DE102014219599A1 - Induktiver Lenkwinkelsensor mit RFID-Chip - Google Patents

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Marc Menzel
Andreas Schirling
Ulrich Stählin
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    • G01MEASURING; TESTING
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sensor (10) zur Ausgabe eines von einem zu erfassenden Weg (12) abhängigen Messsignals (76, 78), umfassend – einen induktiven Übertrager (42), der eingerichtet ist, mit einem durch eine Primärinduktivität (46) erzeugten Geberfeld an einer Sekundärinduktivität (48, 50) ein Gebersignal (64, 66) erzeugen, – ein Geberelement (52) das eingerichtet ist, das Gebersignal (64, 66) an der Sekundärinduktivität (48, 50) in Abhängigkeit des zu erfassenden Weges (12) zu beeinflussen, – eine Auswerteeinrichtung (44) zur Ausgabe des Messsignals (76, 78) in Abhängigkeit des Gebersignals (64, 66), und – einen Transponder (80) zum Senden einer sensorspezifischen Information (86) basierend auf einem Ansteuersignal (88).

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Sensor zur Ausgabe eines von einem zu erfassenden Weg abhängigen Messsignals, ein Verfahren zum Ansteuern des Sensors und eine Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Aus der EP 1 828 722 B1 ist ein Sensor zum Erfassen eines Weges mit einer Primärinduktivität bekannt, die in Abhängigkeit ihrer Position in einer Sekundärinduktivität ein vom zu erfassenden Weg abhängiges Wegsignal induziert.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, den bekannten Lenkwinkelsensor zu verbessern.
  • Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Sensor zur Ausgabe eines von einem zu erfassenden Weg abhängigen Messsignals
    • – einen induktiven Übertrager, der eingerichtet ist, mit einem durch eine Primärinduktivität erzeugten Geberfeld an einer Sekundärinduktivität ein Gebersignal erzeugen,
    • – ein Geberelement das eingerichtet ist, das Gebersignal an der Sekundärinduktivität in Abhängigkeit des zu erfassenden Weges zu beeinflussen,
    • – eine Auswerteeinrichtung zur Ausgabe des Messsignals in Abhängigkeit des Gebersignals, und
    • – einen Transponder zum Senden einer sensorspezifischen Information basierend auf einem Ansteuersignal.
  • Dem angegebenen Sensor liegt die Überlegung zugrunde, dass die sensorspezifischen Informationen in Wegesensoren, wie beispielsweise dem eingangs genannten Wegesensor, eine Vielzahl von Aufgaben erfüllen können. Beispielsweise können die sensorspezifischen Informationen den Sensor kennzeichnen. Derartige, den Sensor kennzeichnende sensorspezifische Informationen können beispielsweise mit einem Typenschild oder einen QR-Code auf den Sensor aufgedruckt und in an sich aufwändiger Weise mit einer Kamera ausgewertet werden. Das benötigt jedoch ebenfalls Platz auf dem Sensor und ist an sich nicht sehr robust.
  • Hier greift der angegebene Sensor mit dem Vorschlag an, die sensorspezifischen Informationen in einem Transponder zu hinterlegen. Transponder sind dadurch gekennzeichnet, dass sie eingehende Signale aufnehmen und automatisch entweder beantworten oder weiterleiten. Im Rahmen des angegebenen Sensors soll die Aufnahme des eingehenden Signals und die automatische Weiterleitung oder Beantwortung jedoch nicht auf eine Übertragung per Funk eingeschränkt sein. Mit dem Transponder können die sensorspezifischen Informationen in platzsparender Weise im Sensor hinterlegt und aus diesen robust und fehlerfrei in technisch vergleichsweise einfacher Weise ausgelesen werden.
  • Die vergehende Erläuterung soll jedoch nicht auf den Sensor kennzeichnende sensorspezifische Informationen beschränkt sein. Weitere Beispiele für sensorspezifische Informationen folgen weiter unten. Ferner sei darauf hingewiesen, dass das Geberelement das Gebersignal an der Sekundärinduktivität in Abhängigkeit des zu erfassenden Weges entweder durch Bewegen einer der beiden oder beider Induktivitäten und/oder durch Eingreifen in das Geberfeld beeinflussen kann.
