsausdruck ist der relative Drehwinkel als θ definiert, die Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor als VH definiert, ein wahrer maximaler Wert der Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor als V₀ definiert, ein erster wahrer Korrekturwert als b definiert, und ein zweiter wahrer Korrekturwert als c definiert.
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

JP 3491577 B2 [0002]
US 6498479 B1 [0002]

Claims

Positionserfassungsvorrichtung, mit: einem Magnetgenerator (20, 21); einem Magnetdetektor (11), der eine Spannung entsprechend einer Änderung einer durch eine relative Drehbewegung zwischen dem Magnetdetektor und dem Magnetgenerator erzeugten magnetischen Flussdichte ausgibt; einem Speicher (13), der einen Beziehungsausdruck speichert, der eine Beziehung zwischen einem relativen Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors und der Ausgangsspannung von dem Magnetdetektor angibt; und einer Drehwinkelberechnungseinrichtung (12), die elektrisch mit dem Magnetdetektor und dem Speicher gekoppelt ist, wobei die Drehwinkelberechnungseinrichtung den relativen Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors basierend auf der Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor und dem in dem Speicher gespeicherten Beziehungsausdruck berechnet, wobei, wenn der relative Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors als θ definiert ist, die Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor entsprechend dem Drehwinkel θ als VH definiert ist, ein wahrer maximaler Wert der Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor als V₀ definiert ist, ein erster wahrer Korrekturwert, der einen Positionsversatz des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors in einer Drehrichtung der relativen Drehbewegung korrigiert, als b definiert ist, und ein zweiter wahrer Korrekturwert, der einen Positionsversatz des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors in einer Richtung senkrecht zu der Drehrichtung korrigiert, als c definiert ist, der relative Drehwinkel durch den Beziehungsausdruck: θ = sin^–1((VH – c)/V₀) – b berechnet wird, wobei der wahre maximale Wert, der erste wahre Korrekturwert und der zweite wahre Korrekturwert durch die Drehwinkelberechnungseinrichtung basierend auf einem ersten relativen Drehwinkel, einer ersten Spannung, einem zweiten relativen Drehwinkel, einer zweite Spannung und einem dritten relativen Drehwinkel berechnet werden, wobei der Magnetdetektor die erste Spannung ausgibt, wenn der relative Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors gleich dem ersten relativen Drehwinkel ist, wobei der Magnetdetektor die zweite Spannung ausgibt, wenn der relative Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors gleich dem zweiten relativen Drehwinkel ist, und wobei der Magnetdetektor die Spannung mit einem Wert von Null ausgibt, wenn der relative Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors gleich dem dritten relativen Drehwinkel ist.
Positionserfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der dritte relative Drehwinkel durch die Drehwinkelberechnungseinrichtung basierend auf einem Ausdruck: VH = α × θ + β berechnet wird, wobei α einen ersten konstanten Wert angibt und β einen zweiten konstanten Wert angibt, und wobei der erste konstante Wert und der zweite konstante Wert basierend auf dem ersten relativen Drehwinkel, der ersten Spannung, dem zweiten relativen Drehwinkel und der zweiten Spannung durch verwenden des Ausdrucks: VH = α × θ + β berechnet werden.
Positionserfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der dritte relative Drehwinkel durch die Drehwinkelberechnungseinrichtung basierend auf einem Ausdruck: VH = FV1 × sin (θ + b1) berechnet wird, wobei FV1 eine erste vorläufige maximale Spannung angibt, und b1 einen ersten vorläufigen Korrekturwert angibt, und wobei die erste vorläufige maximale Spannung und der erste vorläufige Korrekturwert basierend auf dem ersten relativen Drehwinkel, der ersten Spannung, dem zweiten relativen Drehwinkel und der zweiten Spannung durch Verwenden des Ausdrucks: VH = FV1 × sin (θ + b1) berechnet werden.
Positionserfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der dritte relative Drehwinkel durch die Drehwinkelberechnungseinrichtung basierend auf einem Ausdruck: VH = FV2 × sinθ + c1 berechnet wird, wobei FV2 eine zweite vorläufige maximale Spannung angibt, und c1 einen zweiten vorläufigen Korrekturwert angibt, und wobei die zweite vorläufige maximale Spannung und der zweite vorläufige Korrekturwert basierend auf dem ersten relativen Drehwinkel, der ersten Spannung, dem zweiten relativen Drehwinkel und der zweiten Spannung durch Verwenden des Ausdrucks: VH = FV2 × sinθ + c1 berechnet werden.
