DE102015012090A1 - Method for low-interference and ISO26262 compliant operation of an inductive rotation angle sensor with m outputs - Google Patents

Method for low-interference and ISO26262 compliant operation of an inductive rotation angle sensor with m outputs Download PDF

Info

Publication number
DE102015012090A1
DE102015012090A1 DE102015012090.5A DE102015012090A DE102015012090A1 DE 102015012090 A1 DE102015012090 A1 DE 102015012090A1 DE 102015012090 A DE102015012090 A DE 102015012090A DE 102015012090 A1 DE102015012090 A1 DE 102015012090A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
signal
signals
exciter
transformed
rotation angle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE102015012090.5A
Other languages
German (de)
Inventor
Peter Maurer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Elmos Semiconductor SE
Original Assignee
Elmos Semiconductor SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elmos Semiconductor SE filed Critical Elmos Semiconductor SE
Priority to DE102015012090.5A priority Critical patent/DE102015012090A1/en
Publication of DE102015012090A1 publication Critical patent/DE102015012090A1/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D18/00Testing or calibrating apparatus or arrangements provided for in groups G01D1/00 - G01D15/00
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/204Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils
    • G01D5/2086Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the mutual induction between two or more coils by movement of two or more coils with respect to two or more other coils
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D2218/00Indexing scheme relating to details of testing or calibration
    • G01D2218/10Testing of sensors or measuring arrangements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben und zur Auswertung eines induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) mit m induktiven Empfangsschleifen und mit einer Feld induzierenden Erregerschleife und mit einem Läufer mit einer das Feld der Erregerschleife verzerrenden Rotorschleife. Ein Signalgenerator (320) erzeugt ein Erregersignal (322). Eine elektrische Energiequellequelle (301), die mittels des Erregersignals (322) moduliert wird, erregt die Erregerschleife. Ein Signaltransformationsblock (307) führt eine Signalkoordinatentransformation für den Ausgangssignalvektor (304) des Drehwinkelsensorkopfes (303), bestehend aus den Ausgangssignalen (304) der m Empfangsschleifen, zur Bildung von n transformierten Signalen (308) mit größerer Signifikanz aus. Synchrondemodulation und/oder Skalar-Produkt-Bildung je transformiertem Teilsignal (308,i) der transformierten Signale (308) auf der einen Seite und dem Erregersignal (322) oder einem damit korrelierenden Steuersignal für die Synchrondemodulation (321) auf der anderen Seite ergeben je transformiertem Signal (308,i) ein Pegelsignal (310,j) von k Pegelsignalen (310).The invention relates to a method for operating and evaluating an inductive rotation angle sensor head (303) with m inductive reception loops and with a field-inducing excitation loop and with a rotor with a rotor loop that distorts the field of the exciter loop. A signal generator (320) generates an exciter signal (322). An electrical energy source (301) modulated by the exciter signal (322) excites the exciter loop. A signal transformation block (307) performs a signal coordinate transformation on the output signal vector (304) of the rotational angle sensor head (303), consisting of the output signals (304) of the m receive loops, to form n transformed signals (308) of greater significance. Synchronous demodulation and / or scalar product formation per transformed sub-signal (308, i) of the transformed signals (308) on the one hand and the exciter signal (322) or a correlated control signal for the synchronous demodulation (321) on the other hand each result transformed signal (308, i), a level signal (310, j) of k level signals (310).

Description

Einleitungintroduction

Im Stand der Technik sind verschiedene induktive Drehwinkelsensoren bekannt. Ein Beispiel ist hier die DE 19738839 A1 . Solche Sensoren werden beispielsweise auch in sicherheitsrelevanten Anwendungen eingesetzt. Für die Anforderungen an solche sicherheitsrelevanten Sensoren sind verschiedene Standards bekannt. Beispielhaft wären hier die Norm ISO26262 für den Automobilbereich oder die Norm ISO62508 , die ganz allgemein verschiedene Safety-Integrity-Level, also Sicherheitsklassen, definiert.Various inductive rotation angle sensors are known in the prior art. An example is here DE 19738839 A1 , Such sensors are also used, for example, in safety-relevant applications. Various standards are known for the requirements of such safety-relevant sensors. Exemplary here would be the Standard ISO26262 for the automotive sector or the Standard ISO62508 , which generally defines various Safety Integrity levels, ie safety classes.

Damit ein Drehwinkelsensor, insbesondere ein Drehwinkelsensor, der auf einem induktiven Messprinzip entsprechend der DE 19738836 A1 beruht, den Anforderungen solcher Normen gerecht werden kann, muss die auswertende Elektronik bestimmte Anforderungen erfüllen, die aus Schwierigkeiten solcher Drehwinkelsensorsysteme herrühren.Thus, a rotation angle sensor, in particular a rotation angle sensor, which on an inductive measuring principle according to DE 19738836 A1 In order to meet the requirements of such standards, the evaluating electronics must meet certain requirements resulting from the difficulties of such rotational angle sensor systems.

Zur besseren Einführung in die in der DE 19738836 A1 verwendete Technologie wird das Grundprinzip eines solchen induktiven Drehwinkelsensors an dieser Stelle noch einmal kurz beschrieben, um in diesen Zusammenhang die Anforderungen an die Auswerteelektronik eines solchen induktiven Drehwinkelsensors herauszuarbeiten und die Problematiken darzustellen.For a better introduction to the in the DE 19738836 A1 technology used, the basic principle of such an inductive rotation angle sensor is briefly described again at this point to work out in this context, the requirements of the evaluation of such an inductive rotation angle sensor and represent the problems.

Ein der DE 19738836 A1 entsprechender induktiver Drehwinkelsensor ist in erster Näherung rotationssymmetrisch mit einer n-zähligen Rotationssymmetrie (Siehe 1). Er besteht typischerweise aus einem Träger, beispielsweise aus einem herkömmlichen Platinenmaterial, auf das mäanderförmig umlaufend, typischerweise drei Leitungsschleifen, die Empfängerschleifen (S1, S2, S3), aufgebracht sind. Dabei haben die Mäanderstrukturen der Empfängerschleifen (S1, S2, S3) eine Winkelperiodizität, die gleich und hinsichtlich des Umlaufwinkels konstant ist. Man kann hier von einer Winkelwellenlänge (Δφ) der Mäanderstrukturen der Empfängerschleifen (S1, S2, S3) sprechen. Die typischerweise drei Empfängerschleifen (S1, S2, S3) sind dabei gegeneinander um typischerweise ein Drittel in der besagten Winkelwellenlänge (Δφ) verdreht. Werden statt drei Empfängerschleifen (S1, S2, S3) m Empfängerschleifen (S1, S2, .... Sm) benutzt, so beträgt die Verdrehung typischerweise nur 1/m der Winkelwellenlänge (Δφ) der Mäanderstrukturen. Im Folgenden werden drei Empfängerschleifen behandelt ohne die Anzahl hinsichtlich dieser Offenbarung auf diese zu beschränken. Zusätzlich ist mindestens eine vierte Leitungsschleife, die Erregerschleife (2), rotationssymmetrisch zur Symmetrieachse (Sym) aufgebracht, die vorzugsweise keine Mäanderstruktur aufweist. Diese ganze Konstruktion wird typischerweise ortsfest verwendet und wird im Folgenden als Stator bezeichnet.One of the DE 19738836 A1 corresponding inductive rotation angle sensor is rotationally symmetric in the first approximation with an n-fold rotational symmetry (see 1 ). It typically consists of a carrier, for example of a conventional board material, on which meandering, typically three loops, the receiver loops (S1, S2, S3) are applied. The meander structures of the receiver loops (S1, S2, S3) have an angular periodicity which is the same and constant with regard to the circulation angle. One can here speak of an angular wavelength (Δφ) of the meander structures of the receiver loops (S1, S2, S3). The typically three receiver loops (S1, S2, S3) are rotated relative to one another by typically one third in the said angular wavelength (Δφ). If instead of three receiver loops (S1, S2, S3) m receiver loops (S1, S2, .... Sm) are used, then the twist is typically only 1 / m of the angular wavelength (Δφ) of the meander structures. In the following, three receiver loops are treated without limiting the number to this disclosure in terms of this disclosure. In addition, at least a fourth loop, the exciter loop ( 2 ), rotationally symmetrical to the symmetry axis (Sym) applied, which preferably has no meandering structure. This whole construction is typically used stationary and will be referred to hereinafter as a stator.

Die Drehachse, die in ihrem Verdrehungswinkel gegenüber dem Stator vermessen werden soll, durchstößt senkrecht zur Bildebene der 1 den Stator in dessen Symmetriepunkt, der der Durchstoßpunkt der Symmetrieachse (Sym) des Systems ist. Auf dieser Drehachse wird fest mit dieser verbunden ein Läufer montiert, der selbst elektrisch nicht leitend als Träger für eine Kurzschlussschleife, die Rotorschleife, dient. Diese Rotorschleife weist vorzugsweise die gleiche Struktur und Winkelwellenlänge (Δφ) wie die Empfangsschleifen (S1, S2, S3) auf, die sich vorzugsweise, bis auf die Verdrehung zueinander alle untereinander gleichen.The axis of rotation, which is to be measured in its angle of rotation relative to the stator, pierces perpendicular to the image plane of the 1 the stator at its point of symmetry, which is the puncture point of the symmetry axis (Sym) of the system. On this axis of rotation is fixedly connected to this runner mounted, which itself is not electrically conductive as a carrier for a short-circuit loop, the rotor loop. This rotor loop preferably has the same structure and angular wavelength (Δφ) as the receiving loops (S1, S2, S3), which are preferably identical to each other, except for the rotation.

Die Erregerschleife (2) sendet nun ein in erster Linie magnetisches Sendesignal, dass einen Strom in den Läufer induziert. Da die Erregerschleife (2) rotationssymmetrisch bezüglich der Symmetrieachse (Sym) und damit rotationssymmetrisch bezüglich der Drehachse ist, ist diese Induktion in die Rotorschleife des Läufers unabhängig von dessen Drehwinkelposition und damit von dem Verdrehungswinkel des Läufers gegenüber dem Stator, der zu vermessen ist. Mit dieser Drehachse, die längs der Symmetrieachse (Sym) verläuft, ist der Läufer und damit die Rotorschleife typischerweise fest verbunden. Daher ist die Induktion von dem Verdrehungswinkel der Drehachse gegenüber dem Stator abhängig.The exciter loop ( 2 ) now sends a primarily magnetic transmit signal that induces a current into the rotor. Because the exciter loop ( 2 is rotationally symmetrical with respect to the axis of symmetry (Sym) and thus rotationally symmetrical with respect to the axis of rotation, this induction in the rotor loop of the rotor is independent of its rotational angular position and thus of the twist angle of the rotor relative to the stator, which is to be measured. With this axis of rotation, which runs along the axis of symmetry (Sym), the rotor and thus the rotor loop is typically firmly connected. Therefore, induction depends on the angle of rotation of the axis of rotation with respect to the stator.

Ebenso induziert die Erregerschleife (2) in die drei Empfängerschleifen (S1, S2, S3) jeweils einen Strom, der für alle Empfängerschleifen (S1, S2, S3) gleich sein sollte, da diese eine identische Geometrie aufweisen sollten und sich nur um einen Drehwinkel (Δφ/m) um die Drehachse, d. h. die Symmetrieachse (Sym), unterscheiden. Dieser spielt aber wegen der Rotationssymmetrie der Erregerschleife (2) keine Rolle.Likewise, the exciter loop ( 2 ) in the three receiver loops (S1, S2, S3) each have a current which should be the same for all receiver loops (S1, S2, S3), since they should have an identical geometry and only one rotation angle (Δφ / m) the axis of rotation, ie the symmetry axis (Sym), different. However, this plays because of the rotational symmetry of the exciter loop ( 2 ) not matter.

Je nach Drehposition des Läufers mit seiner Rotorschleife zu den drei Empfängerschleifen (S1, S2, S3) induziert der Läufer jedoch einen unterschiedlichen Strom in die jeweiligen Empfängerschleifen (S1, S2, S3). Die Rückinduktion kann mit der Induktion in einem Asynchronmotor verglichen werden, bei der der Käfigläufer Felder in die drei Statorspulen induziert. (siehe z. B. Spalte 5 Zeilen 45 bis 46 der DE 19738836 A1 )Depending on the rotational position of the rotor with its rotor loop to the three receiver loops (S1, S2, S3), however, the rotor induces a different current into the respective receiver loops (S1, S2, S3). The reverse induction can be compared to the induction in an asynchronous motor in which the squirrel cage induces fields in the three stator coils. (See, for example, column 5, lines 45 to 46 of DE 19738836 A1 )

Wie immer, ist ein solches System in der Realität nicht ungestört und fehlerfrei zu betreiben. Da solche induktiven Drehwinkelsensoren auch in sicherheitsrelevanten Anwendungen, insbesondere in Automobilen eingesetzt werden sollen, ist es notwendig, diese Fehler, sofern sie nicht schon in der Konstruktion des Sensorelements abgefangen werden können, in der elektronischen Nachverarbeitung zu klassifizieren und abzufangen. As always, such a system is in reality not undisturbed and error-free to operate. Since such inductive rotation angle sensors are also to be used in safety-relevant applications, in particular in automobiles, it is necessary to classify and intercept these errors, insofar as they can not already be intercepted in the construction of the sensor element, in electronic post-processing.

Hierzu wird in der DE 19738836 A1 (siehe z. B. Spalte 5 Zeilen 45 bis 49 der DE 19738836 A1 ) vorgeschlagen, die drei Empfängerschleifen (S1, S2, S3) in Sternschaltung zu betreiben und den Sternpunkt zur Korrektur von Störeinflüssen zu verwenden, da dieser aufgrund der Konstruktion des Systems einen Wert von 0 V aufweisen sollte, ohne hierzu ein konkretes Verfahren vorzuschlagen. Die Erregerschleife des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) wird in der 2 mit einem Wechselstrom durch eine Erregerstromquelle (301) mittels eines Erregerstroms, der ein Wechselstrom ist, erregt. Hierdurch zeigen bei korrekter Funktion des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) dessen Empfängerschleifen (S1, S2, S3) jede für sich ein Wechselspannungssignal. Dabei ergibt die Summe dieser Wechselspannungssignale (304) bei korrekter Funktion des besagten induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) im Falle der Sternverschaltung Null.This is in the DE 19738836 A1 (See, for example, column 5, lines 45 to 49 of the DE 19738836 A1 ) proposed to operate the three receiver loops (S1, S2, S3) in a star connection and to use the neutral point for the correction of disturbing influences, since this should have a value of 0 V due to the design of the system, without proposing a concrete method for this purpose. The excitation loop of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ) is in the 2 with an alternating current through a field current source ( 301 ) is energized by means of an excitation current, which is an alternating current. As a result, when the inductive rotation angle sensor head ( 303 ) whose receiver loops (S1, S2, S3) each individually an AC signal. The sum of these alternating voltage signals ( 304 ) with correct function of said inductive rotation angle sensor head ( 303 ) in the case of star connection zero.

Die Kompensation der Störungen in dieser Sternschaltung ist jedoch nicht ausreichend. Die Sternschaltung ist insbesondere nicht in der Lage, Gleichtaktsignale, die beispielsweise über die Erregerschleife (2) in das Sensorsystem (300) bei einer EMV-Einstrahlung eingekoppelt werden, zuverlässig zu unterdrücken. Hierdurch wird die Verstärkung der nachfolgenden Verstärker begrenzt und damit die Robustheit des Systems herabgesetzt.However, the compensation of the disturbances in this star connection is not sufficient. In particular, the star connection is not capable of common-mode signals which are transmitted, for example, via the excitation loop (FIG. 2 ) into the sensor system ( 300 ) are coupled with an EMC irradiation, reliably suppress. As a result, the gain of the subsequent amplifier is limited, thus reducing the robustness of the system.

Das in der DE 19738836 A1 offenbarte Verfahren zur Korrektur von Störeinflüssen ist aus diesem Grund insbesondere nicht in der Lage, die Erkennung bestimmter Gleichtaktfehler sicher zu ermöglichen. Beispielsweise ist eine fehlende Erregung der Erregerschleife (2) nicht zuverlässig erkennbar und klassifizierbar.That in the DE 19738836 A1 For this reason, disclosed methods for the correction of disturbing influences are in particular unable to reliably enable the detection of certain common-mode errors. For example, a lack of excitement of the excitation loop ( 2 ) not reliably recognizable and classifiable.

Außerdem wurde im Rahmen der Erfindung erkannt, dass die in der DE 19738836 A1 vorgeschlagene Sternverschaltung zur Störunterdrückung auch deswegen ungünstig ist, da diese zu einer Begünstigung von Gleichtaktsignalen führt und damit zu einer gesteigerten Empfindlichkeit beispielsweise gegen magnetische Wechselfelder, die die Empfängerschleifen (S1, S2, S3) durchfluten. Dieses zusätzliche Gleichtaktsignal, das definitionsgemäß in allen drei Empfängerschleifen (S1, S2, S3) die gleiche Amplitude haben sollte, führt jeweils zu einem Verlust an Amplitudenbandbreite in den nachfolgenden drei Eingangsverstärkerstufen für die Ausgangssignale der Empfangsschleifen des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303). Sofern nicht genügend Amplitudenreserve an deren Eingängen vorgesehen ist, kann es zu einer Übersteuerung der Eingangsverstärker kommen. Da diese Übersteuerung typischerweise nicht bei allen drei Eingangsverstärkern gleichzeitig eintritt, kann das fehlerhafte Gleichtaktsignal letzten Endes zu einem Gegentaktsignal verzerrt werden und so zu einem fehlerhaften Drehwinkelmessergebnis führen. Eine solche Fehlmessung infolge eines Gleichtaktsignals ist aber in sicherheitskritischen Anwendungen als kritischer Fehler anzusehen und daher sicher zu verhindern oder zumindest zu klassifizieren und zu erkennen. Dies ist im Stand der Technik nicht möglich.In addition, it was recognized in the invention that the in the DE 19738836 A1 proposed star wiring for interference suppression is also unfavorable because it leads to a favoring of common-mode signals and thus to increased sensitivity, for example, to magnetic alternating fields, which flood the receiver loops (S1, S2, S3). This additional common-mode signal, which should by definition have the same amplitude in all three receiver loops (S1, S2, S3), respectively results in a loss of amplitude bandwidth in the subsequent three input amplifier stages for the output signals of the receiving loops of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ). If not enough amplitude reserve is provided at their inputs, the input amplifiers may overdrive. Since this override typically does not occur simultaneously in all three input amplifiers, the erroneous common mode signal may ultimately be distorted into a push-pull signal, resulting in a faulty rotation angle measurement result. However, such a faulty measurement as a result of a common-mode signal is to be regarded as a critical fault in safety-critical applications and therefore must be reliably prevented or at least classified and identified. This is not possible in the prior art.

Eine ähnliche Vorrichtung ist aus der DE 19738839 A1 bekannt.A similar device is from the DE 19738839 A1 known.

Alle diese vorgenannten Vorrichtungen werden typischerweise mit einem monofrequenten Signal betrieben. Hierdurch sind diese Vorrichtungen für schmalbandige Störer empfindlich.All of these aforementioned devices are typically operated with a monofrequency signal. As a result, these devices are sensitive to narrow-band interferers.

Außerdem sind alle diese Vorrichtungen nicht in der Lage komplexere Störungsmodi als solche zu erkennen, klassifizieren und sicher zu unterscheiden.In addition, all of these devices are unable to detect, classify, and safely distinguish more complex perturbation modes as such.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren anzugeben, bei dem die von dem Sensor bereitgestellten Signale sich ausreichend vom Störuntergrund abheben und gleichzeitig so ausgewertet werden können, dass folgende Fehler erkannt, klassifiziert und unterschieden werden können:

  • a) Gleichtaktfehler wie eingestreute Felder, Bruch der Erregerschleife, Bruch des Läufers etc. (im Folgenden symmetrische Fehlerzustände genannt)
  • b) Gegentaktfehler wie Bruch einer Empfängerschleife oder Verbindung zu derselben, Schäden an den Verstärkereingängen, Kurzschlüsse auf dem Stator oder Läufer, EMV etc. (im Folgenden asymmetrische Fehlerzustände genannt)
  • c) Weitere Fehler, die durch ein Fehlermodell beschrieben werden können.
It is the object of the invention to specify a method in which the signals provided by the sensor can be sufficiently different from the interfering background and can at the same time be evaluated so that the following errors can be detected, classified and distinguished:
  • a) Common mode errors such as interspersed fields, breakage of the excitation loop, breakage of the rotor, etc. (hereinafter referred to as symmetrical error states)
  • b) Push-pull errors such as breakage of a receiver loop or connection to it, damage to the amplifier inputs, short circuits on the stator or rotor, EMC, etc. (referred to below as asymmetrical fault states)
  • c) Other errors that can be described by an error model.

Zur Lösung dieser Aufgabe muss die Signifikanz der Erkennung erhöht werden. To solve this task, the significance of the recognition must be increased.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a method according to claim 1.

Die Fehler a bis c werden im Stand der Technik bei solchen Sensorsystemen, wie beschrieben, nicht sicher erkannt, klassifiziert und sind daher nicht sicher unterscheidbar.The faults a to c are in the prior art in such sensor systems, as described, not sure recognized, classified and are therefore not distinguishable.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Das Sensorsystem (300) der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die das erfindungsgemäße Verfahren ausführt, wird zunächst mit Hilfe der 2 beschrieben. Im Folgenden sind alle Figuren zur besseren Übersichtlichkeit vereinfacht dargestellt. Maßgeblich für den beanspruchten Umfang sind ausschließlich die Ansprüche. Wesentliche Teile der Erfindung beziehen sich auf die Offenbarungen DE 19738836 A1 und DE 19738836 A1 . Deren Inhalte sind daher Teil dieser Offenbarung ohne deren Offenbarungsgehalt zu beanspruchen.The sensor system ( 300 ) of the device according to the invention, which carries out the method according to the invention, is first with the aid of 2 described. In the following, all figures are simplified for clarity. Decisive for the claimed scope are only the claims. Essential parts of the invention relate to the disclosures DE 19738836 A1 and DE 19738836 A1 , Their contents are therefore part of this disclosure without claiming their disclosure content.

Diese Offenbarung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldungen mit den Aktenzeichen DE 102014013948.4 und DE 102014013949.2 , die damit vollumfänglicher Teil dieser Offenbarung sind.This disclosure claims the priority of German patent applications with file numbers DE 102014013948.4 and DE 102014013949.2 that are a full part of this revelation.