  • In einer Weitebildung des angegebenen Sensors ist der Transponder eine RFID-Schaltung genannte radio frequency identification Schaltung.
  • Der Weiterbildung des angegebenen Sensors liegt die Überlegung zugrunde, dass die Auswerteeinrichtung basierend auf den sensorspezifischen Informationen kalibriert werden könnte. Eine derartige Kalibrierung kann notwendig sein, wenn eine Vorschrift zum Erzeugen des vom zu erfassenden Weg abhängigen Messsignals aus dem Gebersignal technisch vom Sensor selbst beeinflusst wird. Zur Programmierung der sensorspezifischen Informationen in Form der Kalibrierungsdaten kann dabei eine elektrische Kabelanbindung zum Sensor beispielsweise über einen Nadeladapter oder einen Stecker aufgebaut werden, über die die Kalibrierungsdaten an den Sensor übertragen werden können. Diese Kabelanbindung benötigt jedoch Platz und ist zudem aufwändig zu realisieren.
  • Durch die Ausbildung des Transponders als RFID-Schaltung können die sensorspezifischen Informationen in Form der Kalibrierungsdaten nicht nur in technisch einfacher Weise ohne Nadeladapter oder Stecker im Sensor hinterlegt beziehungsweise einprogrammiert werden, auch während des Betriebes des Sensors können die Kalibrierungsdaten beispielsweise zu bestimmten Zeitpunkten abgerufen und so der Sensor kalibriert werden.
  • Ist der Transponder zur drahtlosen Kommunikation des Ansteuersignals und/oder der sensorspezifischen Daten vorgesehen, dann können die Daten prinzipiell über eine beliebige am Transponder vorhandene Antenne ausgetauscht werden. In besonders günstiger Weise können jedoch die Primärinduktivität und/oder die Sekundärinduktivität als diese Antenne zum Senden der sensorspezifischen Information und/oder Empfangen des Ansteuersignals dienen, wodurch der Funktionsumfang wenigstens einer dieser Induktivitäten erweitert wird.
  • In einer besonderen Weiterbildung des angegebenen Sensors umfasst der Transponder einen Speicher, in der die sensorspezifischen Informationen hinterlegt sind.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Steuern eines der angegebenen Sensoren den Schritt Anlegen des Ansteuersignals an den Transponder.
  • Durch das Ansteuern des Transponders in dem angegebenen Sensors mit dem Ansteuersignal kann der Transponder in einer vorbestimmten Weise antworten und beispielsweise die sensorspezifischen Daten ausgeben. Alternativ oder zusätzlich kann der Transponder auch mit dem Ansteuersignal programmiert werden, um die sensorspezifischen Daten in dem Transponder zu hinterlegen oder um das Verhalten des Transponders auf bestimmte Arten von Ansteuersignalen zu definieren.
  • In einer Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Anlegen eines elektrischen Energieversorgungssignals an den Transponder während dem Anlegen des Ansteuersignals. Dieses elektrische Energieversorgungssignal kann grundsätzlich beliebig ausgebildet sein und soll zum Betrieb des Transponders beim Programmieren und/oder Auslesen der sensorspezifischen Daten dienen. Hier sind grundsätzlich verschiedene Szenarien denkbar, vor allem, wenn der Transponder als RFID-Schaltung und als Antenne der RFID-Schaltung eine der Induktivitäten des Sensors ausgeführt ist.
  • Ist die Primärinduktivität des Sensors nicht bestromt, so dass auch an der Sekundärinduktivität des Sensors kein Gebersignal erzeugt wird, so kann die Ansteuerung die RFID-Schaltung völlig frei erfolgen. Das heißt, dass die RFID-Schaltung mit einem beliebigen elektrischen Energieversorgungssignal betrieben und mit einem beliebigen Ansteuersignal programmiert und/oder ausgelesen werden kann. Ist die Auswerteeinrichtung dabei frequenzselektiv an eine der beiden Induktivitäten gekoppelt, dann sollten die beiden Signale zweckmäßigerweise in einem Frequenzspektrum gewählt werden, auf das die Auswerteeinrichtung nicht reagiert.