Herstellverfahren der Positionserfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, mit: Montieren des Magnetdetektors und des Magnetgenerators, sodass der Magnetgenerator bezüglich des Magnetdetektors auf eine relative Weise drehbar beweglich ist, wobei der Magnetdetektor die Spannung entsprechend dem relativen Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors ausgibt; Messen der Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor als die erste Spannung, wenn der relative Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors gleich dem ersten relativen Drehwinkel ist; Messen der Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor als die erste Spannung, wenn der relative Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors gleich dem zweiten relativen Drehwinkel ist; Berechnen des dritten relativen Drehwinkels, bei dem die Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor einen Wert von Null annimmt, durch Substituieren des ersten relativen Drehwinkels, der ersten Spannung, des zweiten relativen Drehwinkels und der zweiten Spannung in einen Ausdruck: VH = α × θ + β, in dem α einen ersten konstanten Wert angibt und β einen zweiten konstanten Wert angibt; Berechnen des wahren maximalen Werts, des ersten wahren Korrekturwerts b und des zweiten wahren Korrekturwerts c, die unbekannte Werte sind, durch Substituieren des ersten relativen Drehwinkels, der ersten Spannung, des zweiten relativen Drehwinkels, der zweiten Spannung und des dritten relativen Drehwinkels in den Beziehungsausdruck: θ = sin^–1((VH – c)/V₀) – b; Substituieren des wahren maximalen Werts, des ersten wahren Korrekturwerts und des zweiten wahren Korrekturwerts, die berechnet werden, in dem Beziehungsausdruck von: θ = sin^–1((VH – c)/V₀) – b; und Speichern des Beziehungsausdrucks: θ = sin^–1((VH – c)/V₀) – b in dem Speicher.
Herstellverfahren der Positionserfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 3, mit: Montieren des Magnetdetektors und des Magnetgenerators, sodass der Magnetgenerator bezüglich des Magnetdetektors auf eine relative Weise drehbar beweglich ist, wobei der Magnetdetektor die Spannung entsprechend dem relativen Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors ausgibt; Messen der Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor als die erste Spannung, wenn der relative Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors gleich dem ersten relativen Drehwinkel ist; Messen der Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor als die zweite Spannung, wenn der relative Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors gleich dem zweiten relativen Drehwinkel ist; Berechnen des dritten relativen Drehwinkels, bei dem die Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor einen Wert von Null annimmt, durch Substituieren des ersten relativen Drehwinkels, der ersten Spannung, des zweiten relativen Drehwinkels und der zweiten Spannung in einen Ausdruck: VH = FV1 × sin (θ + b1), in dem FV1 eine erste vorläufige maximale Spannung angibt und b1 einen ersten vorläufigen Korrekturwert angibt; Berechnen des wahren maximalen Werts, des ersten wahren Korrekturwerts und des zweiten wahren Korrekturwerts, die unbekannte Werte sind, durch Substituieren des ersten relativen Drehwinkels der ersten Spannung, des zweiten relativen Drehwinkels, der zweiten Spannung und des dritten relativen Drehwinkels in den Beziehungsausdruck θ = sin^–1((VH – c)/V_o) – b; Substituieren des wahren maximalen Werts, des ersten wahren Korrekturwerts und des zweiten wahren Korrekturwerts, die berechnet werden, in den Beziehungsausdruck: θ = sin^–1((VH – c)/V₀) – b; und Speichern des Beziehungsausdrucks: θ = sin^–1((VH – c)/V₀) – b in dem Speicher.
Herstellverfahren der Positionserfassungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 4, mit: Montieren des Magnetdetektors und des Magnetgenerators, so dass der Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors auf eine relative Weise drehbar beweglich ist, wobei der Magnetdetektor die Spannung entsprechend dem relativen Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors ausgibt; Messen der Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor als die erste Spannung, wenn der relative Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors gleich dem ersten relativen Drehwinkel ist; Messen der Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor als die erste Spannung; wenn der relative Drehwinkel des Magnetgenerators bezüglich des Magnetdetektors gleich dem zweiten relativen Drehwinkel ist; Berechnen des dritten relativen Drehwinkels, bei dem die Spannungsausgabe von dem Magnetdetektor einen Wert von Null annimmt, durch Substituieren des ersten relativen Drehwinkels, der ersten Spannung, des zweiten relativen Drehwinkels und der zweiten Spannung in einen Ausdruck: VH = FV2 × sinθ + c1, in dem FV2 eine zweite vorläufige maximale Spannung angibt, und c1 einen zweiten vorläufigen Korrekturwert angibt; Berechnen des wahren maximalen Werts, des ersten wahren Korrekturwerts und des zweiten wahren Korrekturwerts, die unbekannt sind, durch Subsituieren des ersten relativen Drehwinkels, der ersten Spannung, des zweiten relativen Drehwinkels, der zweiten Spannung und des dritten relativen Drehwinkels in den Beziehungsausdruck: θ = sin^–1((VH – c)/V₀) – b; Substituieren des wahren maximalen Werts, des ersten wahren Korrekturwerts und des zweiten wahren Korrekturwerts, die berechnet werden, in dem Beziehungsausdruck: θ = sin^–1((VH – c)/V₀) – b; und Speichern des Beziehungsausdrucks: θ = sin^–1((VH – c)/V₀) – b in dem Speicher.