Die Erregerschleife (2) des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) wird wie zuvor in der DE 19738836 A1 wieder mit einem Erregerstrom durch die Erregerstromquelle (301) erregt. Wiederum zeigen bei korrekter Funktion des induktiven Drehwinkelsensors (303) dessen Empfängerschleifen (S1, S2, S3) jede für sich ein Wechselspannungssignal in Form der Ausgangssignale (304) des induktiven Drehwinkelsensorkopfes, wobei jedes der Ausgangssignale (304) des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) einer Empfängerschleife (S1, S2, S3) zugeordnet ist. Dabei sollte die Summe dieser Ausgangssignale (304) des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) bei korrekter Funktion des besagten induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) im Falle der Sternverschaltung Null ergeben. Typischerweise, aber nicht notwendigerweise, ist der induktive Drehwinkelsensorkopf (303) bereits sternförmig verschaltet. Im Folgenden wird die Erfindung am Beispiel eines sternverschalteten Drehwinkelsensorkopfes beschrieben, ohne die Erfindung darauf zu beschränken.The exciter loop ( 2 ) of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ) will be as before in the DE 19738836 A1 again with a field current through the excitation current source ( 301 ). Again, if the inductive rotation angle sensor ( 303 ) whose receiver loops (S1, S2, S3) each have an alternating voltage signal in the form of the output signals ( 304 ) of the inductive rotation angle sensor head, wherein each of the output signals ( 304 ) of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ) is associated with a receiver loop (S1, S2, S3). The sum of these output signals ( 304 ) of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ) with correct function of said inductive rotation angle sensor head ( 303 ) in the case of star connection zero. Typically, but not necessarily, the inductive rotation angle sensor head ( 303 ) already interconnected in a star shape. In the following, the invention will be described using the example of a star-connected rotation angle sensor head, without limiting the invention thereto.

Die Ausgangssignale (304) des Drehwinkelsensorkopfes (303) werden in einem EMV-Filterblock (305) zu gefilterten Ausgangssignalen (306) des Drehwinkelsensorkopfes (303) vorgefiltert, wobei typischerweise nur solche Signalanteile durch den EMV-Filterblock (305) durchgelassen werden, die dem Erregersignal (322) entsprechen, mit dem die Erregerstromquelle (301) gesteuert wird, die den Erregerstrom für die Erregerschleife (2) speist bzw. innerhalb der Bandbreite des Erregersignals (322) liegt. Hierbei wird vorzugsweise ein Filter je Ausgangssignal (304) und/oder je Empfangsschleife (S1, S2, S3) des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) vorgesehen.The output signals ( 304 ) of the rotation angle sensor head ( 303 ) are stored in an EMC filter block ( 305 ) to filtered output signals ( 306 ) of the rotation angle sensor head ( 303 ) prefiltered, whereby typically only such signal components through the EMC filter block ( 305 ) are passed, the excitation signal ( 322 ), with which the excitation current source ( 301 ) controlling the excitation current for the exciter loop ( 2 ) or within the bandwidth of the excitation signal ( 322 ) lies. In this case, preferably one filter per output signal ( 304 ) and / or per receiving loop (S1, S2, S3) of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ) intended.

Erfindungsgemäß wurde aber nun erkannt, dass es sinnvoller ist, statt der beispielhaften Sternpunktspannungen, genauer der m Ausgangssignale (304) des Drehwinkelsensorkopfes (303) zum Zwecke der Fehlererkennung andere, signifikantere Signale nach einer Signalkoordinatentransformation auszuwerten. Hierzu wurde erkannt, dass es sich bei den Signalen der m Sternpunktspannungen um m-dimensionale Vektoren mit m Signalen als Vektorelementen handelt, die zum einen eine zeitliche und zum anderen eine m-dimensionale Erstreckung haben. Es wurde erfindungsgemäß erkannt, dass eine affine Abbildung dieses m-dimensionalen Ausgangssignalvektors (304) auf einen signifikanteren Signalvektor im Gegensatz zum Stand der Technik die Erkennung komplexerer Fehlerzustände erlaubt. Erfindungsgemäß wurde weiter erkannt, dass nach dieser Vektorsignalkoordinatentransformation eine Mustererkennung durch Skalar-Produkt-Bildung mit prototypischen Fehlermodellsignalvektoren erfolgen kann, die zur Erkennung komplexerer fehlerhafter Zustände genutzt werden können. Erst die Kombination aus dieser Signalkoordinatentransformation in Form einer affiner Abbildung und der nachfolgenden Skalar-Produkt-Bildung erbringt das aufgabengemäße Ergebnis einer Signifikanz- und Robustheitssteigerung sowie die Fähigkeit des Sensorsystems zur Klassifikation und Unterscheidung der Systemzustände.According to the invention, however, it has now been recognized that it makes more sense, instead of the exemplary neutral point voltages, more precisely the m output signals ( 304 ) of the rotation angle sensor head ( 303 ) to evaluate other, more significant signals after a signal coordinate transformation for the purpose of error detection. For this purpose, it was recognized that the signals of the m neutral point voltages are m-dimensional vectors with m signals as vector elements, which on the one hand have a temporal and on the other hand an m-dimensional extent. It has been recognized according to the invention that an affine mapping of this m-dimensional output signal vector ( 304 ) to a more significant signal vector unlike the prior art allows the recognition of more complex error conditions. According to the invention, it was further recognized that after this vector signal coordinate transformation, pattern recognition can be performed by scalar product formation with prototypical error model signal vectors that can be used to detect more complex erroneous states. Only the combination of this signal coordinate transformation in the form of an affine mapping and the subsequent scalar product formation yields the task-related result of a increase in significance and robustness as well as the ability of the sensor system to classify and differentiate the system states.

In dem beispielhaften Fall der affinen Abbildung werden nun zur vereinfachten Erläuterung die beispielhaften Ausgangsspannungen an den Ausgängen (304) des induktiven Drehwinkelsensors (303) mit beispielhaft m = 3 Empfangsschleifen (S1, S2, S3) ausgewertet. Da die Induktion einer Gleichtaktstörung in allen m, hier beispielhaft drei Empfängerschleifen (S1, S2, S3) gleich sein sollte, sollten n, hier beispielhaft drei transformierten Signale der m, hier beispielhaft drei Sternspannungen keine Gleichtaktsignalanteile mehr aufweisen. Im Folgenden ist eine solche bevorzugte Transformation beschrieben ohne diese Offenbarung darauf zu beschränken. Wesentlich ist die Erkenntnis, dass eine die Ausgangssignale (304) des Drehwinkelsensorkopfes (303) erst einer Transformation unterzogen werden müssen, um an die nachfolgenden Schaltungen angepasst werden zu können. Diese Transformation soll in einem Signaltransformationsblock (307) durchgeführt werden, der seine Eingangssignale entweder direkt vom Drehwinkelsensorkopf (303) als dessen Ausgangssignale (304) erhält oder erst vorverarbeitet, beispielsweise gefiltert als gefiltertes Ausgangssignal (306) des Drehwinkelsensorkopfes (303) über einen Filterblock (305).In the exemplary case of the affine mapping, the exemplary output voltages at the outputs ( 304 ) of the inductive rotation angle sensor ( 303 ) with exemplary m = 3 receive loops (S1, S2, S3) evaluated. Since the induction of a common-mode disturbance in all m, three exemplary receiver loops (S1, S2, S3) should be the same, n, here by way of example three transformed signals of m, here by way of example three star voltages, should no longer have common-mode signal components. In the following, such preferred transformation is described without limiting this disclosure. It is important to realize that one of the output signals ( 304 ) of the rotation angle sensor head ( 303 ) must first undergo a transformation to the subsequent circuits to be adapted. This transformation should be done in a signal transformation block ( 307 ) which receives its input signals either directly from the rotation angle sensor head ( 303 ) as its output signals ( 304 ) or only preprocessed, for example filtered as a filtered output signal ( 306 ) of the rotation angle sensor head ( 303 ) via a filter block ( 305 ).

Eine solche beispielhafte Signaltransformation, als Beispiel der affinen Signalvektortransformation zur Signifikanzsteigerung, wird in dem besagten Signaltransformationsblock (307) durchgeführt, der in 4 noch einmal detaillierter dargestellt ist. Aus den gefilterten Ausgangssignalen (306) des Drehwinkelsensorkopfes (303) bilden beispielsweise drei Differenzverstärker (401 bis 403) jeweils eine Signalspannung eines transformierten Signals (308) durch jeweilige Differenzbildung.Such exemplary signal transformation, as an example of the affine signal vector transformation for significance enhancement, is performed in the said signal transformation block (FIG. 307 ) carried out in 4 again shown in more detail. From the filtered output signals ( 306 ) of the rotation angle sensor head ( 303 ) form, for example, three differential amplifiers ( 401 to 403 ) each have a signal voltage of a transformed signal ( 308 ) by respective difference formation.

Dies entspricht der technischen Realisierung der Vektorgleichung V →308 = A→307V →304 + V →off This corresponds to the technical realization of the vector equation V → 308 = A → 307 V → 304 + V → off

Hierbei bedeutet V304 den m dimensionalen Signalvektor der m Signalspannungen der m Ausgangssignals (304) des Drehwinkelsensorkopfes (303). Die Filterung der Ausgangssignale (304) des Drehwinkelsensorkopfes (303) zu den gefilterten Ausgangssignalen (306) haben wir in dieser Beschreibung nicht immer einbezogen, da dem Fachmann offenbar ist, dass die Filterung auch ein direktes Durchschleifen der Signale bedeuten kann, wodurch die Ausgangssignale (304) des Drehwinkelsensorkopfes (303) auch direkt (304) oder gefiltert (306) am nachfolgenden Signaltransformationsblock (307) angeschlossen sein können. V308 steht für den n-dimensionalen Signalvektor der Signalspannungen der n transformierten Signale (308). A307 stellt eine Verknüpfungsmatrix zwischen dem m dimensionalen Signalvektor der m Signalspannungen der m Teilsignale (304,l) der Ausgangssignale (304) des Drehwinkelsensorkopfes (303) oder der m gefilterten Ausgangssignale (306) auf der Eingangsseite des Signaltransformationsblocks (307) und dem n-dimensionalen Signalvektor der n Signalspannungen der n Teilsignale (308,i) der transformierten Signale (308) des Signaltransformationsblock (307) auf der anderen Seite dar. Voll ist ein n-dimensionaler Offset-Vektor, der durch den Signaltransformationsblock (307) zu dem Ergebnis der Dreh-Streck-Transformation mittels der Verknüpfungsmatrix (A307) hinzugefügt wird. Im Falle einer willkürlichen und nur beispielhaften für die Darstellung der Erfindung gewählten Transformation könnte die Verknüpfungsmatrix (A307) beispielsweise wie folgt gestaltet werden:

Figure DE102015012090A1_0002
Here, V 304 is the m-dimensional signal vector of the m signal voltages of the m output signal ( 304 ) of the rotation angle sensor head ( 303 ). The filtering of the output signals ( 304 ) of the rotation angle sensor head ( 303 ) to the filtered output signals ( 306 ), we have not always included in this description, as it is obvious to the person skilled in the art that the filtering can also mean a direct looping through of the signals, whereby the output signals ( 304 ) of the rotation angle sensor head ( 303 ) also directly ( 304 ) or filtered ( 306 ) at the subsequent signal transformation block ( 307 ) can be connected. V 308 stands for the n-dimensional signal vector of the signal voltages of the n transformed signals ( 308 ). A 307 represents a linking matrix between the m-dimensional signal vector of the m signal voltages of the m sub-signals ( 304 l ) of the output signals ( 304 ) of the rotation angle sensor head ( 303 ) or the m filtered output signals ( 306 ) on the input side of the signal transformation block ( 307 ) and the n-dimensional signal vector of the n signal voltages of the n partial signals ( 308 i ) of the transformed signals ( 308 ) of the signal transformation block ( 307 Full is an n-dimensional offset vector which is represented by the signal transformation block ( 307 ) is added to the result of the spin-stretch transform by means of the link matrix (A 307 ). In the case of an arbitrary transformation, chosen only by way of example for the presentation of the invention, the linking matrix (A 307 ) could, for example, be designed as follows:
Figure DE102015012090A1_0002

Eine solche beispielhafte Verknüpfungsmatrix (A307), die mit Einsen, negativen Einsen und Nullen besetzt ist, kann durch einfache Differenzbildung beispielsweise in Differenzverstärkern realisiert werden. (siehe 4)Such an exemplary link matrix (A 307 ), which is populated with ones, negative ones and zeros, can be realized by simple difference formation, for example in differential amplifiers. (please refer 4 )

Die erfindungsgemäßen, transformierten Signale (308) enthalten bei Anwendung der obigen Verknüpfungsmatrix (A307) und somit nach Signalvektortransformation im Signaltransformationsblock (307) vorzugsweise keinen Gleichanteil mehr. Es ist aber beispielsweise auch möglich, den Gleichanteil als separates Signal herauszuprojizieren. Die beispielhafte Verknüpfungsmatrix (A307) ist dann als m×n Matrix nicht mehr im beispielhaften Fall von m = 3 eine 3×3 Matrix, sondern eine 3×4 Matrix,

Figure DE102015012090A1_0003
wenn das Sensorsystem (300) ansonsten, wie im fehlerfreien Fall vorgesehen, symmetriert ist. Hierbei bedeutet symmetriert, dass alle Empfängerschleifen (S1, S2, S3) bis auf die besagte Verdrehung um die Drehachse, d. h. die Symmetrieachse (Sym), zueinander die gleiche Geometrie mit einer n-zähligen Symmetrie aufweisen und exakt zentrisch angeordnet sind und dass dies auch für die Läuferschleife gilt. Auch die Erregerschleife (2) ist in diesem idealen Fall bezüglich der Symmetrieachse (Sym) vollkommen symmetrisch angebracht.The transformed signals according to the invention ( 308 ) when applying the above link matrix (A 307 ) and thus after signal vector transformation in the signal transformation block ( 307 ) preferably no more direct component. But it is also possible, for example, herauszuprojizieren the DC component as a separate signal. The exemplary link matrix (A 307 ) is then no longer, in the exemplary case of m = 3, a 3 × 3 matrix as a m × n matrix, but a 3 × 4 matrix,
Figure DE102015012090A1_0003
when the sensor system ( 300 ) otherwise, as provided in the error-free case, is symmetrized. This means symmetrized that all receiver loops (S1, S2, S3) except for the said rotation about the axis of rotation, ie the symmetry axis (Sym), have the same geometry with an n-fold symmetry to each other and are arranged exactly centric and this also for the runner loop applies. Also the exciter loop ( 2 ) is perfectly symmetrical in this ideal case with respect to the symmetry axis (Sym).

Durch die Signaltransformation kann die Spannungsamplitude der transformierten Signale (308) darüber hinaus bezüglich ihres Nutzsignalanteils um einen von der gewählten Transformation (A307) abhängigen Faktor, hier beispielsweise 3 , größer als die Amplituden der Ausgangssignale (304) des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) sein. Hierdurch wird der Pegelabstand zwischen dem Nutzsignal der Empfangsschleifen (S1, S2, S3) nach Transformation und einem möglicherweise eingestrahlten Störsignal, beispielsweise einem eingestrahlten Gleichtaktstörsignal, erhöht und zum anderen, und das ist wesentlich, der Aussteuerbereich der nachfolgenden Verstärkerstufen hinsichtlich der Nutzsignale besser ausgenutzt. Due to the signal transformation, the voltage amplitude of the transformed signals ( 308 ) Furthermore, with respect to their useful signal component by one of the selected transformation (A 307 ) dependent factor, here for example 3 , greater than the amplitudes of the output signals ( 304 ) of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ) be. As a result, the level difference between the useful signal of the receiving loops (S1, S2, S3) after transformation and a possibly radiated interference signal, such as a radiated common mode noise, increased and on the other, and this is essential, the Aussteuerbereich the subsequent amplifier stages with respect to the useful signals better utilized.

Ist nämlich die Wirkungsweise eines möglichen Störsignals Vstör bekannt, so kann dieses bei einem beispielhaften linearen Zusammenhang beispielsweise mittels eines Gewichtungsvektors G, der gemessen oder aus Konstruktionsdaten berechnet werden kann, in den Signalpfad eingespeist werden: V →308 = A →307V →304 + V →off + G →Vstör If the mode of action of a possible interfering signal V sturgeon is known, this can be fed into the signal path in an exemplary linear relationship, for example by means of a weighting vector G, which can be measured or calculated from construction data: V → 308 = A → 307 V → 304 + V → off + G → V disturb

Im Falle eines beispielhaften Gleichtaktsignals wäre dann

Figure DE102015012090A1_0004
In the case of an exemplary common mode signal, then
Figure DE102015012090A1_0004

Die Störspannung, die in den Drehwinkelsensorkopf (303) mit drei Ausgangssignalen (304) eingespeist wird.The disturbance voltage that enters the rotation angle sensor head ( 303 ) with three output signals ( 304 ) is fed.

In diesem beispielhaften Fall ergibt die Matrixmultiplikation in dem Signaltransformationsblock (307):

Figure DE102015012090A1_0005
In this exemplary case, the matrix multiplication in the signal transformation block ( 307 ):
Figure DE102015012090A1_0005

Hierbei haben wir G als G = (1, 1, 1) angenommen. In den ersten drei Kanälen wird dann also das Gleichtaktsignal zuverlässig unterdrückt, während im vierten Kanal das Störsignal verstärkt wird. Somit wird das Fehlerbild signifikanter und kann als solches besser erkannt werden, da es von den Nutzsignalen in den ersten beiden Kanälen abgetrennt wird.Here we have assumed G as G = (1, 1, 1). In the first three channels, the common-mode signal is reliably suppressed, while in the fourth channel, the interference signal is amplified. Thus, the error pattern becomes more significant and as such can be better recognized as it is separated from the wanted signals in the first two channels.

Dieses vorausgehende Beispiel ist daher ein vorzügliches Beispiel, um die Signifikanzsteigerung durch eine affine Vektorsignalkoordinatentransformation im Signaltransformationsblock (307) zu erläutern.This previous example is therefore an excellent example to increase the significance of an affine vector signal coordinate transformation in the signal transformation block ( 307 ).

Typischerweise wird die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem KFZ mit einer einfachen Gleichspannung, die nicht symmetrisch um den Nullpunkt ist, versorgt. Daher wird in einer bevorzugten Version der erfindungsgemäßen Vorrichtung zu jedem der n Spannungen der transformierten Signale (308) ein Gleichspannungsvektorsignal (Voff), der Offset, beispielsweise durch Differenzverstärker (401 bis 403) der 4 addiert. In dem beispielhaften Fall beträgt dieser Offset (Voff) je Teilsignal (308,i) vorzugsweise die Hälfte der Betriebsspannung (VBD) und/oder wird vom Pegel her in der Mitte des Aussteuerbereichs der Eingangsverstärker gelegt. Typischerweise sind die Offsetspannungen für alle Kanäle gleich groß. Diese Addierschaltung entsprechend dem Stand der Technik ist in 4 zur Vereinfachung nicht zusätzlich eingezeichnet.Typically, the device according to the invention is supplied in a vehicle with a simple DC voltage which is not symmetrical about the zero point. Therefore, in a preferred version of the device according to the invention, to each of the n voltages of the transformed signals ( 308 ) a DC voltage vector signal (V off ), the offset, for example by differential amplifier ( 401 to 403 ) of the 4 added. In the exemplary case, this offset (V off ) per sub-signal ( 308 i Preferably, half of the operating voltage (V BD ) and / or is placed in the middle in the middle of the control range of the input amplifiers. Typically, the offset voltages are the same for all channels. This adder circuit according to the prior art is in 4 not shown for the sake of simplicity.

Während die oben beschriebene Signifikanzsteigerung durch Signalkoordinatentransformation in der beispielhaften Form einer Matrix-Multiplikation des Ausgangsvektorsignals (304) des Drehwinkelmesskopfes (303) entspricht, stellt diese Addition des Offsets nun eine Verschiebung des resultierenden Signalvektors dar. Eine solche Multiplikation eines Vektorsignals mit einer Matrix, hier eine vorgegebene Verknüpfungsmatrix (A307) für eine fest verdrahtete Signalkoordinatentransformation, in Kombination mit einer Addition, hier die Addition eines festen Vektorsignal-Offsets (Voff) durch Addiererschaltungen, also quasi eine vektorielle Addiervorrichtung, stellt eine affine Abbildung des Ausgangssignalvektors auf einen neuen Signalvektor, hier die transformierten Signale (308), dar. Neben diesen affinen Abbildungen sind auch komplexere Abbildungen möglich. Beispielsweise ist eine vollständige und/oder teilweise Rückführung des Ausgangssignalvektors des Signaltransformationsblocks (307) bestehend aus den transformierten Signalen (308) als Teil der Eingangssignale des Signaltransformationsblocks (307) in den Signaltransformationsblock (307) denkbar, wodurch nichtlineare Transformationen ermöglicht werden, die Teil dieser Offenbarung sind (siehe auch 12). Diese Rückführung kann beispielsweise durch eine Gewichtungsmatrix (G2) gewichtet und gemischt werden.While the above-described significance increase by signal coordinate transformation in the exemplary form of a matrix multiplication of the output vector signal ( 304 ) of the rotary angle measuring head ( 303 This addition of the offset now represents a shift of the resulting signal vector. Such a multiplication of a vector signal with a matrix, here a predetermined link matrix (A 307 ) for a hardwired signal coordinate transformation, in combination with an addition, here the addition of a fixed one Vector signal offsets (V off ) by adder circuits, that is to say a quasi vectorial adder, represent an affine mapping of the output signal vector onto a new signal vector, here the transformed signals ( 308 ). In addition to these affine mappings, more complex mappings are possible. For example, a complete and / or partial feedback of the output vector of the Signal transformation block ( 307 ) consisting of the transformed signals ( 308 ) as part of the input signals of the signal transformation block ( 307 ) into the signal transformation block ( 307 ), allowing for nonlinear transformations that are part of this disclosure (see also 12 ). This feedback can be weighted and mixed, for example, by a weighting matrix (G 2 ).