  • Ist die Primärinduktivität des Sensors jedoch beispielsweise mit einem Wechselstrom bestromt, so dass auch an der Sekundärinduktivität des Sensors das Gebersignal erzeugt wird, dann kann das durch diesen Strom erzeugte Wechselfeld an der Primärinduktivität und/oder an der Sekundärinduktivität zur elektrischen Energieversorgung der RFID-Schaltung verwendet werden. In diesem Zustand wird dann nur noch das Ansteuersignal benötigt, mit dem die RFID-Schaltung ausgelesen und/oder programmiert werden kann. Diese Ausführung eignet sich besonders während des Einsatzes des Sensors zur Erfassung des Weges, beispielsweise um die Auswerteeinrichtung des Sensors zu bestimmten Zeitpunkten zu kalibrieren. Sind sowohl die Auswerteeinrichtung als auch die RFID-Schaltung mit dem induktiven Übertrager des Sensors verbunden, kann auf eine zusätzliche Datenverbindung zwischen den beiden verbunden werden, da der induktive Übertrager oder zumindest einer seiner Induktivitäten als Datenverbindung verwendet werden kann.
  • An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die der Transponder und damit die RFID-Schaltung und die Auswerteeinrichtung auch auf einem gemeinsamen Schaltungsträger beispielsweise in einer ASIC genannten anwendungsspezifischen Schaltung integriert sein können. In diesem Fall kann auf eine Datenverbindung über den induktiven Übertrager auch verzichtet werden.
  • Vor allem wenn die Datenverbindung zwischen dem Transponder und der Auswerteschaltung über den induktiven Übertrager geführt ist, sollten das elektrische Energieversorgungssignal und das Ansteuersignal verschiedene Frequenzen besitzen. Auf diese Weise werden Wechselwirkungen zwischen der eigentlichen Funktion des Sensors zur Erfassung des Weges und dem Transponder vermieden. Hierbei sollten die beiden Frequenzen mit einem Vielfachen voneinander abhängig sein, da auf diese Weise die praktische Ausführung der Induktivitäten beispielsweise als Spulen aufgrund der allgemein bekannten Kriterien zur Auslegung von Antennen vereinfacht wird.
  • Wie bereits ausgeführt können die sensorspezifischen Informationen Kalibrierungsdaten umfassen, die basierend auf dem Ansteuersignal ausgelesen und zur Kalibrierung der Auswerteeinrichtung verwendet werden.
  • Ferner können die sensorspezifischen Informationen den Sensor kennzeichnende Daten umfassen, die basierend auf dem Ansteuersignal ausgelesen und zur Kalibrierung der Auswerteeinrichtung verwendet werden.
  • In einer besonders günstigen Weiterbildung umfassen die sensorspezifischen Informationen zyklisch wechselnde Daten aus dem angegebenen Sensor, die basierend auf dem Ansteuersignal im Transponder hinterlegt und basierend auf einem weiteren Ansteuersignal von einer übergeordneten Auswerteeinrichtung ausgelesen werden.
  • Dieser Weiterbildung liegt die Überlegung zugrunde, dass der angegebene Sensor über den Transponder auch extern überwacht werden könnte. Zur Realisierung dieser Überwachung ist die übergeordnete Auswerteeinrichtung vorgesehen, die mit einer entsprechenden Antenne zum Aussenden des weiteren Ansteuersignals und zum Empfangen der sensorspezifischen Informationen ausgelegt sein müsste.
  • Dabei sollte die übergeordnete Auswerterichtung besonders bevorzugt während des Betriebs des angegebenen Sensors zur Kommunikation mit dem angegebenen Sensor und damit zum Aussenden des weiteren Ansteuersignals vorgesehen sein. Auf diese Weise wäre es möglich, die sensorspezifischen Daten des Transponders, während des Betriebs des angegebenen Sensors zyklisch abzufragen und so zu prüfen, ob der Transponder und insbesondere die RFID-Schaltung noch funktioniert.
  • Die Auswerteeinrichtung des angegebenen Sensors kann während des Betriebs des angegebenen Sensors die zyklisch wechselnden Daten in den Speicher des Transponders schreiben. Werden diese zyklisch wechselnden Daten nun durch die übergeordnete Auswerterichtung ausgelesen, kann die übergeordnete Auswerterichtung den Funktionszustand des angegebenen Sensors bestimmen und/oder auswerten.
  • Prinzipiell können die zyklisch wechselnden Daten Statusdaten des angegebenen Sensors umfassen.
  • Gemäß der bevorzugten Weiterbildung des angegebenen Verfahrens umfassen die zyklisch wechselnden Daten, die der angegeben Sensor in den Speicher des Transponders schreibt, Messdaten, die wenigstens teilweise das Messsignal beschreiben. Werden die Messdaten in den Speicher des Transponders geschrieben, hat das den Vorteil, dass dann in der übergeordneten Auswerteeinrichtung das durch die Messdaten beschriebene Messsignal im Transponder mit dem eigentlichen, von der Auswerteeinrichtung des angegebenen Sensors ausgegebenen Messsignal verglichen werden können und so auch die Funktion einer drahtgebundenen Schnittstelle, über die das eigentliche Messsignal kommuniziert wird, verifiziert werden kann.
  • Zweckmäßigerweise sollte dabei ein Zeitverzug zwischen drahtgebundenen Schnittstelle und der über den Transponder realisierten Schnittstelle berücksichtigt werden.
  • Die übergeordnete Auswerteeinrichtung kann dann verschiedene Sensoren in einem Fahrzeug überwachen und sowohl zur dieser Zustandsüberwachung als auch zur Redundanz dienen.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Steuervorrichtung eingerichtet, eines der angegebenen Verfahren auszuführen.
  • In einer Weiterbildung der angegebenen Steuervorrichtung weist die angegebene Vorrichtung einen Speicher und einen Prozessor auf. Dabei ist das angegebene Verfahren in Form eines Computerprogramms in dem Speicher hinterlegt und der Prozessor zur Ausführung des Verfahrens vorgesehen, wenn das Computerprogramm aus dem Speicher in den Prozessor geladen ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Computerprogramm Programmcodemittel, um alle Schritte eines der angegebenen Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einer der angegebenen Vorrichtungen ausgeführt wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung enthält ein Computerprogrammprodukt einen Programmcode, der auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert ist und der, wenn er auf einer Datenverarbeitungseinrichtung ausgeführt wird, eines der angegebenen Verfahren durchführt.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug ein auf wenigstens einem Rad getragenes Chassis, wobei das Rad über ein Lenkvorrichtung mit einem Winkel einschlagbar ist, und einen der angegebenen Sensoren zum Erfassen des Winkels.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei:
  • 1 in einer schematischen Ansicht ein Fahrzeug mit einem Lenksystem,
  • 2 in einer schematischen Ansicht das Lenksystem aus 1,
  • 3 in einer schematischen Ansicht einen Lenkwinkelsensor in dem Lenksystem der 2, und
  • 4 in einer schematischen Ansicht einen Ausschnitt aus dem Lenkwinkelsensor der 3 zeigen.
  • In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.
  • Es wird auf 1 Bezug genommen, die eine Prinzipdarstellung des Fahrzeuges 2 mit einer in dem Fahrzeug verbauten Fahrdynamikregelung zeigt. Details einer Fahrdynamikregelung können beispielsweise der DE 10 2011 080 789 A1 entnommen werden.
  • Jedes Rad 6 des Fahrzeuges 2 kann über eine ortsfest am Chassis 4 befestigte Bremse 8 gegenüber dem Chassis 4 verlangsamt werden, um eine Bewegung des Fahrzeuges 2 auf einer nicht weiter dargestellten Straße zu verlangsamen.