Im Anschluss an die Signifikanzsteigerung im Signaltransformationsblock (307) werden die Ausgangssignale des Signaltransformationsblocks (307), die transformierten Signale (308), auf das Vorliegen verschiedener Merkmale überprüft. Das wichtigste Merkmal ist dabei das Vorliegen des Messsignals selbst. Die Signifikanzsteigerung im Signaltransformationsblock (307) wird daher vorzugsweise so durchgeführt, dass das Messsignal auf anderen Teilsignalen der transformierten Signale (308) zu finden ist als die Pegel der Störsignale zur Fehlererkennung. Die Erkennung von Messsignalen und Fehlersignalen erfolgt nun durch den Vergleich mit prototypischen Signalen. Dies geschieht durch Skalar-Produkt-Bildung zwischen dem jeweiligen Prototyp-Signal eines prototypischen Signalvektors, der auch eindimensional sein kann, und dem jeweiligen Ausgangssignal (308,i) des Signaltransformationsblocks (307), dem jeweiligen transformierten Signal (308,i). Der einzelne Messsignalpegel (Vmess), der hier ein Messsignalpegel für den jeweiligen Prototyp ist und somit auch ein Fehlersignalpegel sein kann, kann dabei beispielsweise durch die Formel

Figure DE102015012090A1_0006
beschrieben werden.Following the increase in significance in the signal transformation block ( 307 ), the output signals of the signal transformation block ( 307 ), the transformed signals ( 308 ), checked for the presence of various characteristics. The most important feature is the presence of the measurement signal itself. The increase in significance in the signal transformation block ( 307 ) is therefore preferably carried out so that the measurement signal on other sub-signals of the transformed signals ( 308 ) is to be found as the level of the interference signals for error detection. The detection of measurement signals and error signals now takes place by comparison with prototypical signals. This is done by scalar product formation between the respective prototype signal of a prototypical signal vector, which can also be one-dimensional, and the respective output signal ( 308 i ) of the signal transformation block ( 307 ), the respective transformed signal ( 308 i ). The individual measurement signal level (V mess ), which here is a measurement signal level for the respective prototype and thus can also be an error signal level, can be determined, for example, by the formula
Figure DE102015012090A1_0006
to be discribed.

Vorzugsweise wird als ein prototypisches Signal als eines von typischerweise mehreren, z. B. u prototypischen Signalen das Erregersignal (322) verwendet. Ebenso ist es sinnvoll, ein um eine vorbestimmte Phase (z. B. +90°) und/oder eine vorbestimmte Zeit ΔT verschobenes Erregersignal (322) hier als weiteres prototypisches Signal zu verwenden, um beispielsweise den Winkel direkt als arccos des Verhältnisses der sich ergebenden Amplituden bestimmen zu können.Preferably, as a prototypical signal, one of typically several, e.g. B. prototypic signals the excitation signal ( 322 ) used. Likewise, it is useful to have an exciter signal (which is shifted by a predetermined phase (eg + 90 °) and / or a predetermined time ΔT (FIG. 322 ) here as another prototypical signal to be able to determine, for example, the angle directly as arccos of the ratio of the resulting amplitudes.

Die Summe der Amplituden der Signalspannungen der Teilsignale (308,i) der transformierten Signale (308) sollte beispielsweise bei der vorgestellten Verknüpfungsmatrix (A307) für die Signaltransformation zur Signifikanzsteigerung im Signaltransformationsblock (307) Null Volt betragen. Ist dies nicht der Fall, kann z. B. ein Summenfehler erkannt werden.The sum of the amplitudes of the signal voltages of the sub-signals ( 308 i ) of the transformed signals ( 308 ) should, for example, in the presented link matrix (A 307 ) for the signal transformation to increase the significance in the signal transformation block ( 307 ) Be zero volts. If this is not the case, z. B. a sum error can be detected.

Es wurde erfindungsgemäß erkannt, dass diese Summe der Amplituden der transformierten Signale (308), also nicht die Summe der Sternpunktspannungen der Ausgangssignale (304) des Drehwinkelmesskopfes (303) wie im Stand der Technik selbst, zur Bewertung des Sensorzustands ausgewertet werden kann. Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass hierdurch insbesondere aufgabengemäße Fehlerzustände erkannt, klassifiziert und unterschieden werden können, die den Sensor und/oder die Auswertung in asymmetrischer oder symmetrischer Weise betreffen. Gleichtaktfehler beeinflussen die Summe der Amplituden der Signalspannungen jener Signale der transformierten Signale (308), die die Messwerte wiedergeben, nach der Signifikanzsteigerung mit den oben erwähnten Verknüpfungsmatrizen (A307) im Signaltransformationsblock (307) eben gerade nicht mehr. Es wird somit erfindungsgemäß die Erkennung von Gegentaktfehlern und deren Unterscheidung von Gleichtaktfehlern und gleichzeitig deren Unterscheidung von anderen Fehlern möglich. Dies ist im Stand der Technik nicht bekannt. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird daher von der Spannungssumme die Betriebsspannung einmal bzw. der besagte Offset zweimal abgezogen, wodurch sich das Summensignal (326) wieder in der Mitte des Aussteuerbereichs nachfolgender Verstärker befindet.It has been recognized according to the invention that this sum of the amplitudes of the transformed signals ( 308 ), ie not the sum of the neutral point voltages of the output signals ( 304 ) of the rotary angle measuring head ( 303 ), as in the prior art itself, can be evaluated to evaluate the sensor state. According to the invention, it has been recognized that in this way in particular task-related fault conditions can be detected, classified and distinguished, which relate to the sensor and / or the evaluation in an asymmetric or symmetrical manner. Common mode errors affect the sum of the amplitudes of the signal voltages of those signals of the transformed signals ( 308 ) representing the measured values, after the increase in significance with the above-mentioned linking matrices (A 307 ) in the signal transformation block ( 307 ) just not anymore. It is thus possible according to the invention to detect push-pull errors and their differentiation from common mode errors and at the same time distinguish them from other errors. This is not known in the prior art. In the apparatus according to the invention, therefore, the operating voltage is subtracted once or the said offset twice from the voltage sum, as a result of which the sum signal ( 326 ) is again in the middle of the control range subsequent amplifier.

Diese Bildung des Summensignals (326) durch Summenbildung der Pegelsignale (310), die die Ausgangssignale des Synchrondemodulatorblocks (307) bilden, in dem die Skalar-Produktbildung stattfindet, findet beispielhaft in einer Summiereinrichtung (324) statt. Die Bildung des Summensignals entspricht selbst übrigens wieder einer Skalar-Produktbildung zwischen dem Signalvektor der transformierten Signale (308) und einem Einheitsvektorsignal, dessen Elemente mit konstanten Eins-Signalen besetzt sind.This formation of the sum signal ( 326 ) by summation of the level signals ( 310 ) representing the output signals of the synchronous demodulator block ( 307 ), in which the scalar product formation takes place, takes place by way of example in a summing device ( 324 ) instead of. Incidentally, the formation of the sum signal again corresponds to a scalar product formation between the signal vector of the transformed signals ( 308 ) and a unit vector signal whose elements are occupied by constant one signals.

Das so gebildete Summensignal (326) wird beispielsweise mittels eines ersten Komparators (341) mit einem ersten Schwellwert (327), beispielsweise in Form einer ersten Referenzspannung (Vref1) durch Vergleich ausgewertet, wobei die Referenzspannung (Vref1) vorzugsweise oberhalb des besagten Offsets liegt, und beispielsweise mittels eines zweiten Komparators (342) mit einem zweiten Schwellwert (330), beispielsweise in Form einer zweiten Referenzspannung (Vref2) verglichen wird, die vorzugsweise unterhalb des Offsets liegt. Es ergeben sich dann typischerweise ein erstes Ergebnissignal (334) und ein zweites Ergebnissignal (333). Liegt die Spannung des Summensignals (326) außerhalb des durch die erste Referenzspannung (Vref1), also den ersten Schwellwert (327), und die zweite Referenzspannung (Vref2), also den zweiten Schwellwert (330), definierten, zulässigen Summenspannungsschlauches, so liegt ein entsprechend der Aufgabe der Erfindung zu detektierender Symmetriefehler, also ein Gegentaktfehler, vor. Außerdem erkennt die Vorrichtung, dass dieser Fehler kein Gleichtaktfehler, also kein symmetrischer Fehlerzustand ist.The summation signal ( 326 ) is, for example, by means of a first comparator ( 341 ) with a first threshold ( 327 ), for example in the form of a first reference voltage (V ref1 ) evaluated by comparison, wherein the reference voltage (V ref1 ) is preferably above said offset, and for example by means of a second comparator ( 342 ) with a second threshold ( 330 ), for example in the form of a second reference voltage (V ref2 ) is compared, which is preferably below the offset. This then typically results in a first result signal ( 334 ) and a second result signal ( 333 ). Is the voltage of the sum signal ( 326 ) outside of the first reference voltage (V ref1 ), ie the first threshold value ( 327 ), and the second reference voltage (V ref2 ), ie the second threshold value ( 330 ), defined, permissible sum voltage hose, so there is a corresponding to the object of the invention to be detected symmetry error, ie a push-pull error before. In addition, the device recognizes that this error is not a common mode error, so it is not a symmetric error state.

In dem Signaltransformationsblock (307) werden die zugehörigen transformierten Signale (308) der Ausgangssignale (304) des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303), wie zuvor beschrieben, mittels der beschriebenen affinen Abbildung transformiert. Hierdurch werden je nach gewählter Verknüpfungsmatrix (A307) die Gleichsignalstörungen, wie beschrieben, vorzugsweise entfernt und eine Übersteuerung der nachfolgenden Verstärkereingänge wird somit unwahrscheinlicher. Die Aussteuerreserve im nachfolgenden Signalpfad steigt. Vor diesem Hintergrund ist es auch oft sinnvoll, die Signaltransformation und Skalar-Produkt-Bildung mehrfach und somit mehrstufig hintereinander durchzuführen und in der ersten Transformation vor allem Wert auf eine Verhinderung einer Übersteuerung, beispielsweise durch eine geeignete Wahl der Verknüpfungsmatrix (A307) zu legen. Hier und im Folgenden ist zur vereinfachten Darstellung nur eine einstufige Transformation ohne Rückkoppelungen und Filter beschrieben. Die so gebildeten drei transformierten Signale (308) werden sodann in einem Synchrondemodulatorblock (309) skalarmultipliziert und gefiltert, um das Erregersignal (322) der Erregerstromquelle (301) in ein Gleichspannungssignal oder niederfrequentes Signal zu transformieren, das dem jeweiligen Empfangspegel entspricht.In the signal transformation block ( 307 ), the associated transformed signals ( 308 ) of the output signals ( 304 ) of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ), as described above, transformed by means of the described affine mapping. As a result, depending on the chosen combination matrix (A 307 ), the DC interference, as described, preferably removed and overdriving the subsequent amplifier inputs is thus less likely. The headroom in the subsequent signal path increases. Against this background, it often makes sense to carry out the signal transformation and scalar product formation multiple times and thus several stages in succession and to attach importance in the first transformation to preventing override, for example by a suitable choice of the link matrix (A 307 ) , Here and below, only a single-stage transformation without feedback and filters is described for simplified representation. The three transformed signals ( 308 ) are then stored in a synchronous demodulator block ( 309 ) scalar multiplied and filtered to detect the excitation signal ( 322 ) of the excitation current source ( 301 ) to transform into a DC signal or low-frequency signal corresponding to the respective reception level.

Ein Taktgenerator (320) liefert dabei zum einen das Erregersignal (322) für die Erregerstromquelle (301) und zum anderen gleichzeitig ein Steuersignal (321) für die Synchrondemodulation durch Skalar-Produkt-Bildung. Genaugenommen werden die transformierten Signale (308) mit dem Steuersignal (321) nun in Form des Erregersignals (322) der Erregerstromquelle (301) skalarmultipliziert und dann tiefpassgefiltert. Dies ist ein Verfahren, wie man es von Synchrondemodulatoren her kennt. Hierbei wird ein Skalar-Produkt zwischen dem Erregersignal (322) der Erregerstromquelle und dem jeweiligen transformierten Signal (308) im Synchrondemodulatorblock (309) im Raum-Multiplex durch n, hier beispielhaft drei separate Synchrondemodulatoren gebildet. Natürlich ist ein Zeitmultiplex bei einer digitalen Abtastung auch möglich. Durch die Tiefpassfilterung werden Signalanteile mit höheren Frequenzen dabei unterdrückt. Grundsätzlich ist hier statt der Verwendung von Skalar-Produkten auch die Verwendung beliebiger anderer Linearformen möglich, sofern die Orthogonalität zweier verschiedener Signale sich unter bestimmbaren Bedingungen hinsichtlich der Verschiedenheit dieser Signale in Form des Verschwindens des Ergebnisses (Vmess,i) der Verknüpfung dieser Signale mittels dieser Linearform erreichen lässt. 3 zeigt eine einfache Realisierung einer Einheit zur Skalar-Produktbildung. Hierbei wird ein erstes Signal (SIG1) mit einem zweiten Signal (SIG2) in einem Multiplizierer (M1) multipliziert und in dem nachfolgenden Tiefpassfilter (F1) zum Ausgangssignal (OUT) gefiltert. Ist eines der Signale ein binäres Signal, beispielsweise das erste Signal (SIG1), so kann der Multiplizierer sehr einfach realisiert werden. Beispielsweise kann es sich bei dem Multiplizierer um einen Impedanzwandler oder ähnliches handeln, der mittels Schalter, die durch das erste Signal (SIG1) betätigt werden, so umstrukturiert werden kann, dass er in Abhängigkeit von dem ersten Signal (SIG1) einmal eine Verstärkung von 1 und ein anderes Mal eine Verstärkung von –1 hat. Typischerweise wird dabei der besagte Offset zuvor abgezogen und anschließend wieder aufaddiert. Ändert das zweite Signal (Sig2) dann synchron zum ersten Signal (SIG1) nach Offset-Subtraktion ebenfalls sein Vorzeichen, so ergibt sich stets ein positives Signal, dessen Gleichanteil dann durch das nachfolgende Tiefpassfilter separiert wird. Andere Strukturen für die Skalar-Produktbildung sind natürlich denkbar. Die Grenzfrequenz des Tiefpassfilters (F1) wird dabei so gewählt, dass sie unterhalb der minimalen Frequenz (ωmin) des Erregersignals (322) liegt.A clock generator ( 320 ) supplies the excitation signal ( 322 ) for the excitation current source ( 301 ) and at the same time a control signal ( 321 ) for the synchronous demodulation by scalar product formation. Strictly speaking, the transformed signals ( 308 ) with the control signal ( 321 ) now in the form of the excitation signal ( 322 ) of the excitation current source ( 301 ) scalar multiplied and then low pass filtered. This is a procedure known from synchronous demodulators. Here, a scalar product between the excitation signal ( 322 ) of the excitation current source and the respective transformed signal ( 308 ) in the synchronous demodulator block ( 309 ) in the space-multiplex by n, formed here by way of example three separate synchronous demodulators. Of course, a time multiplex in a digital scan is also possible. Due to the low-pass filtering, signal components with higher frequencies are suppressed. Basically, instead of the use of scalar products, the use of any other linear forms is possible, provided that the orthogonality of two different signals under determinable conditions with respect to the difference of these signals in the form of the disappearance of the result (V mess, i ) of the linkage of these signals achieve this linear shape. 3 shows a simple realization of a unit for scalar product formation. In this case, a first signal (SIG1) is multiplied by a second signal (SIG2) in a multiplier (M1) and filtered in the subsequent low-pass filter (F1) to the output signal (OUT). If one of the signals is a binary signal, for example the first signal (SIG1), then the multiplier can be realized very simply. For example, the multiplier may be an impedance converter or the like, which may be restructured by means of switches operated by the first signal (SIG1) so as to have a gain of 1, depending on the first signal (SIG1) and another time has a gain of -1. Typically, the said offset is previously subtracted and then added up again. If the second signal (Sig2) then also changes its sign in synchronism with the first signal (SIG1) after offset subtraction, the result is always a positive signal whose DC component is then separated by the subsequent low-pass filter. Other structures for scalar product formation are of course conceivable. The cut-off frequency of the low-pass filter (F1) is chosen so that it is below the minimum frequency (ω min ) of the excitation signal (F1). 322 ) lies.

Zwei beliebige Signale A und B werden im Sinne dieser Offenbarung übrigens dann als orthogonal bezüglich eines Synchrondemodulators bezeichnet, wenn diese anstelle des ersten Signals (SIG1) und des zweiten Signals (SIG2) in einen der Synchrondemodulatoren des Synchrondemodulatorblocks (309) eingespeist würden und das zugehörige Ausgangssignal, also das zugehörige Pegelsignal (310) dann 0 ergäbe. In der Realität wird ein solcher Synchrondemodulator des Synchrondemodulatorblocks (309) aber ein Systemrauschen und einen Regelfehler zeigen. Dieses Systemrauschen und diesen Regelfehler kann man durch Einspeisen des Erregersignals (322) an Stelle des ersten Signals (SIG1) in den betreffenden Synchrondemodulator und gleichzeitiges konstant halten des zweiten Signals (SIG2) des betreffenden Synchrondemodulators eindeutig bestimmen. Das Ausgangssignal des Synchrondemudulators wäre dann im Idealfall Null, zeigt aber in der Realität typischerweise das besagte Rauschen und den besagten Regelfehler.Incidentally, any two signals A and B are referred to as being orthogonal with respect to a synchronous demodulator in the sense of this disclosure if they are inserted in one of the synchronous demodulators of the synchronous demodulator block (SIG1) and the second signal (SIG2). 309 ) and the associated output signal, ie the associated level signal ( 310 ) then 0 would result. In reality, such a synchronous demodulator of the synchronous demodulator block ( 309 ) but a system noise and a control error show. This system noise and this control error can be achieved by feeding the exciter signal ( 322 ) in place of the first signal (SIG1) in the respective synchronous demodulator and simultaneously hold constant the second signal (SIG2) of the respective synchronous demodulator. The output of the synchronous demodulator would then ideally be zero, but in reality typically exhibits the said noise and control error.

In dem Beispiel des Synchrondemodulatorblocks (309) wird beispielsweise jedes der transformierten Signale (308) mit jeweils einem ersten Signaleingang (SIG1) jeweils einer Vorrichtung zur Skalar-Produktbildung entsprechend 3 verbunden. Alle zweiten Signale (SIG2) dieser Vorrichtungen zur Skalar-Produktbildung werden typischerweise mit dem Steuersignal für die Synchrondemodulation (321) aus dem Signalgenerator (320) verbunden. Typischerweise korreliert dieses Steuersignal für die Synchrondemodulation (321) mit dem Erregersignal (322). Alle diese drei Vorrichtungen zur Skalar-Produktbildung bilden zusammen den Synchrondemodulatorblock (309). Jedes der drei Ausgangssignale (OUT) der drei Vorrichtungen zur Skalar-Produkt-Bildung ist mit einem der drei Pegelsignale (310) verbunden.In the example of the synchronous demodulator block ( 309 ), for example, each of the transformed signals ( 308 ) each having a first signal input (SIG1) each corresponding to a device for scalar product formation 3 connected. All second signals (SIG2) of these devices for scalar Product formation is typically done with the control signal for the synchronous demodulation ( 321 ) from the signal generator ( 320 ) connected. Typically, this control signal for the synchronous demodulation ( 321 ) with the excitation signal ( 322 ). All these three scalar product formation devices together form the synchronous demodulator block ( 309 ). Each of the three output signals (OUT) of the three scalar-product-forming devices is connected to one of the three level signals ( 310 ) connected.

Vorzugsweise handelt es sich in einer speziellen Ausprägung der Erfindung bei dem Erregersignal (322), das durch den Takt- oder Signalgenerator (320) gebildet wird, um ein Bandbreiten begrenztes Signal mit einer unteren Grenzfrequenz ωmin und einer davon verschiedenen oberen Grenzfrequenz ωmax, die verschieden sein sollten. Dabei sollte die untere Grenzfrequenz ωmin größer als die halbe Frequenzbandbreite Δω = ωmax, –ωmin, sein. Das Tiefpassfilter wird nun vorzugsweise so ausgelegt, dass es Signalanteile mit einer Frequenz größer als die untere Grenzfrequenz ωmin und/oder besser größer als die halbe Frequenzbandbreite Δω/2 zuverlässig unterdrückt und Frequenzanteile unterhalb der halben Frequenzbandbreite Δω/2 möglichst ungedämpft durchlässt. Hierbei beziehen sich alle Aussagen auf die Frequenzbeträge. Das Ergebnis dieser Skalar-Produktbildung sind drei Pegelsignale (310), deren Spannungswert typischerweise ein jeweiliges Maß für die Größe der Induktion des Erregersignals (322) in die Empfangsschleifen (S1, S2, S3) des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) ist.Preferably, in a specific embodiment of the invention, the excitation signal ( 322 ) generated by the clock or signal generator ( 320 ) to form a bandwidth limited signal having a lower cutoff frequency ω min and a different upper cutoff frequency ω max , which should be different. In this case, the lower limit frequency ω min should be greater than half the frequency bandwidth Δω = ω max , -ω min . The low-pass filter is now preferably designed so that it signal components with a frequency greater than the lower limit frequency ω min and / or better greater than half the frequency bandwidth Δω / 2 reliably suppressed and frequency components below half the frequency bandwidth Δω / 2 as possible undamped. Here all statements refer to the frequency amounts. The result of this scalar product formation are three level signals ( 310 ) whose voltage value is typically a respective measure of the magnitude of the induction of the excitation signal ( 322 ) in the receiving loops (S1, S2, S3) of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ).

Erfindungsgemäß werden statt einfacher mono-frequenter Erregersignale (322), wie im Stand der Technik, nun Spreiz-Code basierte Erregersignale (322) durch den Signalgenerator (320) erzeugt. Hierfür wird der betreffende Spreiz-Code typischerweise wiederholend gesendet. Hierdurch entsteht ein bandbegrenztes Signal. Besonders bevorzugt ist die Verwendung digitaler Spreiz-Codes bestehend aus v geordneten Bits. Hierbei ist es besonders zu bevorzugen, wenn die v Bits des Spreiz-Codes eine gleiche Anzahl von 1-Bits und 0-Bits aufweisen. Nur hierdurch wird sichergestellt, dass das erzeugte Erregersignal (322) die Kreisfrequenz (ω = 0 s–1) nicht enthält. Vielmehr ist es wünschenswert, dass das erzeugte Erregersignal (322) eine minimale Frequenz (ωmin) aufweist unterhalb derer die Amplitude des Erregersignals (322) verschwindet oder unbedeutend ist. Diese untere, minimale Frequenz (ωmin) wird durch den Kehrwehrt der Taktperiode T0, mit dem die Bits des Spreiz-Codes gesendet werden, bestimmt. Die obere Frequenz (ωmax) wird durch den Kehrwehrt der Sendedauer eines Spreiz-Codes (T1 = n·T0) bestimmt.According to the invention, instead of simple mono-frequency exciter signals ( 322 ), as in the prior art, now spread code based excitation signals ( 322 ) by the signal generator ( 320 ) generated. For this purpose, the relevant spreading code is typically sent repeatedly. This creates a band-limited signal. Particularly preferred is the use of digital spreading codes consisting of v ordered bits. Here, it is particularly preferable that the v bits of the spreading code have an equal number of 1-bits and 0-bits. Only this ensures that the generated excitation signal ( 322 ) does not contain the angular frequency (ω = 0 s -1 ). Rather, it is desirable that the generated excitation signal ( 322 ) has a minimum frequency (ω min ) below which the amplitude of the exciter signal ( 322 ) disappears or is insignificant. This lower, minimum frequency (ω min ) is determined by the sweep of the clock period T 0 at which the bits of the spreading code are sent. The upper frequency (ω max ) is determined by the sweep of the transmission duration of a spreading code (T 1 = n · T 0 ).

Diese Spreiz-Codes können auf Zufallssignalen und/oder Pseudozufallssignalen beruhen. Auch kann aus mehreren Spreiz-Codes durch ein Zufallssignal am Ende der Sendung eines vorausgehenden Spreiz-Codes der als nächstes zu sendende Spreiz-Code ausgewählt werden.These spreading codes may be based on random signals and / or pseudo-random signals. Also, from a plurality of spreading codes by a random signal at the end of the transmission of a preceding spreading code, the spreading code to be sent next can be selected.

Die Verwendung von Spreiz-Codes ist insbesondere in besonders stark gestörten Umgebungen oder bei besonderen Zuverlässigkeitsanforderungen sinnvoll.The use of spreading codes is particularly useful in particularly severely disturbed environments or for special reliability requirements.

Bei der Ausarbeitung der Erfindung wurde erkannt, dass es günstig ist, die Synchrondemodulation bzw. die Skalar-Produkt-Bildung nach der Signifikanzsteigerung im Signaltransformationsblock (307) im Signalpfad vorzunehmen, weil dann die symmetrischen Störpegel bereits entfernt sind und eine Über- oder Untersteuerung des Messsignalpfades unwahrscheinlicher ist. Es wurde somit erfindungsgemäß erkannt, dass es sinnvoll ist, das Signalkoordinatensystem aus den m, hier drei Ausgangssignalen (304) des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) durch die besagte Matrix-Koordinatentransformation mit der Verknüpfungsmatrix (A307) so zu drehen und zu verzerren und in seiner Dimension von m nach n zu ändern, dass die Signifikanz des sich ergebenden n-dimensionalen Vektorsignals, hier der transformierten Signale (308), maximal wird. Sofern das System in immer gleicher Weise durch einen asymmetrischen Fehler betroffen wäre, könnte statt der Verknüpfungsmatrix (A307), wie sie oben beispielhaft angegeben ist, auch eine andere entzerrende Matrix-Operation mit einer alternativen Verknüpfungsmatrix (A307') durch den Signaltransformationsblock (307) vorgenommen werden. Die oben angegebene Verknüpfungsmatrix (A307) ist nur ein mögliches Beispiel für eine solche Operation. Wenn in dieser Offenbarung von einer Signifikanzsteigerung die Rede ist, ist damit typischerweise eine affine Abbildung des Ausgangssignalvektors aus den Ausgangssignalen (304,l) des Ausgangssignalvektors (304) des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) auf einen optimierten transformierten Signalvektor (308) gemeint, wobei in dieser Offenbarung dieser immer mit dem Begriff transformierte Signale (308) zum einfacheren Verständnis belegt ist.In working out the invention, it has been found that it is beneficial to have the synchronous demodulation or the scalar product formation after the increase in significance in the signal transformation block (FIG. 307 ) in the signal path, because then the symmetrical noise levels are already removed and an over- or understeer of the measurement signal path is less likely. It has thus been recognized according to the invention that it makes sense to use the signal coordinate system from the m, here three output signals ( 304 ) of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ) by said matrix coordinate transformation with the linking matrix (A 307 ) and to change its dimension from m to n such that the significance of the resulting n-dimensional vector signal, here the transformed signals ( 308 ), maximum becomes. If the system were always affected by an asymmetric error in the same way, instead of the link matrix (A 307 ), as exemplified above, another equalizing matrix operation with an alternative link matrix (A 307 ') by the signal transformation block (FIG. 307 ). The link matrix (A 307 ) given above is just one possible example of such an operation. In this disclosure, if a significance increase is mentioned, an affine mapping of the output signal vector from the output signals ( 304 . l ) of the output signal vector ( 304 ) of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ) to an optimized transformed signal vector ( 308 ), in this disclosure this signal always transformed by the term ( 308 ) for easier understanding.

Die Erfindung besteht somit aus den zwei Verarbeitungsstufen: Signifikanzmaximierung in Stufe 1 mittels des Signaltransformationsblocks (307) und Korrelation mit möglichst wenig störungskorrelierten Erregersignalen und Fehlermodellsignalen mittels des Synchrondemodulatorblocks (309) und des Summierers (324) in Stufe 2.The invention thus consists of the two processing stages: significance maximization in stage 1 by means of the signal transformation block (US Pat. 307 ) and correlation with as few as possible interference-correlated exciter signals and error-model signals by means of the synchronous demodulator block ( 309 ) and the summer ( 324 ) in stage 2.

Eine solche mehrstufige, insbesondere zweistufige Verarbeitung ist für induktive Winkelsensoren aus dem Stand der Technik nicht bekannt. Such multi-stage, in particular two-stage processing is not known for inductive angle sensors from the prior art.

Allerdings verlängert sich bei der Verwendung von Spreiz-Codes die Totzeit des Sensorsystems. Es ist daher in manchen Fällen sinnvoll, die Art des Erregersignals (322) dynamisch im Betrieb umzuschalten und beispielsweise die Länge des Spreizcodes in Abhängigkeit von der zulässigen Totzeit und/oder der notwendigen Präzision umzuschalten. Ein längerer Spreizcode wird dann verwendet, wenn eine höhere Präzision oder die Unterdrückung erheblicher Störungen erforderlich ist, ein kürzerer, oder gar keiner, wenn eine kurze Totzeit erforderlich ist.However, the use of spreading codes prolongs the dead time of the sensor system. It is therefore useful in some cases, the type of excitation signal ( 322 ) to switch dynamically in operation and, for example, to switch the length of the spreading code as a function of the allowable dead time and / or the necessary precision. A longer spreading code is used when greater precision or the suppression of significant disturbances is required, a shorter one, or none at all, when a short dead time is required.

Bis zu diesem Zeitpunkt in dem Ablauf der Signalverarbeitung in der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgte die Verarbeitung vorzugsweise im Raummultiplex. D. h. bis zu dieser Stelle im Signalpfad der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorzugsweise für jede der beispielhaft drei Empfängerschleifen (S1, S2, S3) ein Signalpfad vorhanden, bzw. es sind bis hier her vorzugsweise immer beispielhaft drei Signalpfade parallel geführt. Es hat sich gezeigt, dass es ab dieser Stelle ratsam ist, von nun an im Signalpfad die Verarbeitung vorzugsweise im Zeitmultiplex vorzunehmen. Hierzu schaltet beispielsweise ein Analog-Multiplexer (311) zyklisch zwischen den bis hierhin erzeugten k, hier drei Pegelsignalen (310,j) um. Das Multiplexerausgangssignal (312) wird dann vorzugsweise einem regelbaren Verstärker (313) zugeführt.Up to this time in the course of the signal processing in the device according to the invention, the processing was preferably carried out in space division. Ie. Up to this point in the signal path of the device according to the invention, a signal path is preferably present for each of the exemplary three receiver loops (S1, S2, S3), or preferably, three signal paths are always paralleled up to this point. It has been shown that it is advisable from this point on to carry out the processing in the signal path, preferably in time-division multiplex, from now on. For this purpose, for example, an analog multiplexer ( 311 ) cyclically between the k generated up to here, here three level signals ( 310, j ) around. The multiplexer output signal ( 312 ) is then preferably a controllable amplifier ( 313 ).

Der in seiner Verstärkung einstellbare regelbare Verstärker (313) verstärkt das Multiplexerausgangssignal (312) zum Verstärkerausgangssignal (314). Dabei wird dessen Verstärkung durch ein Verstärkerregelsignal (318) für alle k, hier drei Pegelsignale (310,j) in gleicher Höhe für je einen Messdurchgang einmal eingestellt. Für die Dauer des Messdurchgangs, bei dem alle k, hier drei Pegelsignale (310,j) der Pegelsignale (310) bewertet werden, bleibt die Verstärkung des Verstärkers (313) jeweils gleich und wird erst nachdem alle k, hier drei Pegelsignale (310,j) einmal durch eine nachfolgende Kontrolllogik (317) bewertet wurden, durch diese Kontrolllogik (317) am Ende des Messdurchgangs nachgestellt. Diese Nachstellung geschieht dabei so, dass zumindest eines der k, hier drei Pegelsignale (310,j) zu einer Vollaussteuerung des nachfolgenden Analog-zu-Digital-Wandlers (ADC, 315) ohne eine Übersteuerung desselben führt. Hierzu wird das Verstärkerausgangssignal (314) dem Analog-zu-Digital-Wandler (ADC, 315) zugeführt, der das ADC-Ausgangssignal (316) hieraus bildet. Eine dem ADC (315) nachgeordnete Kontrolllogik (317) speichert die Wandelergebnisse des ADCs (315) in Form des ADC-Ausgangssignals (316) während des Messdurchgangs zwischen und wertet am Ende des Messdurchgangs diese Wandelergebnisse des ADCs (315) in Form des ADC-Ausgangssignals (316) aus. Die Kontrolllogik (317) stellt die Verstärkung des Verstärkers (313) mittels des Verstärkerregelsignals (318) jeweils für einen Messdurchgang aller k, hier drei Pegelsignale (310,j) nach oben oder unten am Ende des Messdurchgangs nach, wodurch die Regelschleife für die Verstärkung des Verstärkers (313) geschlossen wird. Hierzu ist anzumerken, dass die Information, die gemessen werden soll, nämlich der Drehwinkel, in der Höhe der Amplituden der Pegelsignale (310) relativ zueinander enthalten ist und durch die gleichartige Verstärkung für alle Pegelsignale (310) während eines Messdurchgangs gerade nicht verändert wird. Die Kontrolllogik (317) steuert nun über ein Multiplexersteuersignal (319) den Multiplexer (311). Die Kontrolllogik (317) wandelt die k, hier drei Stati des ADC-Ausgangssignals (316) während der Messung der k, hier drei verschiedenen Pegelausgangssignale (310,j) nun in den gesuchten Messwert (345) des Drehwinkels um.The variable gain amplifier ( 313 ) amplifies the multiplexer output signal ( 312 ) to the amplifier output signal ( 314 ). Its gain is amplified by an amplifier control signal ( 318 ) for all k, here three level signals ( 310, j ) are set once for the same amount for each measuring cycle. For the duration of the measurement, in which all k, here three level signals ( 310, j ) of the level signals ( 310 ), the gain of the amplifier ( 313 ) in each case and becomes only after all k, here three level signals ( 310, j ) once by a subsequent control logic ( 317 ) were evaluated by this control logic ( 317 ) readjusted at the end of the measurement run. This adjustment takes place in such a way that at least one of the k, here three level signals ( 310, j ) to a full scale of the following analog-to-digital converter (ADC, 315 ) without an override of the same leads. For this, the amplifier output signal ( 314 ) the analog-to-digital converter (ADC, 315 ), which receives the ADC output signal ( 316 ) forms from this. A the ADC ( 315 ) subordinate control logic ( 317 ) stores the conversion results of the ADC ( 315 ) in the form of the ADC output signal ( 316 ) during the measurement and evaluates these conversion results of the ADC at the end of the measurement cycle ( 315 ) in the form of the ADC output signal ( 316 ) out. The control logic ( 317 ) sets the gain of the amplifier ( 313 ) by means of the amplifier control signal ( 318 ) for each measuring cycle of all k, here three level signals ( 310, j ) up or down at the end of the measurement cycle, which causes the gain control loop ( 313 ) is closed. It should be noted that the information to be measured, namely the angle of rotation, in the height of the amplitudes of the level signals ( 310 ) is contained relative to each other and by the similar gain for all level signals ( 310 ) is not changed during a measurement run. The control logic ( 317 ) now controls via a multiplexer control signal ( 319 ) the multiplexer ( 311 ). The control logic ( 317 ) converts the k, here three states of the ADC output signal ( 316 ) during the measurement of the k, here three different level output signals ( 310, j ) now in the searched measured value ( 345 ) of the rotation angle.

Erfindungsgemäß wurde nun ebenfalls erkannt, dass der Wert des Verstärkerregelsignals (318) der Verstärkung des Verstärkers (313) selbst ein Parameter ist, der zur Feststellung eines symmetrischen Fehlerzustands, also eines Gleichtaktfehlers, des erfindungsgemäßen Drehwinkelmesssystems geeignet ist.According to the invention, it has now likewise been recognized that the value of the amplifier control signal ( 318 ) the gain of the amplifier ( 313 ) itself is a parameter which is suitable for determining a symmetrical error state, that is to say a common mode error, of the rotational angle measuring system according to the invention.

Liegt der Wert des Verstärkerregelsignals (318) über einem dritten Schwellwert (335), dem zulässigen maximalen Verstärkungswert, so kann dies beispielsweise auf eine fehlende Erregung durch einen fehlenden Erregerstrom und/oder eine unterbrochene Erregerschleife oder einen fehlenden Läufer hindeuten.Is the value of the amplifier control signal ( 318 ) above a third threshold ( 335 ), the allowable maximum gain value, this may indicate, for example, a lack of excitation by a missing excitation current and / or an interrupted exciter loop or a missing runner.

Liegt der Wert des Verstärkerregelsignals (318) unter einem vierten Schwellwert (336), dem zulässigen minimalen Verstärkungswert, so kann dies auf eine asymmetrische Einstrahlung oder eine unterbrochene Empfängerschleife (2) hindeuten.Is the value of the amplifier control signal ( 318 ) below a fourth threshold ( 336 ), the allowable minimum gain value, this may be due to asymmetric irradiation or an interrupted receiver loop ( 2 ).

Hierzu wird das Verstärkerregelsignal (318) beispielsweise durch einen dritten Komparator (343) mit dem besagten dritten Schwellwert (335) verglichen und ein drittes Bewertungssignal (337) erzeugt.For this purpose, the amplifier control signal ( 318 ), for example by a third comparator ( 343 ) with said third threshold ( 335 ) and a third evaluation signal ( 337 ) generated.

Das Verstärkerregelsignal (318) wird beispielsweise durch einen vierten Komparator (344) mit dem besagten vierten Schwellwert (336) verglichen und ein viertes Bewertungssignal (338) erzeugt.The amplifier control signal ( 318 ) is, for example, by a fourth comparator ( 344 ) with said fourth threshold ( 336 ) and a fourth evaluation signal ( 338 ) generated.

Außerdem kann durch Vergleich mit einem siebten Schwellwert und einem achten Schwellwert überprüft werden, ob tatsächlich immer ein Pegelsignal (310,j) der Pegelsignale (310) sich im oberen Aussteuerbereich befindet, sich ein zweites Pegelsignal (310,j) der Pegelsignale (310) sich im mittleren Ansteuerbereich befindet und ein drittes Pegelsignal (310,j) der Pegelsignale (310) sich im unteren Ansteuerbereich befindet. Dieser Vergleich wird vorzugsweise durch die Kontrolllogik (317) zum Ende eines Messdurchgangs vorgenommen. Bis dahin werden die Pegelwerte der einzelnen Pegelsignale (310,j) nach erfolgter Verstärkung im regelbaren Verstärker (313) und Digital-Wandlung im ADC (315), wie beschrieben, von dieser Kontrolllogik (317) zwischengespeichert. In addition, it can be checked by comparison with a seventh threshold and an eighth threshold, whether in fact always a level signal ( 310, j ) of the level signals ( 310 ) is in the upper control range, a second level signal ( 310, j ) of the level signals ( 310 ) is in the middle control range and a third level signal ( 310, j ) of the level signals ( 310 ) is located in the lower control area. This comparison is preferably made by the control logic ( 317 ) at the end of a measurement run. Until then, the level values of the individual level signals ( 310, j ) after amplification in the controllable amplifier ( 313 ) and digital conversion in the ADC ( 315 ), as described, from this control logic ( 317 ) are cached.

In seiner allgemeinsten Form betrifft die Erfindung somit eine Vorrichtung zum Betreiben und zur Auswertung eines induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303), wobei dieser typischerweise drei, allgemeiner m induktive Empfangsschleifen (S1, S2, S3) aufweist. Des Weiteren verfügt in der allgemeinsten Form der Drehwinkelsensorkopf (303) über eine oder mehrere Feld induzierende Erregerschleifen (2) und einen Läufer mit einer oder mehreren das Feld der Erregerschleife (2) verzerrenden Rotorschleifen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist mindestens einen Signalgenerator (320) auf, der mindestens ein Erregersignal (322) erzeugt. Eine modulierte elektrische Strom- oder Spannungs- oder Energiequellequelle (301) erregt die Erregerschleife (2) des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) mittels des besagten Erregersignals (322). Im Gegensatz zum Stand der Technik weist die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens eine Teilvorrichtung zur Steigerung der Signifikanz des Ausgangssignalvektors des Drehwinkelsensorkopfes (303) auf. Dies geschieht in dem oben diskutierten Beispiel in einen Signaltransformationsblock (307). Diese Teilvorrichtung führt hier beispielhaft eine affine Abbildung des Ausgangssignalvektors (304) des Drehwinkelsensorkopfes (303) mit m Ausgangssignalen auf n neue Signalleitungen eines weiteren transformierten Signalvektors (308) transformierter Signale (308,i) aus. Dies sind im Beispiel oben die n, hier drei transformierten Signale (308). Vorzugsweise ist die Dimension dieses neuen Signalvektors gleich der Dimension des Ausgangssignalverktors, also m = n. Dies aber nicht zwingend so. Auch können mehrere Abbildungen hintereinander geschaltet werden. Nach dieser Transformationsabbildung ist die Signifikanz des transformierten Signalvektors (308) gesteigert. Es ist übrigens denkbar – allerdings in der Regel nicht opportun –, dass Ausgänge dieses Blockes (307), die Teil seines Ausgangssignalvektors (308) sind, wieder als Teil seines Eingangssignalvektors (304, 306) verwendet werden, was zu nichtlinearen Abbildungen führt.In its most general form, the invention thus relates to a device for operating and evaluating an inductive rotation angle sensor head (US Pat. 303 ), which typically has three, more generally inductive, reception loops (S1, S2, S3). Furthermore, in the most general form, the angle of rotation sensor head ( 303 ) via one or more field-inducing exciter loops ( 2 ) and a runner with one or more of the field of the exciter loop ( 2 ) distorting rotor loops. The device according to the invention has at least one signal generator ( 320 ), the at least one excitation signal ( 322 ) generated. A modulated source of electrical or voltage or energy source ( 301 ) excites the exciter loop ( 2 ) of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ) by means of said exciter signal ( 322 ). In contrast to the prior art, the device according to the invention has at least one subassembly for increasing the significance of the output signal vector of the angle of rotation sensor head ( 303 ) on. This is done in the example discussed above in a signal transformation block ( 307 ). This sub-device leads here by way of example to an affine mapping of the output signal vector ( 304 ) of the rotation angle sensor head ( 303 ) with m output signals on n new signal lines of a further transformed signal vector ( 308 ) transformed signals ( 308 i ) out. In the example above these are the n, here three transformed signals ( 308 ). Preferably, the dimension of this new signal vector is equal to the dimension of the output signal vector, ie m = n. However, this is not necessarily so. Also, several pictures can be switched one behind the other. After this transformation mapping, the significance of the transformed signal vector ( 308 ) increased. Incidentally, it is conceivable - but usually not opportune - that outputs of this block ( 307 ), which are part of its output signal vector ( 308 ), again as part of its input signal vector ( 304 . 306 ), resulting in non-linear maps.

Nach dieser Signalkoordinatentransformation im Signaltransformationsblock (307) bildet jeweils ein Synchrondemodulator innerhalb eines Synchrondemodulstorblocks (309) und eine anschließende Summierung mittels eines Summierers (324) ein Skalarprodukt zwischen einem Referenzsignalvektor und den transformierten Signalen (308) als Eingangssignalvektor dieses Synchrondemodulatorblocks (309).After this signal coordinate transformation in the signal transformation block ( 307 ) forms in each case a synchronous demodulator within a synchronous module module block ( 309 ) and a subsequent summation by means of a summer ( 324 ) a scalar product between a reference signal vector and the transformed signals ( 308 ) as the input signal vector of this synchronous demodulator block ( 309 ).