  • Dabei kann es in einer dem Fachmann bekannten Weise passieren, dass das die Räder 6 des Fahrzeugs 2 ihre Bodenhaftung zu einer nicht weiter dargestellten Fahrbahn verlieren und sich das Fahrzeug 2 sogar von einer beispielsweise über ein nicht weiter gezeigtes Lenkrad vorgegebenen Trajektorie durch Untersteuern oder Übersteuern wegbewegt. Diese Trajektorie kann beispielsweise aus einem über einen weiteren Bewegungsaufnahmesensor in Form eines Lenkwinkelsensors 10 erfassten Lenkwinkel 12 vorgegeben werden. Dies wird durch an sich bekannte Regelkreise wie ABS (Antiblockiersystem) und ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm) vermieden. In derartigen Regelkreisen werden durch Sensoren Messdaten erfasst. Regler vergleichen die Messdaten dann mit Solldaten und führen die Messdaten mittels Stellgliedern an die Solldaten heran.
  • In der vorliegenden Ausführung weist das Fahrzeug 2 als Sensoren die Drehzahlsensoren 14 an den Rädern 6 auf, die als Messdaten jeweils ihre Drehzahl 16 der Räder 6 erfassen. Ferner weist das Fahrzeug 2 als Sensor den Inertialsensor 18 auf, der als Messdaten die Fahrdynamidaten 20 des Fahrzeuges 2 erfasst.
  • Basierend auf den erfassten Drehzahlen 16 und Fahrdynamikdaten 18 kann ein Regler 22 in einer dem Fachmann bekannten Weise bestimmen, ob das Fahrzeug 2 auf der Fahrbahn rutscht oder sogar von der oben genannten vorgegebenen Trajektorie abweicht und entsprechen mit einem an sich bekannten Reglerausgangssignal 24 darauf reagieren. Das Reglerausgangssignal 24 kann dann von einer Stelleinrichtung 26 verwendet werden, um mittels Stellsignalen 28 Stellglieder, wie die Bremsen 8 anzusteuern, die auf das Rutschen und die Abweichung von der vorgegebenen Trajektorie in an sich bekannter Weise reagieren.
  • Es wird auf 2 Bezug genommen, die ein Lenksystem 30 für das Fahrzeug der 1 zeigt.
  • Das Lenksystem 30 umfasst ein Lenkrad 32, das auf eine Lenkwelle 34 aufgesetzt ist, die wiederum um eine Rotationsachse 36 drehbar angeordnet ist. Mit dem Lenkrad 32 gibt ein Fahrer des nicht weiter dargestellten Fahrzeuges den zu erfassenden Lenkwinkel 12 vor, mit dem dann die Räder 6 des Fahrzeuges über ein Lenkgetriebe 37 einschlagen sollen. Dazu dreht der Fahrer des Fahrzeuges das Lenkrad 32 mit einer Torsionskraft oder Drehkraft genannt solange, bis die Räder 6 den gewünschten Lenkwinkel 12 erreicht haben.
  • Hierbei wird der Lenkwinkel 12 zur Durchführung der im Rahmen der 1 beschriebenen Fahrdynamikregelung mit dem Lenkwinkelsensor 10 erfasst.
  • Es wird auf 3 Bezug genommen, schematisch den Lenkwinkelsensor 10 zeigt.
  • Der Lenkwinkelsensor 10 umfasst eine Spannungsquelle 40, einen induktiven Übertrager 42 und eine Auswerteeinrichtung 44 auf. Der Lenkwinkelsensor 10 kann in der in 3 gezeigten Form zur Erfassung eines beliebigen Weges, wie beispielsweise in einem Elektromotor verwendet werden. Der Lenkwinkel 12 als zu erfassender Weg ist daher nur beispielhaft zu sehen.