Im einfachsten Fall kann die Skalarproduktbildung wie folgt beschrieben werden:

Figure DE102015012090A1_0007
In the simplest case scalar product formation can be described as follows:
Figure DE102015012090A1_0007

Dabei haben die Symbole folgende Bedeutung:

P304,i:
Pegel des i-ten Ausgangssignals von m Ausgangsignalen des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303). Diese Pegel bilden den Ausgangssignalvektor des Drehwinkelsensorkopfes.
A307,ik:
Transformationsmatrix zur Signalkoordinatentransformation des Ausgangssignalvektors des Drehwinkelsensorkopfes (303) im Signaltransformationsblock (307). Diese Transformationsmatrix ist vorzugsweise fest verdrahtet und führt zu einer Signifikanzsteigerung des sich ergebenden Signalvektors gegenüber dem Ausgangssignalvektor des Drehwinkelsensorkopfes (303).
O307,ik:
Offset-Signalvektor zur Anpassung des transformierten Ausgangssignalvektors an die nachfolgende Signalverarbeitung.
P322:
Pegel des Erregersignals (322). Hierbei wird der Pegel dieses Erregersignals (322) mit jeder Vektorsignalkomponente zu einem Zwischensignalvektor multipliziert.
F[]:
Tiefpassfilterfunktion des Filters (F1). Ohne dies näher auszudifferenzieren, handelt es sich hier typischerweise um eine integrierende lineare Filterung mit Tiefpasscharakter. Typischerweise wird die obere Grenzfrequenz dieses Tiefpassfilters so gewählt, dass sie unterhalb der Minimalfrequenz (ωmin) des Erregersignals (322) liegt. Das Ergebnis dieser Filterung sind die besagten Pegelsignale (310). Das j-te Pegelsignal (310,j) gibt insbesondere bei geeigneter, quadratischer Dimensionierung der Verknüpfungsmatrix Ai,j die Amplitude des Anteils im Pegel des j-ten Ausgangssignals (340,j) wieder, der mit dem Erregersignal (322) korreliert.
P326:
Pegel des Summensignals (326) der Pegelsignale (310). Erst durch diese Summierung wird der gesamte euklidische Abstand zwischen dem Erregersignal (322) und dem Ausgangsignalvektor (304) des Drehwinkelsensorkopfes (303) bestimmt. Diese Summierung macht somit erst die Skalar-Produkt-Bildung komplett. Das Ziehen der Wurzel zur korrekten Bestimmung des euklidischen Abstands ist in der Praxis typischerweise nicht notwendig und zu aufwendig.
The symbols have the following meaning:
P 304, i :
Level of the i-th output signal of m output signals of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ). These levels form the output signal vector of the rotation angle sensor head.
A 307, ik :
Transformation matrix for signal coordinate transformation of the output signal vector of the rotation angle sensor head ( 303 ) in the signal transformation block ( 307 ). This transformation matrix is preferably hardwired and leads to an increase in significance of the resulting signal vector compared to the output signal vector of the rotation angle sensor head (US Pat. 303 ).
O 307, ik :
Offset signal vector for adapting the transformed output signal vector to the subsequent signal processing.
P 322 :
Level of the exciter signal ( 322 ). In this case, the level of this excitation signal ( 322 ) multiplied by each vector signal component to an intermediate signal vector.
F []:
Low pass filter function of the filter (F1). Without further differentiation, this is typically an integrating linear filtering with a low-pass character. Typically, the upper limit frequency of this low-pass filter is selected so that it is below the minimum frequency (ω min ) of the excitation signal ( 322 ) lies. The result of this filtering are the said level signals ( 310 ). The jth level signal ( 310, j ) gives, in particular with suitable, square dimensioning of the linking matrix A i, j the amplitude of the Proportion in the level of the jth output signal ( 340, j ), which with the exciter signal ( 322 ) correlates.
P 326 :
Level of the sum signal ( 326 ) of the level signals ( 310 ). Only by this summation the total Euclidean distance between the excitation signal ( 322 ) and the output signal vector ( 304 ) of the rotation angle sensor head ( 303 ) certainly. This summation thus completes the scalar product formation. Dragging the root to correctly determine the Euclidean distance is typically not necessary and too expensive in practice.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist somit je transformiertem Signal (308,i) der transformierten Signale (308) jeweils mindestens eine Teilvorrichtung mit zwei Eingängen (SIG1, SIG2) auf, die aus dem Erregersignal (322) oder einem damit korrelierenden Steuersignal für die Synchrondemodulation (321) als erstes Eingangssignal (SIG1) der Teilvorrichtung und dem betreffenden transformierten Signal (308) als zweites Eingangssignal (SIG2) der Teilvorrichtung je transformiertem Signal (308,i) ein der Teilvorrichtung und dem jeweiligen transformierten Signal (308,i) zugeordnetes Pegelsignal von insgesamt k, mindestens jedoch drei, Pegelsignalen (310) durch Synchrondemodulation und/oder Skalar-Produkt-Bildung erzeugt. Dabei kann diese Teilvorrichtung insbesondere ein Synchrondemodulator sein.The device according to the invention thus has each transformed signal ( 308 i ) of the transformed signals ( 308 ) at least one sub-device with two inputs (SIG1, SIG2), from the excitation signal ( 322 ) or a control signal for the synchronous demodulation ( 321 ) as the first input signal (SIG1) of the sub-device and the respective transformed signal (SIG1) ( 308 ) as the second input signal (SIG2) of the sub-device per transformed signal ( 308 i ) one of the sub-device and the respective transformed signal ( 308 i ) associated level signal of a total of k, but at least three, level signals ( 310 ) is generated by synchronous demodulation and / or scalar product formation. In this case, this sub-device can be in particular a synchronous demodulator.

In einer besonderen Ausprägung der Erfindung kann diese Struktur nun genutzt werden um andere Fehlerfälle zu erkennen und von einfachen Fehlermodi wie Gleichtakt und Gegentaktfehlern zu unterscheiden. Hierzu verfügt diese Ausprägung über einen Fehlermodellsignalgenerator (1100), der ein Fehlermodellsignal (1101) erzeugt. Dieses kann man sich beispielsweise wie eine verzerrtes Erregersignal vorstellen. Beispielsweise kann ein Fremdkörper im Sensor zu einer Phasenverschiebung der Signalantwort des Sensors im Gleichtakt und/oder im Gegentakt führen.In a particular embodiment of the invention, this structure can now be used to detect other errors and to distinguish them from simple failure modes such as common mode and differential mode. For this purpose, this expression has an error model signal generator ( 1100 ) containing an error model signal ( 1101 ) generated. For example, this can be thought of as a distorted excitation signal. For example, a foreign body in the sensor can lead to a phase shift of the signal response of the sensor in common mode and / or in push-pull.

Dieser Fehlermodellsignalvektor (1101), der typischerweise aus mehreren, beispielsweise u Fehlermodellsignalen (1101,u) besteht, wird nun mit den Ausgangssignalen (304) des Drehwinkelsensorkopfes (303) in ähnlicher Weise verknüpft.This error model signal vector ( 1101 ), which typically consists of several, for example μ error model signals ( 1101 u ) is now used with the output signals ( 304 ) of the rotation angle sensor head ( 303 ) in a similar way.

Im einfachsten Fall kann die Skalarproduktbildung für den Fehlermodellvektorsignal wie folgt beschrieben werden:

Figure DE102015012090A1_0008
In the simplest case, scalar product formation for the error model vector signal can be described as follows:
Figure DE102015012090A1_0008

Dabei haben die Symbole folgende Bedeutung:

P304,i:
Pegel des i-ten Ausgangssignals von m Ausgangsignalen (304) des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303). Diese Pegel bilden den Ausgangssignalvektor des Drehwinkelsensorkopfes.
A307,ik:
Transformationsmatrix zur Signalkoordinatentransformation des Ausgangssignalvektors (304) des Drehwinkelsensorkopfes (303) im Signaltransformationsblock (307). Diese Transformationsmatrix ist vorzugsweise fest im Signaltransformationsblock (307) verdrahtet und führt zu einer Signifikanzsteigerung des sich ergebenden Signalvektors der transformierten Signale (308) gegenüber dem Ausgangssignalvektor der Ausgangssignale (304) des Drehwinkelsensorkopfes (303).
O307,ik:
Offset-Signalvektor zur Anpassung des transformierten Ausgangssignalvektors an die nachfolgende Signalverarbeitung innerhalb des Signaltransformationsblocks (307).
F1101,j:
Pegel des j-ten Fehlermodellsignals (1101). Hierbei wird der Pegel dieses Fehlermodellsignals (1101) mit jeder Vektorsignalkomponente zu einem Zwischensignalvektor multipliziert.
F[]:
Tiefpassfilterfunktion des Filters (F1). Ohne dies näher auszudifferenzieren, handelt es sich hier um eine integrierende lineare Filterung mit Tiefpasscharakter. Typischerweise wird die obere Grenzfrequenz dieses Tiefpassfilters so gewählt, dass sie unterhalb der Minimalfrequenz des Erregersignals (322) und des Fehlermodellsignals (1101) liegt. Das Ergebnis dieser Filterung sind die besagten Fehlerpegelsignale (1110). Diese geben die Amplitude des Anteils im Pegel des i-ten Ausgangssignals (304) wieder, der mit dem j-ten Fehlermodellsignal (1101) korreliert.
G1106
Pegel des Gewichtungsfaktorsignals. Dieser Pegel kann auch konstant eingestellt sein, also fest verdrahtet sein. Mit diesem Gewichtungsfaktorsignal erfolgt die Summierung der Skalar-Produkt-Ergebnisse in Form Fehlerpegelsignale (1110) aus dem Fehlersynchron-Demodulator-Block (1109) in der Fehler-Summier-Einrichtung (1124).
F1104:
Pegel des Fehlersummensignals (1104) der Fehlerpegelsignale (1110). Erst durch diese gewichtete Summierung in der Fehler-Summier-Einrichtung (1124) wird der gesamte euklidische Abstand zwischen dem jeweiligen Fehlermodellsignal (1101) und dem Ausgangsignalvektor (304) des Drehwinkelsensorkopfes (303) bestimmt. Diese Summierung macht somit erst die Skalar-Produkt-Bildung komplett. Diese Summierung findet typischerweise in der Fehler-Summier-Einrichtung (1124) entsprechend dem Pegel des Gewichtungsfaktorsignal (1106) statt. Das Ziehen der Wurzel zur korrekten Bestimmung des euklidischen Abstands ist in der Praxis typischerweise nicht notwendig und zu aufwendig.
The symbols have the following meaning:
P 304, i :
Level of the i-th output signal of m output signals ( 304 ) of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ). These levels form the output signal vector of the rotation angle sensor head.
A 307, ik :
Transformation matrix for signal coordinate transformation of the output signal vector ( 304 ) of the rotation angle sensor head ( 303 ) in the signal transformation block ( 307 ). This transformation matrix is preferably fixed in the signal transformation block ( 307 ) and leads to an increase in significance of the resulting signal vector of the transformed signals ( 308 ) with respect to the output signal vector of the output signals ( 304 ) of the rotation angle sensor head ( 303 ).
O 307, ik :
Offset signal vector for adapting the transformed output signal vector to the subsequent signal processing within the signal transformation block ( 307 ).
F 1101, j :
Level of the jth error model signal ( 1101 ). Here, the level of this error model signal ( 1101 ) multiplied by each vector signal component to an intermediate signal vector.
F []:
Low pass filter function of the filter (F1). Without further differentiation, this is an integrating linear filtering with low-pass character. Typically, the upper limit frequency of this low-pass filter is chosen so that it is below the minimum frequency of the excitation signal ( 322 ) and the error model signal ( 1101 ) lies. The result of this filtering are the said error level signals ( 1110 ). These give the amplitude of the component in the level of the i-th output signal ( 304 ), which with the j-th error model signal ( 1101 ) correlates.
G 1106
Level of the weighting factor signal. This level can also be set constant, so be hardwired. With this weighting factor signal, the summation of the scalar Product results in the form of error level signals ( 1110 ) from the error synchronous demodulator block ( 1109 ) in the error totalizer ( 1124 ).
F 1104 :
Level of the error sum signal ( 1104 ) the error level signals ( 1110 ). Only by this weighted summation in the error totalizer ( 1124 ), the total Euclidean distance between the respective error model signal ( 1101 ) and the output signal vector ( 304 ) of the rotation angle sensor head ( 303 ) certainly. This summation thus completes the scalar product formation. This summation is typically found in the error totalizer ( 1124 ) according to the level of the weighting factor signal ( 1106 ) instead of. Dragging the root to correctly determine the Euclidean distance is typically not necessary and too expensive in practice.

Diese Ausprägung der Erfindung weist somit je transformiertem Signal (308,i) jeweils mindestens eine Teilvorrichtung mit zwei Eingängen (SIG1, SIG2) auf, die aus dem Fehlermodellsignal (1101) als erstes Eingangssignal (SIG1) der Teilvorrichtung und dem betreffenden transformierten Signals (308,i) als zweitem Eingangssignal (SIG2) der Teilvorrichtung je transformiertem Signal (308,i) ein der Teilvorrichtung und dem jeweiligen transformierten Signal (308,i) zugeordnetes Fehlerpegelsignal (1102) durch Synchrondemodulation und/oder Skalar-Produkt-Bildung erzeugt, wobei diese Teilvorrichtung insbesondere ein Synchrondemodulator sein kann.This embodiment of the invention thus has per transformed signal ( 308 i ) at least one sub-device with two inputs (SIG1, SIG2), which from the error model signal ( 1101 ) as the first input signal (SIG1) of the sub-device and the respective transformed signal (SIG1) ( 308 i ) as a second input signal (SIG2) of the sub-device for each transformed signal ( 308 i ) one of the sub-device and the respective transformed signal ( 308 i ) associated error level signal ( 1102 ) is generated by synchronous demodulation and / or scalar product formation, which subdevice may be, in particular, a synchronous demodulator.

Zur Vervollständigung der Skalar-Produkt-Bildung weist die erfindungsgemäße Ausprägung eine Fehler-Summier-Einrichtung (1124) auf, die ein Fehlersummensignal (1104) durch mit dem Gewichtungsfaktorsignal (1106) gewichtete Summierung mehrerer Fehlerpegelsignale (1110) bildet.To complete the scalar product formation, the embodiment according to the invention has an error summing device ( 1124 ), which is a fault signal ( 1104 ) with the weighting factor signal ( 1106 ) Weighted summation of multiple error level signals ( 1110 ).

Schließlich weist sie eine Fehlerfeststellung (1142, 1141) auf, die das Fehlersummensignal (1104) oder ein daraus abgeleitetes Signal mit einem oder mehreren Fehlerschwellwerten (1127, 1130) dahingehend vergleicht, ob das Fehlersummensignal (1104) oberhalb oder unterhalb des einen Schwellwerts oder zwischen zwei Schwellwerten liegt. Sie gibt dann ein Fehlerfeststellungssignal (1134, 1133) in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis aus.Finally, it has an error determination ( 1142 . 1141 ) containing the error sum signal ( 1104 ) or a signal derived therefrom with one or more error thresholds ( 1127 . 1130 ) compares whether the error sum signal ( 1104 ) is above or below the one threshold or between two thresholds. It then gives an error detection signal ( 1134 . 1133 ) depending on the comparison result.

Aus dem vorausgehenden Text ergibt sich bis hierher folgende Liste der Schwellwerte Erster Schwellwert (327) zur Detektion eines zu kleinen Summensignals (526) der Pegelsignale (310) Zweiter Schwellwert (330) zur Detektion eines zu großen Summensignals (326) der Pegelsignale (310) Dritter Schwellwert (335) zur Detektion eines zu großen Verstärkerregelsignals (326) Vierter Schwellwert (336) zur Detektion eines zu kleinen Verstärkerregelsignals (326) Fünfter Schwellwert (527) zur Detektion eines zu kleinen zweiten Summensignals (526) der zweiten Pegelsignale (510) (Dieser Schwellwert wird später erläutert.) Sechster Schwellwert (530) zur Detektion eines zu großen zweiten Summensignals (526) der zweiten Pegelsignale (510) (Dieser Schwellwert wird später erläutert.) Siebter Schwellwert zur Detektion durch die Kontrolllogik (317), ob sich eines der Pegelsignale (310) im oberen Aussteuerbereich befindet, dessen Unterkante durch diesen siebten Schwellwert definiert wird. Achter Schwellwert zur Detektion durch die Kontrolllogik (317), ob sich eines der Pegelsignale (310) im unteren Aussteuerbereich befindet, dessen Oberkante durch diesen achten Schwellwert definiert wird. Neunter Schwellwert zur Detektion durch die Kontrolllogik (317), ob sich mindestens eines der Pegelsignale (310) im oberen Aussteuerbereich aber noch nicht in Übersteuerung befindet, dessen zulässige Oberkante durch diesen neunten Schwellwert definiert wird. Weitere Schwellwerte zur Bewertung des Messergebnisses (345) (wird weiter unten erläutert) From the preceding text, the following list of thresholds results so far First threshold ( 327 ) for detecting a too small sum signal ( 526 ) of the level signals ( 310 ) Second threshold ( 330 ) for the detection of a too large sum signal ( 326 ) of the level signals ( 310 ) Third threshold ( 335 ) for detecting an excessive amplifier control signal ( 326 ) Fourth threshold ( 336 ) for detecting a too small amplifier control signal ( 326 ) Fifth threshold ( 527 ) for detecting a too small second sum signal ( 526 ) of the second level signals ( 510 ) (This threshold will be later explained.) Sixth threshold ( 530 ) for detecting a too large second sum signal ( 526 ) of the second level signals ( 510 ) (This threshold will be later explained.) Seventh threshold for detection by the control logic ( 317 ), whether one of the Level signals ( 310 ) is located in the upper control area, whose Lower edge is defined by this seventh threshold. Eighth threshold for detection by the control logic ( 317 ), whether one of the Level signals ( 310 ) is located in the lower control range, whose Top edge is defined by this eighth threshold. Ninth threshold for detection by the control logic ( 317 ), if at least one the level signals ( 310 ) in the upper tax area but not yet in Override is whose allowable upper edge through this ninth threshold is defined. Further thresholds for evaluation of the measurement result ( 345 ) (explained below)

5 zeigt den beispielhaften Ablauf eines beispielhaften Messdurchgangs zur Vermessung für beispielhafte drei Empfängerschleifen (S1, S2, S3) im Zeitmultiplex. 5 FIG. 10 shows the exemplary sequence of an exemplary measuring pass for measurement for exemplary three receiver loops (S1, S2, S3) in time-division multiplex.

In einem ersten Schritt (600) wird durch den Multiplexer (311) ein erstes der k, hier beispielhaft drei Pegelsignale (310) ausgewählt und ein erster Messwert (316) ermittelt, der durch die Kontrolllogik (317) gespeichert wird.In a first step ( 600 ) is passed through the multiplexer ( 311 ) a first of the k, here by way of example three level signals ( 310 ) and a first measured value ( 316 ) determined by the control logic ( 317 ) is stored.

In einem zweiten Schritt (601) wird durch den Multiplexer (311) ein zweites der k, hier beispielhaft drei Pegelsignale (310) ausgewählt und ein zweiter Messwert (316) ermittelt, der durch die Kontrolllogik (317) ebenfalls gespeichert wird.In a second step ( 601 ) is passed through the multiplexer ( 311 ) a second of the k, here by way of example three level signals ( 310 ) and a second measured value ( 316 ) determined by the control logic ( 317 ) is also saved.

In einem dritten Schritt (602) wird durch den Multiplexer (311) ein drittes der k, hier beispielhaft drei Pegelsignale (310) ausgewählt und ein dritter Messwert (316) ermittelt, der durch die Kontrolllogik (317) typischerweise auch gespeichert wird usw.In a third step ( 602 ) is passed through the multiplexer ( 311 ) a third of the k, here by way of example three level signals ( 310 ) and a third reading ( 316 ) determined by the control logic ( 317 ) typically also stored, etc.

Im vierten Schritt (603) wird aus diesen k, hier drei Werten der Messwert (345) durch die Kontrolllogik (317) ermittelt, aber typischerweise noch nicht ausgegeben.In the fourth step ( 603 ) becomes from these k, here three values the measured value ( 345 ) by the control logic ( 317 ), but typically not yet spent.

Im fünften Schritt (604) wird der Messwert (345) typischerweise bewertet.In the fifth step ( 604 ) the measured value ( 345 ) typically rated.

Wird der Messwert, insbesondere im Vergleich mit weiteren Messwerten, die parallel oder zuvor gemessen wurden, und/oder mit weiteren Schwellwerten als in Ordnung durch die Kontrolllogik (317) bewertet, so wird in einem sechsten Schritt (606) dieser typischerweise ausgegeben und das System wird typischerweise nicht umparametrisiert.If the measured value, in particular in comparison with other measured values that were measured in parallel or before, and / or with other thresholds than in order by the control logic ( 317 ), in a sixth step ( 606 ) this is typically output and the system is typically not reparameterized.

Wird der Messwert, insbesondere im Vergleich mit weiteren Messwerten, die parallel oder zuvor gemessen wurden, und/oder mit weiteren Schwellwerten als nicht in Ordnung durch die Kontrolllogik (317) bewertet, so wird in einem fünften Schritt (605) beispielsweise der letzte als i. O bewertete Messwert ausgegeben und das System wird typischerweise umparametrisiert. Außerdem erfolgt typischerweise eine Fehlermeldung an ein übergeordnetes System. Es ist aber auch denkbar, diese Fehlermeldung in einem Zähler zu erfassen und eine Fehlermeldung erst beim Erreichen eines bestimmten Zählerstandes durch die Kontrolllogik absetzen zu lassen. Das Verhalten dieses Zählers kann dabei so gestaltet werden, dass eine korrekte Messung den Zähler sofort zurücksetzt und ggf. eine entsprechende Entwarnung an ein übergeordnetes System abgesetzt wird. Es kann aber auch mit der gleichen oder einer anderen Geschwindigkeit bis auf Null wieder abwärts gezählt werden, wie aufwärts gezählt wird.If the measured value, in particular in comparison with other measured values, which were measured in parallel or before, and / or with other thresholds as not in order by the control logic ( 317 ), in a fifth step ( 605 ) For example, the last as i. O evaluated measured value is output and the system is typically reparameterized. In addition, an error message is typically sent to a higher-level system. However, it is also conceivable to record this error message in a counter and to have an error message issued only when a certain counter reading is reached by the control logic. The behavior of this counter can be designed so that a correct measurement resets the counter immediately and, if necessary, a corresponding all-clear is sent to a higher-level system. However, it can also be counted down to zero at the same or a different speed, as counted up.

Die besagte Umparametriesierung des Systems betrifft typischerweise

  • a. die die Frequenz des Erregersignals (322, 522) und/oder
  • b. einen für die Erzeugung des Erregersignals (322, 522) verwendeten Spreiz-Code und/oder
  • c. ein für die Erzeugung des Erregersignals verwendetes Pseudozufallssignal, insbesondere beispielsweise das Rückkoppelpolynom eines rückgekoppelten Schieberegisters zur Erzeugung eines Pseudozufallssignals, das ausgetauscht oder geändert werden kann.
The said reparameterization of the system typically affects
  • a. the frequency of the excitation signal ( 322 . 522 ) and or
  • b. one for the generation of the exciter signal ( 322 . 522 ) used spreading code and / or
  • c. a pseudo-random signal used for the generation of the excitation signal, in particular, for example, the feedback polynomial of a feedback shift register for generating a pseudo-random signal which can be exchanged or changed.

Nach dem sechsten oder fünften Schritt beginnt der Messdurchgang in diesem Beispiel wieder mit dem ersten Schritt. After the sixth or fifth step, the measurement cycle in this example starts again with the first step.

In 6 ist eine Erweiterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Zusätzlich zu der ersten Erregerstromquelle (301) der 2 ist nun eine zweite Erregerstromquelle (501) eingezeichnet, die überlagernd zum ersten Erregerstrom der ersten Erregerstromquelle (301) einen zweiten Erregerstrom in die Erregerschleife (2) des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) einspeist. Diese zweite Erregerstromquelle (501) wird durch ein zweites Erregersignal (522) gesteuert. Der Signalpfad ist hinter dem induktiven Drehwinkelsensorkopf (303) zunächst unverändert bis zum Synchrondemodulatorblock (309), zudem nun parallel ein typischerweise gleicher zweiter Synchrondemodulatorblock (509) parallel geschaltet ist. Dessen zweites Steuersignal für die Synchrondemodulation (521) beruht nun auf dem zweiten Erregersignal (322). Es kann beispielsweise mit diesem auch identisch sein. Es ist nun bevorzugt so, dass die beiden Erregersignale so im Verhältnis zueinander gewählt werden, dass die Signalanteile der Ausgangssignale (304) des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303), die auf das erste Erregersignal (322) zurückzuführen sind, keine Signale an den zweiten Pegelsignalen (510), das sind die Ausgänge des zweiten Synchrondemodulators (509), hervorrufen. Umgekehrt ist es in diesem Fall bevorzugt so, dass auch die Signalanteile der Ausgangssignale (304) des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303), die auf das zweite Erregersignal (522) zurückzuführen sind, keine Signale an den ersten Pegelsignalen (310), das sind die Ausgänge des ersten Synchrondemodulators (309), hervorrufen. In dem Fall werden die Erregersignale als orthogonal zueinander bezeichnet.In 6 an extension of the device according to the invention is shown. In addition to the first excitation current source ( 301 ) of the 2 is now a second excitation current source ( 501 ), which are superimposed on the first exciter current of the first excitation current source ( 301 ) a second excitation current into the exciter loop ( 2 ) of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ) feeds. This second excitation current source ( 501 ) is replaced by a second excitation signal ( 522 ) controlled. The signal path is behind the inductive rotation angle sensor head ( 303 ) initially unchanged until the synchronous demodulator block ( 309 ), in addition, in parallel now a typically identical second synchronous demodulator block ( 509 ) is connected in parallel. Its second control signal for the synchronous demodulation ( 521 ) is now based on the second excitation signal ( 322 ). It may, for example, be identical to this. It is now preferred that the two exciter signals are selected in relation to one another such that the signal components of the output signals ( 304 ) of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ), which respond to the first excitation signal ( 322 ), no signals at the second level signals ( 510 ), these are the outputs of the second synchronous demodulator ( 509 ), cause. Conversely, in this case, it is preferable that the signal components of the output signals ( 304 ) of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ), which respond to the second excitation signal ( 522 ), no signals at the first level signals ( 310 ), these are the outputs of the first synchronous demodulator ( 309 ), cause. In that case, the excitation signals are referred to as orthogonal to each other.

Der Multiplexer (311) wird nun einfach entsprechend erweitert. Vorzugsweise bezieht sich ein Messdurchgang auf die Ausgänge eines Synchrondemodulatorblocks (309, 509) Es ist nun sinnvoll, die korrekte Funktion des Sensorsystems mit den zusätzlichen zweiten Pegelsignalen (510), die dem zweiten Synchrondemodulatorblock (509) entstammen, ebenfalls zu überprüfen. Die Summe der Amplituden der transformierten Spannungen der transformierten Signale (308) nach der Demodulation durch den Synchrondemodulator zu den zweiten Pegelsignalen (509) muss hier wieder Null Volt betragen. Auch diese Summe der Amplituden der transformierten Spannungen der transformierten Signalen (308) kann somit zur Bewertung des Sensorzustands wiederum ausgewertet werden. Auch hierdurch können Fehlerzustände (Gegentaktfehler) erkannt werden, die den Sensor und/oder die Auswertung in asymmetrischer Weise betreffen. Durch ein vom ersten Erregersignal (322) unterschiedliches zweites Erregersignal (522) kann dies beispielsweise bei einer anderen Frequenz geschehen. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird daher von der Spannungssumme die Betriebsspannung einmal bzw. der besagte Offset zwei mal abgezogen, wodurch sich auch das zweite Summensignal (526) wieder in der Mitte des Aussteuerbereichs nachfolgender Verstärker befindet.The multiplexer ( 311 ) will now be expanded accordingly. Preferably, a measurement pass refers to the outputs of a synchronous demodulator block ( 309 . 509 ) It now makes sense to use the correct function of the sensor system with the additional second level signals ( 510 ) connected to the second synchronous demodulator block ( 509 ), also check. The sum of the amplitudes of the transformed voltages of the transformed signals ( 308 ) after the demodulation by the synchronous demodulator to the second level signals ( 509 ) must be zero volts here again. Also this sum of the amplitudes of the transformed voltages of the transformed signals ( 308 ) can thus be evaluated again to evaluate the sensor state. This also makes it possible to detect fault conditions (push-pull fault) that affect the sensor and / or the evaluation in an asymmetrical manner. By a first excitation signal ( 322 ) different second exciter signal ( 522 ) this can be done, for example, at a different frequency. In the apparatus according to the invention, therefore, the operating voltage is subtracted once or the said offset twice from the voltage sum, as a result of which the second summation signal (FIG. 526 ) is again in the middle of the control range subsequent amplifier.

Diese Bildung des zweiten Summensignals (526) durch Summenbildung der zweiten Pegelsignale (510) findet in einer zweiten Summiereinrichtung (524) statt.This formation of the second sum signal ( 526 ) by summation of the second level signals ( 510 ) takes place in a second summing device ( 524 ) instead of.

Das so gebildete zweite Summensignal (526) wird beispielsweise mittels eines fünften Komparators (541) mit einem fünften Schwellwert (527), beispielsweise ebenfalls in Form einer ersten Referenzspannung (Vref1) verglichen, die oberhalb des besagten Offsets liegt, und beispielsweise mittels eines sechsten Komparators (542) mit einem sechsten Schwellwert (530), beispielsweise ebenfalls in Form einer zweiten Referenzspannung (Vref2) verglichen, die unterhalb des Offsets liegt. Es ergeben sich dann typischerweise ein fünftes Ergebnissignal (534) und ein sechstes Ergebnissignal (533). Liegt die Spannung des zweiten Summensignals (526) außerhalb des durch die erste Referenzspannung (Vref1), also den fünften Schwellwert (527), und die zweite Referenzspannung (Vref2), also den sechsten Schwellwert (530), definierten, zulässigen Summenspannungsschlauches, so liegt wieder ein entsprechend der Aufgabe der Erfindung zu detektierender Symmetriefehler vor.The second sum signal ( 526 ) is, for example, by means of a fifth comparator ( 541 ) with a fifth threshold ( 527 ), for example also in the form of a first reference voltage (V ref1 ), which lies above said offset, and for example by means of a sixth comparator ( 542 ) with a sixth threshold ( 530 ), for example, also in the form of a second reference voltage (V ref2 ) compared, which lies below the offset. It then typically results in a fifth result signal ( 534 ) and a sixth result signal ( 533 ). Is the voltage of the second sum signal ( 526 ) outside of the first reference voltage (V ref1 ), ie the fifth threshold value ( 527 ), and the second reference voltage (V ref2 ), ie the sixth threshold value ( 530 ), defined, permissible sum voltage hose, so there is again according to the object of the invention to be detected symmetry error.

Natürlich ist es auch denkbar, den Messdurchgang auf alle Synchrondemodulatorblöcke (309, 509) zu beziehen. Dies aber insofern von Nachteil, als dass die Auflösung eines Blockes dann reduziert wird.Of course it is also conceivable to pass the measurement on all synchronous demodulator blocks ( 309 . 509 ) to acquire. But this is disadvantageous in that the resolution of a block is then reduced.

Ggf. können die oben angegebenen Schwellwerte, das betrifft den dritten und vierten, sowie den siebten bis neunten Schwellwert, entsprechend verdoppelt werden.Possibly. For example, the above-mentioned thresholds relating to the third and fourth and the seventh to ninth thresholds can be doubled accordingly.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn mindestens einer der Signalgeneratoren (320, 520) ein Zufallssignal als Erregersignal (322, 522) verwendet. Auch ist die Verwendung eines Pseudozufallssignals möglich.It is particularly advantageous if at least one of the signal generators ( 320 . 520 ) a random signal as an excitation signal ( 322 . 522 ) used. Also, the use of a pseudo-random signal is possible.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung ist die Verwendung eines weiteren Spreiz-Codes für die Erzeugung eines weiteren Erregersignals (522) durch den Signalgenerator (320) oder einen weiteren Signalgenerator (520). Bei einem sehr langen weiteren Spreiz-Code steigt jedoch die Reaktionszeit des Sensorsystems. Daher ist es sinnvoll, wenn in diesem Fall der jeweils andere Signalgenerator einen kürzeren Spreizcode oder gar keinen Spreizcode verwendet. Die Spreiz-Codes oder der Basistakt der Signalgeneratoren (520, 320) zur Erzeugung der Erregersignale (322, 522) sollten dabei vorzugsweise so gewählt werden, dass sie zu zueinander orthogonalen Erregersignalen (322, 522) führen. Dies kann beispielsweise gewährleistet werden, wenn der Basistakt (T0) des ersten Signalgenerators (322) das 2·w-Fache des Basistaktes (T1) des zweiten Signalgenerators (522) beträgt und die Spreiz-Code-Länge für den ersten Spreiz-Code des ersten Signalgenerators, einen digitalen Spreiz-Code vorausgesetzt, 2·w Takte beträgt und der erste Spreiz-Code w 1-Werte und w 0-Werte enthält. Auch der zweite Spreiz-Code für die Signalerzeugung durch den zweiten Signalgenerator sollte eine Länge einer geraden Anzahl von Takten haben und gleich viele 1-Werte und 0-Werte aufweisen. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Minimalfrequenz des weiteren Erregersignals (522) oberhalb der Maximalfrequenz des ersten Erregersignals (322) liegt. Deren Spektren überlappen sich damit nicht. Hierdurch stören sich die beiden Frequenzkanäle nicht gegenseitig.A further advantageous embodiment is the use of a further spreading code for the generation of a further exciter signal ( 522 ) by the signal generator ( 320 ) or another signal generator ( 520 ). With a very long further spreading code, however, the reaction time of the sensor system increases. Therefore, it makes sense if in this case the other signal generator uses a shorter spreading code or no spreading code. The spreading codes or the basic clock of the signal generators ( 520 . 320 ) for generating the excitation signals ( 322 . 522 ) should preferably be chosen so that they are mutually orthogonal exciter signals ( 322 . 522 ) to lead. This can be ensured, for example, if the base clock (T 0 ) of the first signal generator ( 322 ) the 2 × w-fold of the base clock (T 1 ) of the second signal generator ( 522 ) and the spreading code length for the first spreading code of the first signal generator, assuming a digital spreading code, is 2 * w clocks and the first spreading code contains w 1 values and w 0 values. Also, the second spreading code for the signal generation by the second signal generator should have a length of an even number of clocks and have the same number of 1's and 0's. This ensures that the minimum frequency of the further excitation signal ( 522 ) above the maximum frequency of the first exciter signal ( 322 ) lies. Their spectra do not overlap with each other. As a result, the two frequency channels do not interfere with each other.

Die untere Grenzfrequenz des Synchrondemodulatorblocks (309, 509) liegt dabei unter der kleinsten Minimalfrequenz der Erregersignale (322,522). Durch die Ausgangsfilter (F1) der Teilvorrichtungen des Synchrondemodulatorblocks (309, 509), die die Synchrondemodulation der transformierten Signale (308) mit dem jeweiligen Erregersignal (322, 522) durchführen, werden die Frequenzbänder der Erregersignale (322, 522) aufgrund deren Tiefpasscharakteristik aus dem Ausgangssignal des jeweiligen Synchrondemodulatorblocks (309, 509), den Pegelsignalen (310, 510), weggefiltert.The lower limit frequency of the synchronous demodulator block ( 309 . 509 ) is below the smallest minimum frequency of the excitation signals ( 322 . 522 ). Through the output filters (F1) of the sub-devices of the synchronous demodulator block ( 309 . 509 ), the synchronous demodulation of the transformed signals ( 308 ) with the respective excitation signal ( 322 . 522 ), the frequency bands of the excitation signals ( 322 . 522 ) due to their low-pass characteristic from the output signal of the respective synchronous demodulator block ( 309 . 509 ), the level signals ( 310 . 510 ), filtered away.

Auch ist es denkbar, dass ein Signalgenerator (520, 320) oder auch beide Signalgeneratoren (522, 322) ein monofrequentes Erregersignal (522, 322) erzeugen, das nicht im Frequenzbereich des anderen Signalgenerators liegt. Bei zwei monofrequenten Signalen ist bevorzugt die Frequenz des einen Erregersignals (322) ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz des anderen Erregersignals (522) oder umgekehrt. Erregersignale (322, 522) unterschiedlicher Frequenz sind im Übrigen einfachste Beispiele orthogonaler Erregersignale.It is also conceivable that a signal generator ( 520 . 320 ) or both signal generators ( 522 . 322 ) a monofrequent exciter signal ( 522 . 322 ), which is not in the frequency range of the other signal generator. In the case of two monofrequency signals, the frequency of the one excitation signal ( 322 ) an integer multiple of the frequency of the other exciter signal ( 522 ) or the other way around. Excitation signals ( 322 . 522 ) of different frequencies are incidentally the simplest examples of orthogonal exciter signals.

Es ist sinnvoll, wenn die Kontrolllogik (317) in diesem Fall für das zusätzliche Erregersignal (522) einen zweiten Messwert (545) ausgibt.It makes sense if the control logic ( 317 ) in this case for the additional excitation signal ( 522 ) a second measured value ( 545 ).

Ebenso ist es selbstverständlich möglich, dass ein oder mehrere Erregersignale (322, 522), wie beschrieben, nach jeder Messsequenz, also der Messung aller Pegelsignale (310, 510) geändert werden. Dies kann

  • d. die Frequenz des Erregersignals (322, 522) betreffen, was einem Frequency-Hopping-Verfahren entspricht, und/oder
  • e. einen für die Erzeugung des Erregersignals (322, 522) verwendeten Spreiz-Code betreffen und/oder
  • f. ein für die Erzeugung des Erregersignals verwendetes Pseudozufallssignal, insbesondere das Rückkoppelpolynom eines rückgekoppelten Schieberegisters, betreffen.
Likewise, it is of course possible that one or more excitation signals ( 322 . 522 ), as described, after each measurement sequence, ie the measurement of all level signals ( 310 . 510 ). This can
  • d. the frequency of the exciter signal ( 322 . 522 ), which corresponds to a frequency hopping method, and / or
  • e. one for the generation of the exciter signal ( 322 . 522 ) apply spreading code and / or
  • f. a pseudo-random signal used for the generation of the excitation signal, in particular the feedback polynomial of a feedback shift register concern.

Auf diese Weise können durch Raummultiplex und/oder Zeitmultiplex und/oder Frequenz- und/oder Spreiz-Code-Multiplex mehrere Messwerte (345, 545) gewonnen werden, die miteinander und mit weiteren Schwellwerten insbesondere durch Mittelwert und Differenzbildung in einer Auswerteeinheit verglichen werden können. Hierdurch ist es beispielsweise möglich, bei drei parallel gemessenen Messwerten mit drei Erregerstromquellen und drei jeweils zugeordneten Erregerströmen, die durch drei Erregersignale gesteuert werden, drei Messwerte zu erzeugen und damit ein Mehrheits-Voting für den wahrscheinlich korrekten Messwert zu generieren. Hierbei werden durch drei Synchrondemodulatorblöcke jeweils beispielsweise drei Pegelsignale erzeugt, die dann wie bereits beschreiben verarbeitet werden. Jeder der drei Zweige wird dabei von je einem Erregersignal gespeist, das aus einem jeweiligen von drei Signalgeneratoren stammt. Natürlich ist es denkbar, dass ein Signalgenerator mehrere dieser verschiedenen Erregersignale gleichzeitig erzeugt.In this way, by spatial multiplexing and / or time division multiplexing and / or frequency and / or spreading code multiplex multiple measured values ( 345 . 545 ) can be obtained, which can be compared with each other and with other thresholds in particular by mean and difference in an evaluation unit. As a result, it is possible, for example, to generate three measured values in the case of three measured values measured in parallel with three exciter current sources and three respectively associated exciter currents, which are controlled by three exciter signals, and thus generate a majority voting for the probably correct measured value. Here, for example, three level signals are generated by three synchronous demodulator blocks, which are then processed as already described. Each of the three branches is fed by a respective excitation signal, which originates from a respective one of three signal generators. Of course, it is conceivable that a signal generator generates several of these different excitation signals simultaneously.

Abhängig von dem Bewertungsergebnis können dann die Erregersignale durch die Kontrolllogik oder eine andere Ansteuereinheit geändert werden. Dies ermöglicht es, bei einer starken EMV-Einstrahlung eine Störung zu erkennen und durch Optimierung der Erregersignale zu minimieren, solange die Störung nicht alle Erregersignale in gleicher Weise trifft, was bei typischerweise schmalbandigen Störern zutrifft.Depending on the evaluation result, the excitation signals can then be changed by the control logic or another control unit. This makes it possible to detect a fault in a strong EMC radiation and to minimize by optimizing the excitation signals, as long as the disturbance does not meet all the excitation signals in the same way, which applies to typically narrow-band interferers.

Wie in vielen anderen induktiven Sensorsystemen, so ist es auch bei einem Sensorsystem entsprechend der DE 19738836 A1 sinnvoll, die Erregerschleife (2) innerhalb eines LC-Schwingkreises beispielsweise zusammen mit einer parallelgeschalteten Schwingkreiskapazität (C) zu betreiben. Der Vorteil der hohen Resonanzamplitude hat jedoch den Nachteil einer sehr schmalbandigen Resonanzfrequenz zur Folge. Parallel der Modulation der Wechselstromquelle ist daher auch die Modulation der Resonanzfrequenz des LC-Schwingkreises selbst mit Hilfe einer modulierbaren Kapazität (701) und/oder einer modulierbaren Induktivität (801) als Erregerschleife (2) möglich und besonders bevorzugt. Dies wird mit Hilfe der 7 bis 10 erläutert.As in many other inductive sensor systems, so it is in a sensor system according to the DE 19738836 A1 useful, the exciter loop ( 2 ) within an LC resonant circuit, for example, together with a parallel-connected resonant circuit capacitance (C) to operate. The advantage of the high resonance amplitude, however, has the disadvantage of a very narrow-band resonance frequency. Parallel to the modulation of the AC source is therefore also the modulation of the resonant frequency of the LC Resonant circuit itself by means of a modulatable capacitance ( 701 ) and / or a modulatable inductance ( 801 ) as a pathogen loop ( 2 ) possible and particularly preferred. This will be done with the help of 7 to 10 explained.

7 zeigt ein beispielhaftes System mit einer modulierbaren Kapazität (701). 7 shows an exemplary system with a modulatable capacity ( 701 ).

Diese Modulierbarkeit kann im Falle einer modulierbaren Kapazität (701) beispielsweise durch Zuschalten und Wegschalten von Teilkapazitäten (C1, C2) geschehen. 8 zeigt beispielhaft eine sehr einfache modulierbare Kapazität (701). Die beispielhafte modulierbare Kapazität (701) besteht aus einer ersten Teilkapazität (C1), die über den Schalter (SW1) in Abhängigkeit vom zweiten weiteren Erregersignal (722) der zweiten Teilkapazität (C1) parallel geschaltet wird, bzw. von dieser getrennt wird. Hierdurch kann die Resonanzfrequenz des LC-Schwingkreises in 7 moduliert werden. Als Schalter (SW1) kommen mechanische Schalter wie Relais und insbesondere mikromechanische Relais, in Frage, aber auch MOS- und Bipolartransistoren und ähnliche Halbleiterschalter, die die Funktion eines solchen Schalters erfüllen können. Hierbei kann es sich ggf. auch um komplexere Schaltungen handeln, die diese Funktion eines Schalters wahrnehmen. Das erste Erregersignal (322) des ersten Signalgenerators (320) wird in diesem Fall typischerweise ebenfalls synchron so umgeschaltet, dass die erste Erregerstromquelle (301) ein Erregersignal (322) erhält, dass zu der aktuellen Resonanzfrequenz des LC-Schwingkreises aus Erregerschleife (2) und modulierbarer Kapazität (701) entsprechend dem Wert des zweiten weiteren Erregersignals (722) passt. Besonders bevorzugt ist eine Variante, bei der das zweite weitere Erregersignal (722) eine Periodenlänge hat, die ein Vielfaches der Periodenlänge des ersten Erregersignals (322) ist.This modulability can be achieved in the case of a modulatable capacity ( 701 ) happen, for example, by connecting and disconnecting partial capacities (C 1 , C 2 ). 8th shows by way of example a very simple modulatable capacity ( 701 ). The exemplary modulatable capacity ( 701 ) consists of a first partial capacitance (C 1 ), which via the switch (SW 1 ) in response to the second further excitation signal (C 1 ) 722 ) of the second sub-capacitance (C 1 ) is connected in parallel, or is separated from this. As a result, the resonant frequency of the LC resonant circuit in 7 be modulated. As a switch (SW 1 ) are mechanical switches such as relays and micromechanical relays in particular, but also MOS and bipolar transistors and similar semiconductor switches that can fulfill the function of such a switch. These may also be more complex circuits that perform this function of a switch. The first excitation signal ( 322 ) of the first signal generator ( 320 ) is in this case also typically synchronously switched so that the first excitation current source ( 301 ) an exciter signal ( 322 ) receives that at the current resonant frequency of the LC resonant circuit of exciter loop ( 2 ) and modulatable capacity ( 701 ) corresponding to the value of the second further excitation signal ( 722 ) fits. Particularly preferred is a variant in which the second further excitation signal ( 722 ) has a period length which is a multiple of the period length of the first excitation signal ( 322 ).

Die Verarbeitung erfolgt analog zu der der Beschreibung der 6 in einem zweiten weiteren Synchrondemodulatorblock (709), der in Abhängigkeit von einem zweiten weiteren Steuersignal (721) für die Synchrondemodulation zweite weitere Pegelsignale (710) bildet. Dabei ist das zweite weitere Steuersignal (721) für die Synchrondemodulation typischerweise gleich dem zweiten weiteren Erregersignal (722). Ein zweiter weiterer Takt- oder Signalgenerator (720) erzeugt das besagte zweite weitere Erregersignal (722). Typischerweise geschieht dies synchron zur Erzeugung des ersten Erregersignals (322) im Signalgenerator (320).The processing is analogous to that of the description of 6 in a second further synchronous demodulator block ( 709 ), which depends on a second further control signal ( 721 ) for the second synchronous demodulation second further level signals ( 710 ). The second additional control signal ( 721 ) for the synchronous demodulation is typically equal to the second further excitation signal ( 722 ). A second additional clock or signal generator ( 720 ) generates said second further exciter signal ( 722 ). Typically, this happens synchronously with the generation of the first exciter signal ( 322 ) in the signal generator ( 320 ).

Es ist offensichtlich, dass die zweiten weiteren Pegelsignale (710) symmetrisch sein sollten und gleiche Pegel haben sollten. Abweichungen können wie zuvor als Fehler detektiert werden.It is obvious that the second further level signals ( 710 ) should be symmetrical and should have the same level. Deviations can be detected as previously as errors.

10 zeigt ein beispielhaftes System mit einer modulierbaren Induktivität (801) und einer Schwingkreiskapazität (C). 10 shows an exemplary system with a modulatable inductance ( 801 ) and a resonant circuit capacitance (C).