  • Der induktive Übertrager 42 umfasst eine Primärinduktivität in Form einer Erregerspule 46 und mehrere Sekundärinduktivitäten in Form einer ersten Empfangsspule 48 und einer zweite Empfangsspule 50. Der Erregerspule 46 ist mit den Empfangsspulen 48, 50 in an sich bekannter Weise über einen zwischen ihnen liegenden Raum mit einem Kopplungfaktor magnetisch gekoppelt. In dem Raum zwischen der Erregerspule 46 und den Empfangsspulen 48, 50 ist ein Geberelement 52 aufgenommen, das sich mit dem zu messenden Lenkwinkel 12 drehen und so den Kopplungsfaktor zwischen der Erregerspule 46 und den Empfangsspulen 48, 50 in Abhängigkeit des Lenkwinkels 12 verändern kann.
  • Zur Auswertung des vom Lenkwinkel 12 abhängigen Kopplungsfaktors zwischen der Erregerspule 46 und den Empfangsspulen 48, 50 ist die Erregerspule 54 an eine Treibereinheit 54 in der Spannungsquelle 40 angeschlossen, die an die Erregerspule 46 eine Wechselspannung 56 zum Erzeugen eines zur Wechselspannung 56 korrespondierenden Erregerfeldes zwischen dem Erregerspule 46 und den Empfangsspulen 48, 50 anlegt. Die Wechselspannung 56 ist in in der vorliegenden Ausführung aus der Überlagerungen 58 einer ersten harmonischen Wechselspannung 60 mit einer ersten Spannungsfrequenz und einer zweiten harmonischen Wechselspannung 62 mit einer zweiten Spannungsfrequenz gebildet. Die Erzeugung der Wechselspannung 56 ist jedoch beispielhaft zu sehen und nicht auf die gezeigte Ausführung beschränkt.
  • Die an die Erregerspule 56 angelegte Wechselspannung 56 induziert über das zuvor genannte Erregerfeld in der ersten Empfangsspule 48 ein erstes Gebersignal in Form einer ersten Empfangswechselspannung 64 und in der zweiten Empfangsspule 50 ein zweites Gebersignal in Form einer zweiten Empfangswechselspannung 66. Grundsätzlich werden die beiden Empfangswechselspannungen 64, 66 in Abhängigkeit des oben genannten Kopplungsfaktors an den Empfangsspulen 48, 50 gedämpft induziert. Anschaulich ausgedrückt stellen die beiden Empfangswechselspannung 64, 66 basierend auf dem vom Lenkwinkel 12 abhängigen Kopplungsfaktor amplitudenmodulierte Signale dar, wobei die zeitlich abhängige Wechselspannung 56 das Trägersignal dieser Amplitudenmodulation und die vom Lenkwinkel 12 abhängige Dämpfung (die Einhüllende) die eigentlich interessierende Information über den Lenkwinkel 12 ist. In 3 ist das für jede Empfangswechselspannung 64, 66 durch ein kleines Lenkwinkel 12 – Spannungswert 68 – Diagramm 70 angedeutet, wobei in den Diagrammen 70 der Fall dargestellt ist, dass sich die Lenkwelle 34 über die Zeit mit einer konstanten Geschwindigkeit dreht. Von den Diagrammen 70 ist in 3 der Übersichtlichkeit halber nur eines mit einem Bezugszeichen versehen.