Diese Modulierbarkeit kann im Falle einer modulierbaren Induktivität (801) beispielsweise durch Zuschalten und Wegschalten von Teilinduktivitäten (Li, L2) geschehen. 10 zeigt beispielhaft eine sehr einfache modulierbare Induktivität (801). Die beispielhafte modulierbare Induktivität (801) besteht aus einer ersten Teilinduktivität (L1), die über den Schalter (SW1) in Abhängigkeit vom zweiten weiteren Erregersignal (822) der zweiten Teilinduktivität (L1) kurzgeschlossen wird und damit aus dem Schwingkreis entfernt wird. Hierdurch kann die Resonanzfrequenz des LC-Schwingkreises aus Erregerschleife (2) und Schwingkreiskapazität (C) moduliert werden. Die Erregerschleife selbst kann aus mehreren derartig schaltbaren Teilerregerschleifen bestehen, was den gleichen Effekt hat. Als Schalter (SW1) kommen auch hier mechanische Schalter wie Relais und insbesondere mikromechanische Relais, in Frage, aber auch MOS- und Bipolartransistoren und ähnliche Halbleiterschalter etc., die die Funktion eines solchen Schalters erfüllen können. Das erste Erregersignal (322) des ersten Signalgenerators (320) wird in diesem Fall typischerweise wieder ebenfalls synchron so umgeschaltet, dass die erste Erregerstromquelle (301) ein Erregersignal (322) erhält, dass zu der aktuellen Resonanzfrequenz des LC-Schwingkreises aus Erregerschleife (2) und modulierbarer Induktivität (801) und Schwingkreiskapazität (C) entsprechend dem Wert des zweiten weiteren Erregersignals (822) passt. Besonders bevorzugt ist eine Variante, bei der das zweite weitere Erregersignal (822) eine Periodenlänge hat, die ein Vielfaches der Periodenlänge des ersten Erregersignals (322) ist.This modulability can be achieved in the case of a modulatable inductance ( 801 ) happen, for example, by connecting and disconnecting Teilinduktivitäten (L i , L 2 ). 10 shows by way of example a very simple modulatable inductance ( 801 ). The exemplary modulatable inductance ( 801 ) consists of a first Teilinduktivität (L 1 ), which via the switch (SW 1 ) in response to the second further exciter signal ( 822 ) of the second partial inductance (L 1 ) is short-circuited and thus removed from the resonant circuit. As a result, the resonant frequency of the LC resonant circuit of exciter loop ( 2 ) and resonant circuit capacitance (C) are modulated. The excitation loop itself can consist of several such switchable Teilerregerschleifen, which has the same effect. As a switch (SW 1 ) come here mechanical switches such as relays and micromechanical relays in particular, but also MOS and bipolar transistors and similar semiconductor switches, etc., which can fulfill the function of such a switch. The first excitation signal ( 322 ) of the first signal generator ( 320 ) is in this case typically also synchronously switched so that the first excitation current source ( 301 ) an exciter signal ( 322 ) receives that at the current resonant frequency of the LC resonant circuit of exciter loop ( 2 ) and modulatable inductance ( 801 ) and resonant circuit capacitance (C) corresponding to the value of the second further exciter signal ( 822 ) fits. Particularly preferred is a variant in which the second further excitation signal ( 822 ) has a period length which is a multiple of the period length of the first excitation signal ( 322 ).

Die Verarbeitung erfolgt wieder analog zu der der Beschreibung der 6 in einem zweiten weiteren Synchrondemodulatorblock (809), der in Abhängigkeit von einem zweiten weiteren Steuersignal (821) für die Synchrondemodulation zweite weitere Pegelsignale (810) bildet. Dabei ist das zweite weitere Steuersignal (821) für die Synchrondemodulation typischerweise gleich dem zweiten weiteren Erregersignal (822). Ein zweiter weiterer Takt- oder Signalgenerator (820) erzeugt das besagte zweite weitere Erregersignal (822). Typischerweise geschieht dies wieder synchron zur Erzeugung des ersten Erregersignals (322) im Signalgenerator (320).The processing is again analogous to that of the description of 6 in a second further synchronous demodulator block ( 809 ), which depends on a second further control signal ( 821 ) for the second synchronous demodulation second further level signals ( 810 ). The second additional control signal ( 821 ) for the synchronous demodulation is typically equal to the second further excitation signal ( 822 ). A second additional clock or signal generator ( 820 ) generates said second further exciter signal ( 822 ). Typically this happens again synchronously with the generation of the first exciter signal ( 322 ) in the signal generator ( 320 ).

Es ist offensichtlich, dass die zweiten weiteren Pegelsignale (810) wieder symmetrisch sein sollten und gleiche Pegel haben sollten. Abweichungen können wie zuvor als Fehler detektiert werden. It is obvious that the second further level signals ( 810 ) should be symmetrical again and should have the same level. Deviations can be detected as previously as errors.

Natürlich kann diese Modulationstechnik auch kombiniert durch gleichzeitigen Einsatz einer modulierbaren Kapazität und einer modulierbaren Induktivität eingesetzt werden.Of course, this modulation technique can also be used in combination by the simultaneous use of a modulatable capacitance and a modulatable inductance.

11 zeigt eine Ausprägung der Erfindung, bei der die Erkennung eines Fehlers gemäß eines Fehlermodellsignals (1101) erfolgt. Dieses wird in einem Fehlermodellsignalgenerator erzeugt. 11 shows an embodiment of the invention, in which the detection of an error according to an error model signal ( 1101 ) he follows. This is generated in a fault model signal generator.

Ein Fehlersynchron-Demodulator-Block (1109) erzeugt in der zuvor beschriebenen Weise die Fehlerpegelsignale (1110) entsprechend den korrelierenden Anteilen der Fehlermodellsignale (1101) in den transformierten Signalen (308).An error sync demodulator block ( 1109 ) generates the error level signals in the manner described above ( 1110 ) according to the correlating proportions of the error model signals ( 1101 ) in the transformed signals ( 308 ).

Eine Fehler-Summier-Einrichtung (1124) summiert diese Fehlermodellsignale (1101) gewichte mit Faktoren entsprechend den Gewichtungsfaktorsignalen (1106) zu einem oder mehreren Fehlersummensignalen (1104).An error totalizer ( 1124 ) sums these error model signals ( 1101 ) weights with factors corresponding to the weighting factor signals ( 1106 ) to one or more error sum signals ( 1104 ).

Eine oder mehrere Fehlerfeststellungsvorrichtungen (1142, 1141) vergleichen die Pegel dieser Fehlersummensignale (1104) mit einem oder mehreren Fehlerschwellwerten (1130, 1127) und erzeugen Fehlerfeststellungssignale (1133, 1134) in Abhängigkeit vom Ergebnis dieses Vergleiches.One or more fault detection devices ( 1142 . 1141 ) compare the levels of these error sum signals ( 1104 ) with one or more error thresholds ( 1130 . 1127 ) and generate error detection signals ( 1133 . 1134 ) depending on the result of this comparison.

12 zeigt das System der 2 bei der die transformierten Signale (308) als Eingänge des Signaltransformationsblocks (307) beispielhaft zurückgekoppelt sind. Hierdurch entsteht eine nichtlineare Transformation, die keine affine Transformation mehr ist. 12 shows the system of 2 where the transformed signals ( 308 ) as inputs of the signal transformation block ( 307 ) are exemplarily fed back. This creates a non-linear transformation that is no longer an affine transformation.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Im Gegensatz zum Stand der Technik kann die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren somit die Fehler der Aufgabenstellung bei hoher EMV Robustheit detektieren. Besonders hervorzuheben ist, dass die Vorrichtung in der Lage ist, Gleichtakt und Gegentaktfehler und andere Fehler zu klassifizieren und zu unterscheiden und insbesondere im erfindungsgemäßen Zusammenwirken von Anspruch 1 und 2 auch diese alle sicher zu detektieren.In contrast to the prior art, the device according to the invention and the method according to the invention can thus detect the errors of the task with high EMC robustness. It should be emphasized that the device is able to classify and differentiate common mode and differential mode errors and other errors, and in particular in the combination of claims 1 and 2 according to the invention, to detect them all safely.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
Erregerschleife;Exciter loop;
300300
Sensorsystem;Sensor system;
301301
Erregerstromquelle;Excitation current source;
303303
induktiver Drehwinkelsensorkopf;inductive rotation angle sensor head;
304304
Ausgangssignale des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) mit m Teilsignalen (304,l);Output signals of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ) with m partial signals ( 304 l );
304,l304 l
l-tes Teilsignal von m Teilsignalen der Ausgangssignale (304) des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303);l-th partial signal of m partial signals of the output signals ( 304 ) of the inductive rotation angle sensor head ( 303 );
305305
EMV-Filterblock;EMC filter block;
306306
gefilterte Ausgangssignale (306) des Drehwinkelsensorkopfes (303);filtered output signals ( 306 ) of the rotation angle sensor head ( 303 );
307307
Signaltransformationsblock;Signal transformation block;
308308
transformierte Signale aus n einzelnen Teilsignalen (308,i);transformed signals from n individual sub-signals ( 308 i );
308,i308 i
i-tes Teilsignal von n Teilsignalen der transformierten Signale (308);i-th partial signal of n partial signals of the transformed signals ( 308 );
309309
Synchrondemodulatorblock;Synchrondemodulatorblock;
310310
Pegelsignale aus k Teilsignalen (310,j);Level signals from k partial signals ( 310, j );
310,j310, j
j-tes Teilsignal von k Teilsignalen der Pegelsignale (310);j-tes sub-signal of k sub-signals of the level signals ( 310 );
311311
Analog-Multiplexer;Analog multiplexer;
312312
Multiplexerausgangssignal;multiplexer output;
313313
regelbarer Verstärker;adjustable amplifier;
314314
Verstärkerausgangssignal;Amplifier output signal;
315315
Analog-zu-Digital-Wandler (ADC);Analog-to-digital converter (ADC);
316316
ADC-Ausgangssignal;ADC output signal;
317317
Kontrolllogik;Control logic;
318318
Verstärkerregelsignal;Gain control signal;
319319
Multiplexersteuersignal;multiplexer;
320320
Takt- oder Signalgenerator;Clock or signal generator;
321 321
Steuersignal für die Synchrondemodulation;Control signal for the synchronous demodulation;
322322
Erregersignal;Excitation signal;
324324
Summier-Einrichtung zur Bildung des Summensignals (326);Summing device for forming the sum signal ( 326 );
326326
Summensignal der Pegelsignale (310);Sum signal of the level signals ( 310 );
327327
erster Schwellwert;first threshold;
330330
zweiter Schwellwert;second threshold;
333333
zweites Ergebnissignal;second result signal;
334334
erstes Ergebnissignal;first result signal;
335335
dritter Schwellwert, der zulässige maximale Verstärkungswert;third threshold, the maximum permissible gain value;
336336
vierter Schwellwert, der zulässige minimale Verstärkungswert;fourth threshold, the allowable minimum gain value;
337337
drittes Ergebnissignal;third result signal;
338338
viertes Ergebnissignal;fourth result signal;
341341
erster Komparator zur Bildung des ersten Ergebnissignals (334) durch Vergleich des ersten Schwellwertes (327) mit dem Summensignal (326);first comparator for forming the first result signal ( 334 ) by comparing the first threshold ( 327 ) with the sum signal ( 326 );
342342
zweiter Komparator zur Bildung des zweiten Ergebnissignals (333) durch Vergleich des zweiten Schwellwertes (330) mit dem Summensignal (326);second comparator for forming the second result signal ( 333 ) by comparing the second threshold ( 330 ) with the sum signal ( 326 );
343343
dritter Komparator zur Bildung des dritten Ergebnissignals (337) durch Vergleich des dritten Schwellwertes (335) mit dem Verstärkerregelsignal (318);third comparator for forming the third result signal ( 337 ) by comparing the third threshold ( 335 ) with the amplifier control signal ( 318 );
344344
vierter Komparator zur Bildung des vierten Ergebnissignals (338) durch Vergleich des vierten Schwellwertes (336) mit dem Verstärkerregelsignal (318);fourth comparator for forming the fourth result signal ( 338 ) by comparing the fourth threshold ( 336 ) with the amplifier control signal ( 318 );
345345
gesuchter Messwert (345) des Drehwinkels;searched measured value ( 345 ) of the rotation angle;
401401
erster Differenzverstärker zur Signaltransformation der gefilterten Ausgangssignale (306) des Drehwinkelsensorkopfes (303) in ein transformiertes Signal (308);first differential amplifier for signal transformation of the filtered output signals ( 306 ) of the rotation angle sensor head ( 303 ) into a transformed signal ( 308 );
402402
zweiter Differenzverstärker zur Signaltransformation der gefilterten Ausgangssignale (306) des Drehwinkelsensorkopfes (303) in ein transformiertes Signal (308);second differential amplifier for signal transformation of the filtered output signals ( 306 ) of the rotation angle sensor head ( 303 ) into a transformed signal ( 308 );
403403
dritter Differenzverstärker zur Signaltransformation der gefilterten Ausgangssignale (306) des Drehwinkelsensorkopfes (303) in ein transformiertes Signal (308);third differential amplifier for signal transformation of the filtered output signals ( 306 ) of the rotation angle sensor head ( 303 ) into a transformed signal ( 308 );
501501
zweite Erregerstromquelle;second excitation current source;
509509
zweiter Synchrondemodulatorblock;second synchronous demodulator block;
510510
zweite Pegelsignale;second level signals;
520520
zweiter Takt- oder Signalgenerator;second clock or signal generator;
521521
zweites Steuersignal für die Synchrondemodulation und/oder Skalar-Produkt-Bildung;second control signal for the synchronous demodulation and / or scalar product formation;
522522
zweites oder weiteres Erregersignal;second or further exciter signal;
524524
zweite Summier-Einrichtung zur Bildung des zweiten Summensignals (526);second summing device for forming the second summation signal ( 526 );
526526
zweites Summensignal der zweiten Pegelsignale (510);second sum signal of the second level signals ( 510 );
527527
fünfter Schwellwert;fifth threshold;
530530
sechster Schwellwert;sixth threshold;
533533
sechstes Ergebnissignal;sixth result signal;
534534
fünftes Ergebnissignal;fifth result signal;
541541
fünfter Komparator zur Bildung des fünften Ergebnissignals (534) durch Vergleich des fünften Schwellwertes (527) mit dem zweiten Summensignal (526);fifth comparator for forming the fifth result signal ( 534 ) by comparing the fifth threshold ( 527 ) with the second sum signal ( 526 );
542542
sechster Komparator zur Bildung des sechsten Ergebnissignals (533) durch Vergleich des sechsten Schwellwertes (530) mit dem zweiten Summensignal (526);sixth comparator for forming the sixth result signal ( 533 ) by comparing the sixth threshold ( 530 ) with the second sum signal ( 526 );
545545
zweiter Messwert des Drehwinkels;second measured value of the angle of rotation;
600600
erster Schritt eines beispielhaften Messdurchgangs (Messung eines ersten der beispielhaft drei Pegelsignale (310));first step of an exemplary measurement run (measurement of a first of the exemplary three level signals ( 310 ));
601601
zweiter Schritt eines beispielhaften Messdurchgangs (Messung eines zweiten der beispielhaft drei Pegelsignale (310));second step of an exemplary measurement passage (measurement of a second of the exemplary three level signals ( 310 ));
602602
dritter Schritt eines beispielhaften Messdurchgangs (Messung eines dritten der beispielhaft drei Pegelsignale (310));third step of an exemplary measurement run (measurement of a third of the exemplary three level signals ( 310 ));
603603
vierter Schritt eines beispielhaften Messdurchgangs (Ermittlung des Messergebnisses (345) vor Ausgabe durch die Kontrolllogik (317));fourth step of an exemplary measurement run (determination of the measurement result ( 345 ) before output by the control logic ( 317 ));
604604
fünfter Schritt eines beispielhaften Messdurchgangs (Bewertung des Messergebnisses (345));fifth step of an exemplary measurement run (evaluation of the measurement result ( 345 ));
605605
sechster Schritt eines beispielhaften Messdurchgangs (Durchführung der Aktionen im Falle eines korrekten Messergebnisses z. B. Ausgabe des Messergebnisses (345));sixth step of an exemplary measurement run (execution of the actions in the case of a correct measurement result, eg output of the measurement result ( 345 ));
606606
siebter Schritt eines beispielhaften Messdurchgangs (Durchführung der Aktionen im Falle eines nicht korrekten Messergebnisses z. B. Ausgabe eines vorhergehenden Messergebnisses (345));Seventh step of an exemplary measurement run (execution of the actions in the event of an incorrect measurement result, eg output of a previous measurement result ( 345 ));
701701
modulierbare Kapazität, die mit der Erregerschleife (2) einen LC-Schwingkreis bildet;modulatable capacitance associated with the exciter loop ( 2 ) forms an LC resonant circuit;
709709
zweiter weiterer Synchrondemodulatorblock;second further synchronous demodulator block;
710 710
zweite weitere Pegelsignale;second further level signals;
720720
zweiter weiterer Takt- oder Signalgenerator;second additional clock or signal generator;
721721
zweites weiteres Steuersignal für die Synchrondemodulation;second further control signal for the synchronous demodulation;
722722
zweites weiteres Erregersignal;second further excitation signal;
801801
modulierbare Induktivität, die mit der Erregerschleife (2) und einer weiteren Kapazität einen LC-Schwingkreis bildet;modulatable inductance associated with the exciter loop ( 2 ) and another capacitance forms an LC resonant circuit;
809809
zweiter weiterer Synchrondemodulatorblock;second further synchronous demodulator block;
810810
zweite weitere Pegelsignale;second further level signals;
820820
zweiter weiterer Takt- oder Signalgenerator;second additional clock or signal generator;
821821
zweites weiteres Steuersignal für die Synchrondemodulation;second further control signal for the synchronous demodulation;
822822
zweites weiteres Erregersignal;second further excitation signal;
11001100
Fehlermodellsignalgenerator;Fault model signal generator;
11011101
Fehlermodellsignale aus u Fehlermodellteilsignalen;Error model signals from μ error model sub-signals;
1101,u1101 u
u-tes Fehlermodellteilsignal der u Fehlermodellteilsignale der Fehlermodelsignale (1101);u-th error model sub-signal of the u error model part signals of the error model signals ( 1101 );
11041104
Fehlersummensignal;Error sum signal;
11051105
Fehlerfeststellungssignal;Error detection signal;
11061106
Gewichtungsfaktorsignal;Weighting factor signal;
11091109
Fehlersynchron-Demodulator-Block;Error synchronous demodulator block;
11101110
Fehlerpegelsignal mit q Teilsignalen;Error level signal with q partial signals;
1110,r1110 r
r-tes Teilsignal von q Teilsignalen der Fehlerpegelsignale (110);rth partial signal of q partial signals of the error level signals ( 110 );
11101110
Fehlerpegelsignal;Error level signal;
11241124
Fehler-Summier-Einrichtung zur Bildung des zweiten Fehlersummensignals (1104);Error summing means for forming the second error sum signal ( 1104 );
11271127
Fehlerschwellwert;error threshold;
11301130
Fehlerschwellwert;error threshold;
11331133
Fehlerfeststellungsignal;Error detection signal;
11341134
Fehlerfeststellungsignal;Error detection signal;
11411141
Fehlerfeststellung;Error detection;
11421142
Fehlerfeststellung;Error detection;
ΔφΔφ
Winkelwellenlänge;Angle wavelength;
ΔωΔω
= ωmax – ωmin Bandbreite des Erregersignals (322) (Betrag);= ω max - ω min bandwidth of the exciter signal ( 322 ) (Amount);
ωmax ω max
obere Grenzfrequenz des Erregersignals (322) (Betrag);upper limit frequency of the exciter signal ( 322 ) (Amount);
ωmin ω min
untere Grenzfrequenz des Erregersignals (322) (Betrag);lower limit frequency of the exciter signal ( 322 ) (Amount);
A307 A 307
Verknüpfungsmatrix für die Signaltransformation im Signaltransformationsblock (307);Link matrix for the signal transformation in the signal transformation block ( 307 );
A307,ij A 307, ij
Element der i-ten Spalte und j-ten Zeile der Verknüpfungsmatrix (A307) für die Signaltransformation im Signaltransformationsblock (307);Element of the i-th column and j-th row of the link matrix (A 307 ) for the signal transformation in the signal transformation block ( 307 );
CC
Schwingkreiskapazität;Resonant circuit capacitance;
C1 C 1
erste Teilkapazität der beispielhaften modulierbaren Kapazität (701);first sub-capacity of the exemplary modulatable capacity ( 701 );
C2 C 2
zweite Teilkapazität der beispielhaften modulierbaren Kapazität (701);second sub-capacity of the exemplary modulatable capacity ( 701 );
F1F1
Filter;Filter;
GG
beispielhafter Gewichtungsvektor für ein beispielhaftes Fehlermodell. Hier gibt der Gewichtungsvektor die Faktoren an mit der ein Störsignal mit der Störsignalspannung Vstör in die drei beispielhaften Empfängerschleifen (S1, S2, S3) einstahlt;exemplary weighting vector for an exemplary error model. Here, the weighting vector indicates the factors with which an interfering signal with the disturbance signal voltage V stub sets in the three exemplary receiver loops (S1, S2, S3);
kk
Anzahl der Pegelsignale (310, 510 etc.)Number of level signals ( 310 . 510 Etc.)
L1 L 1
erste Teilinduktivität der beispielhaften modulierbaren Induktivität (801);first partial inductance of the exemplary modulatable inductance ( 801 );
L2 L 2
zweite Teilinduktivität der beispielhaften modulierbaren Induktivität (801);second partial inductance of the exemplary modulatable inductance ( 801 );
mm
Anzahl der Empfängerschleifen;Number of receiver loops;
nn
Anzahl der transformierten Signale (308);Number of transformed signals ( 308 );
OutOut
Ausgangssignal der Vorrichtung zur Skalar-Produktbildung. Dieses Ausgangssignal ist typischerweise mit einem der Ausgänge eines Synchrondemodulatorblocks (z. B. 309) verbunden, also z. B. einem Pegelsignal (310,l) der k Pegelsignale (310);Output signal of the device for scalar product formation. This output signal is typically connected to one of the outputs of a synchronous demodulator block (e.g. 309 ) connected, so z. B. a level signal ( 310 l ) of the k level signals ( 310 );
S1S1
erste Empfängerschleife;first receiver loop;
S2S2
zweite Empfängerschleife;second receiver loop;
S3S3
dritte Empfängerschleife;third receiver loop;
SIG1SIG1
erstes Eingangssignal der Vorrichtung zur Skalar-Produktbildungfirst input signal of the device for scalar product formation
SIG2SIG2
zweites Eingangssignal der Vorrichtung zur Skalar-Produktbildungsecond input signal of the device for scalar product formation
Smsm
m-te Empfängerschleifemth receiver loop
SW1 SW 1
Schalter der beispielhaften modulierbaren Kapazität (701), der durch das zweite Erregersignal (522) betätigt werden kann.Switch of the exemplary modulatable capacitance ( 701 ), which by the second excitation signal ( 522 ) can be operated.
Symsym
Symmetrieachseaxis of symmetry
VBD V BD
Betriebsspannungoperating voltage
V304 V 304
Signalspannungsvektor der Ausgangssignale (304) des DrehwinkelsensorkopfesSignal voltage vector of the output signals ( 304 ) of the rotation angle sensor head
V304,i V 304, i
das i-te Signal des Signalspannungsvektors der Ausgangssignale (304) des Drehwinkelsensorkopfesthe ith signal of the signal voltage vector of the output signals ( 304 ) of the rotation angle sensor head
V307 V 307
Signalspannungsvektor der Ausgangssignale (308) des Signaltransformationsblocks (307), den transformierten Signalen (308)Signal voltage vector of the output signals ( 308 ) of the signal transformation block ( 307 ), the transformed signals ( 308 )
V307,i V 307, i
das i-te Signal des Signalspannungsvektors der Ausgangssignale (308) des Signaltransformationsblocks (307), den transformierten Signalen (308)the ith signal of the signal voltage vector of the output signals ( 308 ) of the signal transformation block ( 307 ), the transformed signals ( 308 )
Vmess V mess
k-dimensionaler Signalvektor für die Kodierung der Fehler und Messwerte. Typischerweise enthalten einige Teilsignale dieses Signalvektors vorzugsweise nur Messwertsignale, während andere Fehlerpegelsignale für Fehlerpegel, die einem oder mehreren der prototypischen, m-dimensionaler Signalspannungsvektoren (Vproto) entsprechen.k-dimensional signal vector for coding the errors and measured values. Typically, some sub-signals of this signal vector preferably contain only measurement signals, while other error level signals correspond to error levels corresponding to one or more of the prototypical m-dimensional signal voltage vectors (V proto ).
Vmess,i V mess, i
i-tes Teilsignal des k-dimensionaler Signalvektors (Vmess) für die Kodierung der Fehler und Messwerte. Typischerweise enthalten einige Teilsignale dieses Signalvektors vorzugsweise nur Messwertsignale, während andere Fehlerpegelsignale für Fehlerpegel, die einem oder mehreren der prototypischen, m-dimensionaler Signalspannungsvektoren (Vproto) entsprechen.i-th partial signal of the k-dimensional signal vector (V mess ) for coding the errors and measured values. Typically, some sub-signals of this signal vector preferably contain only measurement signals, while other error level signals correspond to error levels corresponding to one or more of the prototypical m-dimensional signal voltage vectors (V proto ).
Voff V off
beispielhafter Offsetspannungsvektor der zu dem transformierten Signalspannungsvektor der Ausgangssignale (304) des Drehwinkelsensorkopfes (303) im Signaltransformationsblocks (307) addiert wird.exemplary offset voltage vector corresponding to the transformed signal voltage vector of the output signals ( 304 ) of the rotation angle sensor head ( 303 ) in the signal transformation block ( 307 ) is added.
Vproto V proto
prototypischer, m-dimensionaler Signalspannungsvektor für den Prototypen eines Fehlers oder eines Messwertsprototypical, m-dimensional signal voltage vector for the prototype of an error or a measured value
Vproto V proto
das i-te Signal des prototypischen, m-dimensionalen Signalspannungsvektors (Vproto) für den Prototypen eines Fehlers oder eines Messwertsthe i-th signal of the prototypical, m-dimensional signal voltage vector (V proto ) for the prototype of an error or a measured value
Vstör,i V sturgeon, i
Störsignal (hier beispielhaft eindimensional). Dabei kann es sich beispielsweise um eine EMV Einstrahlung handeln.Noise signal (here, for example, one-dimensional). This may be, for example, an EMV irradiation.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 19738839 A1 [0001, 0014] DE 19738839 A1 [0001, 0014]
  • DE 19738836 A1 [0002, 0003, 0004, 0008, 0010, 0010, 0012, 0013, 0021, 0021, 0023, 0104] DE 19738836 A1 [0002, 0003, 0004, 0008, 0010, 0010, 0012, 0013, 0021, 0021, 0023, 0104]
  • DE 102014013948 [0022] DE 102014013948 [0022]
  • DE 102014013949 [0022] DE 102014013949 [0022]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • Norm ISO26262 [0001] Standard ISO26262 [0001]
  • Norm ISO62508 [0001] Standard ISO62508 [0001]