  • Wie in 3 gezeigt, ist die Winkelgebereinheit 30 dabei so ausgelegt, dass die Empfangswechselsignale 64, 66 über den Lenkwinkel 12 mit einer sinusförmigen Einhüllenden moduliert werden, wobei die Sinusform zwischen den beiden Empfangswechselsignalen 64, 66 zueinander um 90° verschoben ist. Abschließend wird aus dem ersten Empfangswechselsignal 64 und dem zweiten Empfangswechselsignal 66 das Wechselsignal 56 über einen entsprechenden ersten Demodulator 72 und einen zweiten Demodulator 74 herausgefiltert, so dass an den Demodulatoren 72, 74 entsprechend ein über den Lenkwinkel 12 sinusförmiges erstes Messsignal 76 und ein über den Lenkwinkel 12 sinusförmiges zweites Messsignal 78 anliegen. Allein aus den Signalwerten der beiden sinusförmigen Messsignale 76, 78 kann der Lenkwinkel 12 bereits über einen Winkelbereich von 180° unabhängig voneinander bestimmt werden. In einer Zusammenschau der beiden Messsignale 76, 78 kann der Lenkwinkel 12 über eine volle Umdrehung der Lenkwelle 34 von 360° bestimmt werden. Durch die oben erwähnte 90°-Verschiebung über den Lenkwinkel 12 betrachtet kann der Lenkwinkel 12 durch eine Tangens-Bildung der beiden Messsignale 76, 78 mit einem davon linear abhängen Gesamtsignal beschrieben werden, das in 3 nicht mehr dargestellt ist.
  • Wie in 4 angedeutet, kann in dem Lenkwinkelsensor 10, beispielsweise im Übertrager 42 oder aber an einer beliebigen anderen Stelle ein Transponder 80 angeordnet werden. Der Transponder 80 ist im Rahmen der vorliegenden Ausführung als RFID-Chip 80 genannte radio frequency near field – Kommunikationsschaltung aufgebaut, wobei in besonders günstiger Weise die Erregerspule 46 als Antenne verwendet wird. Letztlich kann der RFID-Chip 80 aber auch völlig unabhängig mit einer eigenen Antenne oder mit einer der Empfangsspulen 48, 50 als Antenne betrieben werden.
  • In an sich bekannter Weise kann der RFID-Chip 80 eine Tranceiverschaltung 82 und einen daran angeschlossenen Speicher 84 umfassen, aus dem sensorspezifische Informationen 86 abgerufen werden können. Diese sensorspezifischen Informationen können beispielsweise von der Auswerteeinrichtung 44 oder von einer anderen Auswerteeinrichtung, wie beispielsweise dem den Lenkwinkel 12 verarbeitenden Regler 22 über ein drahtlos übertragenes Ansteuersignal 88 angefordert werden, woraufhin die Transceiverschaltung 82 die sensorspezifischen Informationen 86 aus dem Speicher 84 abrufen und entsprechend in einem Funksignal 90 versenden kann. Zum Versenden des Ansteuersignals 88 und zum Empfangen des Funksignals 90 können alle Ansteuereinrichtungen 22, 44 eine eigene Antenne 92 aufweisen, wobei die Ansteuereinrichtung 44 als Antenne wenigstens eine der Empfangsspulen 48, 50 verwenden kann.
  • Zur elektrischen Energieversorgung kann dem RFID-Chip 80 ein elektrisches Energieversorgungssignal zugeführt werden, das im Rahmen der vorliegenden Ausführung beispielsweise die Wechselspannung 56 sein kann. Wird der RFID-Chip 80 in einem Zustand verwendet, in dem mit dem Lenkwinkelsensor 10 keine Messungen des Lenkwinkels 12 durchgeführt werden und die Wechselspannung 56 daher abgeschaltet ist, kann die elektrische Energieversorgung auch aus dem Ansteuersignal 88 bereitgestellt werden. Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn der RFID-Chip 80 bei der Herstellung des Lenkwinkelsensors 10 werksseitig vorkonfiguriert werden soll. Wenn die elektrische Energieversorgung mit dem Wechselsignal 56 bereitgestellt wird, sollte eine Frequenz des Ansteuersignals 88 derart gewählt werden, dass es die Messung des Lenkwinkels 12 nicht stört. Dazu kann eine Frequenz des Ansteuersignals 88 außerhalb eines Frequenzspektrums gewählt werden, welches für die Messung im Rahmen der oben genannten Amplitudenmodulation des Wechselsignals 56 beim Empfang an den Empfangsspulen 48, 50 benötigt wird.
  • In besonders günstiger Weise kann die Auswerteschaltung 44 entweder auf einem in 4 angedeuteten kabelgebundenen Weg oder über ein Ansteuersignal 88 Messdaten 94 im Speicher 84 des RFID-Chips 80 hinterlegen, die wenigstens eines der Messsignale 76, 78 und/oder den erfassten Lenkwinkel 12 beschreiben. In 4 soll beispielhaft angenommen werden, dass die Messdaten 94 das erste Messsignal 76 beschreiben. Diese Messdaten 94 können alternativ auch im RFID-Chip 80 generiert werden. Die im Speicher 84 hinterlegten Messdaten 94 können dann über ein weiteres Ansteuersignal 88 als sensorspezifische Information 86 von der weiteren Ansteuereinrichtung hier in Form des Reglers 22 abgerufen werden. Auf diese Weise steht letztlich neben dem kabelgebundenen Übertragungsweg zwischen dem Lenkwinkelsensor 10 und dem Regler 22 ein redundanter Übertragungsweg für den Lenkwinkel 12 als Messgröße zur Verfügung über den sich Fehler bei der Datenübertragung aufdecken lassen. Dabei sind jedoch Laufzeitverzögerungen für die Messdaten 94 auf dem drahtlosen Übertragungsweg zu berücksichtigen.
  • 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 1828722 B1 [0002]
    • DE 102011080789 A1 [0042]

Claims (10)

  1. Sensor (10) zur Ausgabe eines von einem zu erfassenden Weg (12) abhängigen Messsignals (76, 78), umfassend – einen induktiven Übertrager (42), der eingerichtet ist, mit einem durch eine Primärinduktivität (46) erzeugten Geberfeld an einer Sekundärinduktivität (48, 50) ein Gebersignal (64, 66) erzeugen, – ein Geberelement (52) das eingerichtet ist, das Gebersignal (64, 66) an der Sekundärinduktivität (48, 50) in Abhängigkeit des zu erfassenden Weges (12) zu beeinflussen, – eine Auswerteeinrichtung (44) zur Ausgabe des Messsignals (76, 78) in Abhängigkeit des Gebersignals (64, 66), und – einen Transponder (80) zum Senden einer sensorspezifischen Information (86) basierend auf einem Ansteuersignal (88).
  2. Sensor (10) nach Anspruch 1, wobei der Transponder (80) eine RFID-Schaltung genannte radio frequency identification Schaltung ist.
  3. Sensor (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Transponder (80) die Primärinduktivität (48) und/oder die Sekundärinduktivität (48, 50) als Antenne (92) zum Senden der sensorspezifischen Information (86) und/oder Empfangen des Ansteuersignals (88) umfasst.
  4. Sensor (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Transponder (80) einen Speicher umfasst, in der die sensorspezifischen Informationen hinterlegt sind.
  5. Verfahren zum Steuern eines Sensors (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend: – Anlegen des Ansteuersignals (88) an den Transponder (88).
  6. Verfahren nach Anspruch 5, umfassend: – Anlegen eines elektrischen Energieversorgungssignals (56) an den Transponder (80) während dem Anlegen des Ansteuersignals (88).
  7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei das elektrische Energieversorgungssignal (56) und das Ansteuersignal (88) verschiedene Frequenzen besitzen.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die sensorspezifischen Information (86) Kalibrierungsdaten umfassen, die basierend auf dem Ansteuersignal (88) ausgelesen und zur Kalibrierung der Auswerteeinrichtung (44) verwendet werden.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die sensorspezifischen Informationen (86) Messdaten (94) umfassen die zumindest teilweise das Messsignal (76, 78) beschreiben, wobei die Messdaten (94) basierend auf einem weiteren Ansteuersignal (88) von einer übergeordneten Auswerteeinrichtung (22) ausgelesen werden.
  10. Steuervorrichtung (22, 44) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 9.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1828722B1 (de) 2004-12-20 2011-11-02 Howard, Mark Anthony Induktiver positionssensor
DE102011080789A1 (de) 2010-08-10 2012-02-16 Continental Teves Ag & Co. Ohg Verfahren und System zur Regelung der Fahrstabilität

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