Claims (10)

Verfahren zum Betreiben und zur Auswertung eines induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) mittels einer Vorrichtung a. mit m, mindestens aber drei, induktiven Empfangsschleifen (S1, S2, S3) und b. mit einer Feld induzierenden Erregerschleife (2) und c. mit einem Läufer mit einer das Feld der Erregerschleife (2) verzerrenden Rotorschleife, d. wobei insbesondere die Sternspannung der Empfangsschleifen (S1, S2, S3) des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) im idealen fehlerlosen Fall Null Volt ist, umfassend die Schritte: a. Erzeugen mindestens eines Erregersignals (322) durch mindestens einen Signalgenerator (320); b. Modulieren einer elektrischen Strom- oder Spannungs- oder Energiequellequelle (301) mittels des Erregersignals (322); c. Erregung der Erregerschleife (2) des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) durch die elektrische Strom- oder Spannungs- oder Energiequellequelle (301); d. Durchführung einer Signalkoordinatentransformation, insbesondere einer affinen Signalkoordinatentransformation, für den Ausgangssignalvektor (304) des Drehwinkelsensorkopfes (303), bestehend aus den Ausgangssignalen (304) der m, mindestens aber drei Empfangsschleifen (S1, S2, S3), zur Bildung von n, mindestens jedoch drei und vorzugsweise m, transformierten Teilsignalen (308,i) als Untermengenge der Menge transformierter Signale (308) mit größerer Signifikanz, die diese Menge auch ganz umfassen kann, mittels eines Signaltransformationsblocks (307); e. Synchrondemodulation und/oder Skalar-Produkt-Bildung, insbesondere durch einen Synchrondemodulator, zwischen dem Erregersignal (322) oder einem damit korrelierenden Steuersignal für die Synchrondemodulation (321) auf der einen Seite und jeweils einem transformierten Teilsignal (308,i) der transformierten Signale (308) auf der anderen Seite zur Erzeugung eines Pegelsignals (310,j) von insgesamt k, mindestens jedoch drei – vorzugsweise n oder m, Pegelsignalen (310), wobei vorzugsweise diese je transformiertem Teilsignal (308,i) der m transformierten Signale (308) vorzugsweise je einmal durchgeführt wird;Method for operating and evaluating an inductive rotation angle sensor head ( 303 ) by means of a device a. with m, but at least three inductive reception loops (S1, S2, S3) and b. with a field-inducing pathogen loop ( 2 ) and c. with a runner with a field of the exciter loop ( 2 ) distorting rotor loop, d. wherein in particular the star voltage of the receiving loops (S1, S2, S3) of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ) in the ideal faultless case is zero volts, comprising the steps of: a. Generating at least one exciter signal ( 322 ) by at least one signal generator ( 320 ); b. Modulating an electrical power or voltage or energy source ( 301 ) by means of the exciter signal ( 322 ); c. Excitation of the exciter loop ( 2 ) of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ) by the electrical power or voltage or energy source ( 301 ); d. Performing a signal coordinate transformation, in particular an affine signal coordinate transformation, for the output signal vector ( 304 ) of the rotation angle sensor head ( 303 ), consisting of the output signals ( 304 ) of the m, but at least three receiving loops (S1, S2, S3), for the formation of n, but at least three and preferably m, transformed partial signals ( 308 i ) as subsets of the amount of transformed signals ( 308 ) of greater significance, which may also entirely encompass this quantity, by means of a signal transformation block ( 307 ); e. Synchronous demodulation and / or scalar product formation, in particular by a synchronous demodulator, between the exciter signal ( 322 ) or a control signal for the synchronous demodulation ( 321 ) on the one side and a transformed partial signal ( 308 i ) of the transformed signals ( 308 ) on the other side to generate a level signal ( 310, j ) of a total of k, but at least three - preferably n or m, level signals ( 310 ), whereby preferably this each transformed partial signal ( 308 i ) of the m transformed signals ( 308 ) is preferably carried out once each; Verfahren zum Betreiben und zur Auswertung eines induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) nach Anspruch 1, umfassend die zusätzlichen Schritte: a. Erzeugen eines Fehlermodellsignals (1101) durch einen Fehlermodellsignalgenerator (1100); b. Synchrondemodulation und/oder Skalar-Produkt-Bildung, insbesondere durch einen Synchrondemodulator, zwischen dem Fehlermodellsignal (1101) auf der einen Seite und jeweils einem transformierten Teilsignal (308,i) der transformierten Signale (308) auf der anderen Seite zur Erzeugung Teilsignal (1110,r) der Fehlerpegelsignale (1110), wobei vorzugsweise diese je transformiertem Teilsignal (308,i) der m transformierten Signale (308) vorzugsweise je einmal durchgeführt wird.Method for operating and evaluating an inductive rotation angle sensor head ( 303 ) according to claim 1, comprising the additional steps: a. Generating a fault model signal ( 1101 ) by a fault model signal generator ( 1100 ); b. Synchronous demodulation and / or scalar product formation, in particular by a synchronous demodulator, between the error model signal ( 1101 ) on the one side and a transformed partial signal ( 308 i ) of the transformed signals ( 308 ) on the other side for generating partial signal ( 1110 r ) the error level signals ( 1110 ), whereby preferably this each transformed partial signal ( 308 i ) of the m transformed signals ( 308 ) is preferably carried out once each. Verfahren zum Betreiben und zur Auswertung eines induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) nach Anspruch 2, umfassend die zusätzlichen Schritte a. Bildung eines Fehlersummensignals (1104) durch gewichtete oder ungewichtete Summierung mehrerer Teilsignale (1110,r) der Fehlerpegelsignale (1110) mittels einer Fehler-Summier-Einrichtung (1124).Method for operating and evaluating an inductive rotation angle sensor head ( 303 ) according to claim 2, comprising the additional steps a. Formation of a Fault Signal ( 1104 ) by weighted or unweighted summation of several partial signals ( 1110 r ) the error level signals ( 1110 ) by means of an error summing device ( 1124 ). Verfahren zum Betreiben und zur Auswertung eines induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) nach Anspruch 3, umfassend die zusätzlichen Schritte, a. Vergleichen des Fehlersummensignals (1104) oder eines daraus abgeleitetes Signals mit einem oder mehreren Fehlerschwellwerten (1127, 1130) dahingehend, ob das Fehlersummensignal (1104) oberhalb oder unterhalb des jeweiligen Fehlerschwellwerts oder zwischen zwei Fehlerschwellwerten liegt, wobei der Vergleich durch eine Fehlerfeststellung (1141, 1142) erfolgt; b. Ausgabe eines Fehlerfeststellungssignals (1133, 1134) in Abhängigkeit von dem Vergleichsergebnis durch die Fehlerfeststellung (1141, 1142).Method for operating and evaluating an inductive rotation angle sensor head ( 303 ) according to claim 3, comprising the additional steps, a. Comparing the error sum signal ( 1104 ) or a signal derived therefrom with one or more error thresholds ( 1127 . 1130 ) as to whether the error sum signal ( 1104 ) is above or below the respective error threshold or between two error thresholds, the comparison being determined by an error detection ( 1141 . 1142 ) he follows; b. Output of an error detection signal ( 1133 . 1134 ) depending on the result of the comparison by the error determination ( 1141 . 1142 ). Verfahren zum Betreiben und zur Auswertung eines induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 umfassend den zusätzlichen Schritt, a. Erzeugen mindestens eines Erregersignals (322) auf Basis eines Spreiz-Codes durch den Signalgenerator (320). Method for operating and evaluating an inductive rotation angle sensor head ( 303 ) according to one or more of claims 1 to 4 comprising the additional step, a. Generating at least one exciter signal ( 322 ) based on a spreading code by the signal generator ( 320 ). Verfahren zum Betreiben und zur Auswertung eines induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) mittels einer Vorrichtung b. mit m, mindestens aber drei, induktiven Empfangsschleifen (S1, S2, S3) und c. mit einer Feld induzierenden Erregerschleife (2) und d. mit einem Läufer mit einer das Feld der Erregerschleife (2) verzerrenden Rotorschleife, e. wobei insbesondere die Sternspannung der Empfangsschleifen (S1, S2, S3) des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) im idealen fehlerlosen Fall Null Volt ist, umfassend die Schritte: f. Erzeugen mindestens eines Erregersignals (322) durch mindestens einen Signalgenerator (320) auf Basis eines Spreiz-Codes; g. Modulieren einer elektrischen Strom- oder Spannungs- oder Energiequellequelle (301) mittels des Erregersignals (322); h. Erregung der Erregerschleife (2) des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) durch die elektrische Strom- oder Spannungs- oder Energiequellequelle (301); i. Durchführung einer Signalkoordinatentransformation, insbesondere einer affinen Signalkoordinatentransformation, für den Ausgangssignalvektor (304) des Drehwinkelsensorkopfes (303), bestehend aus den Ausgangssignalen (304) der m, mindestens aber drei Empfangsschleifen (S1, S2, S3), zur Bildung von n, mindestens jedoch drei und vorzugsweise m, transformierten Teilsignalen (308,i) als Untermengenge der Menge transformierter Signale (308) mit größerer Signifikanz, die diese Menge auch ganz umfassen kann, mittels eines Signaltransformationsblocks (307); j. Synchrondemodulation und/oder Skalar-Produkt-Bildung, insbesondere durch einen Synchrondemodulator, zwischen dem Erregersignal (322) oder einem damit korrelierenden Steuersignal für die Synchrondemodulation (321) auf der einen Seite und jeweils einem transformierten Teilsignal (308,i) der transformierten Signale (308) auf der anderen Seite zur Erzeugung eines Pegelsignals (310,j) von insgesamt k, mindestens jedoch drei – vorzugsweise n oder m, Pegelsignalen (310), wobei vorzugsweise diese je transformiertem Teilsignal (308,i) der m transformierten Signale (308) vorzugsweise je einmal durchgeführt wird;Method for operating and evaluating an inductive rotation angle sensor head ( 303 ) by means of a device b. with m, but at least three, inductive reception loops (S1, S2, S3) and c. with a field-inducing pathogen loop ( 2 ) and d. with a runner with a field of the exciter loop ( 2 ) distorting rotor loop, e. wherein in particular the star voltage of the receiving loops (S1, S2, S3) of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ) in the ideal faultless case is zero volts, comprising the steps: f. Generating at least one exciter signal ( 322 ) by at least one signal generator ( 320 ) based on a spreading code; G. Modulating an electrical power or voltage or energy source ( 301 ) by means of the exciter signal ( 322 ); H. Excitation of the exciter loop ( 2 ) of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ) by the electrical power or voltage or energy source ( 301 ); i. Performing a signal coordinate transformation, in particular an affine signal coordinate transformation, for the output signal vector ( 304 ) of the rotation angle sensor head ( 303 ), consisting of the output signals ( 304 ) of the m, but at least three receiving loops (S1, S2, S3), for the formation of n, but at least three and preferably m, transformed partial signals ( 308 i ) as subsets of the amount of transformed signals ( 308 ) of greater significance, which may also entirely encompass this quantity, by means of a signal transformation block ( 307 ); j. Synchronous demodulation and / or scalar product formation, in particular by a synchronous demodulator, between the exciter signal ( 322 ) or a control signal for the synchronous demodulation ( 321 ) on the one side and a transformed partial signal ( 308 i ) of the transformed signals ( 308 ) on the other side to generate a level signal ( 310, j ) of a total of k, but at least three - preferably n or m, level signals ( 310 ), whereby preferably this each transformed partial signal ( 308 i ) of the m transformed signals ( 308 ) is preferably carried out once each; Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6 umfassend den Schritt, a. Erzeugen eines Erregersignals (322), dass ein bandbegrenztes Signal mit einer von null verschieden oberen Grenzfrequenz ωmax und einer von null verschiedenen unteren Grenzfrequenz ωmin mit einer Frequenzbandbreite Δω = ωmax – ωmin bezüglich des Betrags der Frequenz ist, durch den Signalgenerator (320), wobei das so definierte Frequenzband 0 Hz nicht umfasst und wobei die unteren Grenzfrequenz ωmin des Erregersignals (322) größer als die halbe Frequenzbandbreite Δω/2 des Erregersignals (322) ist.Method according to one or more of claims 1 to 6 comprising the step, a. Generating an exciter signal ( 322 ) that a band limited signal having a nonzero upper cutoff frequency ω max and a nonzero lower cutoff frequency ω min having a frequency bandwidth Δω = ω max - ω min with respect to the magnitude of the frequency is, by the signal generator ( 320 ), wherein the frequency band thus defined does not include 0 Hz and wherein the lower limit frequency ω min of the exciter signal ( 322 ) greater than half the frequency bandwidth Δω / 2 of the excitation signal ( 322 ). Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7; gekennzeichnet dadurch, a. dass der Spreiz-Code für die Erzeugung des Erregersignals (322) ein Zufallssignal oder ein Pseudozufallssignal istMethod according to one or more of claims 5 to 7; characterized by, a. that the spreading code for the generation of the excitation signal ( 322 ) is a random signal or a pseudo-random signal Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 5 bis 8, umfassend den zusätzlichen Schritt; a. Erzeugen mindestens eines weiteren Erregersignal (522) auf Basis eines weiteren Spreiz-Codes durch mindestens einen Signalgenerator (320) oder durch einen weiteren Signalgenerator (520); b. Modulieren einer weiteren Erregerstromquelle (501) mittels des weiteren Erregersignals (522); c. Erregen der Erregerschleife (2) des induktiven Drehwinkelsensorkopfes (303) mit mindestens einem zusätzlichen überlagernden weiteren Erregerstrom durch die weitere modulierte Erregerstromquelle (501). d. Synchrondemodulation und/oder Skalar-Produkt-Bildung, insbesondere durch einen Synchrondemodulator, zwischen dem weiteren Erregersignal (522) oder einem damit korrelierenden Steuersignal für die Synchrondemodulation (521) auf der einen Seite und jeweils einem transformierten Teilsignal (308,i) der transformierten Signale (308) auf der anderen Seite zur Erzeugung eines Pegelsignals (310,j) von insgesamt k, mindestens jedoch drei – vorzugsweise n oder m, Pegelsignalen (310), wobei vorzugsweise diese je transformiertem Teilsignal (308,i) der m transformierten Signale (308) vorzugsweise je einmal durchgeführt wird, e. wobei das erste und das weitere Erregersignale (322, 522) orthogonal bezogen auf die Synchrondemodulation und/oder die Skalar-Produkt-Bildung im Synchrondemodulationsblock (309, 509) sind, wobei orthogonal bedeutet, dass wenn die betreffenden beiden Erregersignale (322, 522) miteinander durch einen Synchrondemodulator im Synchrondemodulationsblock (309, 509) als dessen erstes Eingangssignal (SIG1) und dessen zweites Eingangssignals (SIG2) verknüpft würden, das Ausgangssignal dieses Synchrondemodulators dann bis auf Regelfehler und Systemrauschen null wäre.Method according to one or more of the preceding claims 5 to 8, comprising the additional step; a. Generating at least one further exciter signal ( 522 ) based on a further spreading code by at least one signal generator ( 320 ) or by another signal generator ( 520 ); b. Modulating a further excitation current source ( 501 ) by means of the further exciter signal ( 522 ); c. Excitation of the exciter loop ( 2 ) of the inductive rotation angle sensor head ( 303 ) with at least one additional superimposed further exciting current through the further modulated excitation current source ( 501 ). d. Synchronous demodulation and / or scalar product formation, in particular by a synchronous demodulator, between the further exciter signal ( 522 ) or a control signal for the synchronous demodulation ( 521 ) on the one side and a transformed partial signal ( 308 i ) of the transformed signals ( 308 ) on the other side to generate a level signal ( 310, j ) of a total of k, but at least three - preferably n or m, level signals ( 310 ), whereby preferably this each transformed partial signal ( 308 i ) of the m transformed signals ( 308 ) is preferably carried out once, e. wherein the first and the further exciter signals ( 322 . 522 ) orthogonal to the synchronous demodulation and / or the scalar product formation in the synchronous demodulation block ( 309 . 509 ), where orthogonal means that when the respective two excitation signals ( 322 . 522 ) by a synchronous demodulator in the synchronous demodulation block ( 309 . 509 ) as its first input signal (SIG1) and its second input signal (SIG2), the output of this synchronous demodulator would then be zero except for control errors and system noise. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet dadurch, a. dass das Erregersignal (322) und das weitere Erregersignal (522) auf zwei verschiedenen Spreiz-Codes, dem Spreiz-Code und dem weiteren Spreiz-Code, beruhen, die eine unterschiedliche Spreiz-Code-Länge haben.Method according to claim 9, characterized by, a. that the excitation signal ( 322 ) and the further exciter signal ( 522 ) are based on two different spreading codes, the spreading code and the further spreading code, which have a different spreading code length.
DE102015012090.5A 2014-09-19 2015-09-10 Method for low-interference and ISO26262 compliant operation of an inductive rotation angle sensor with m outputs Pending DE102015012090A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015012090.5A DE102015012090A1 (en) 2014-09-19 2015-09-10 Method for low-interference and ISO26262 compliant operation of an inductive rotation angle sensor with m outputs

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014013948 2014-09-19
DE102014013949 2014-09-19
DE102014013949.2 2014-09-19
DE102014013948.4 2014-09-19
DE102015012090.5A DE102015012090A1 (en) 2014-09-19 2015-09-10 Method for low-interference and ISO26262 compliant operation of an inductive rotation angle sensor with m outputs

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102015012090A1 true DE102015012090A1 (en) 2016-04-07

Family

ID=55444852

Family Applications (4)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015011634.7A Active DE102015011634B4 (en) 2014-09-19 2015-09-03 Device for ISO26262-compliant operation of an inductive angle of rotation sensor by detecting asymmetric error states
DE102015011617.7A Active DE102015011617B4 (en) 2014-09-19 2015-09-04 Procedure for detecting asymmetrical error states and for distinguishing between symmetrical error states for ISO26262-compliant operation of a symmetrical inductive rotation angle sensor
DE102015012090.5A Pending DE102015012090A1 (en) 2014-09-19 2015-09-10 Method for low-interference and ISO26262 compliant operation of an inductive rotation angle sensor with m outputs
DE102015012089.1A Pending DE102015012089A1 (en) 2014-09-19 2015-09-10 Device for low-interference and ISO26262 compliant operation of an inductive rotation angle sensor with m outputs

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015011634.7A Active DE102015011634B4 (en) 2014-09-19 2015-09-03 Device for ISO26262-compliant operation of an inductive angle of rotation sensor by detecting asymmetric error states
DE102015011617.7A Active DE102015011617B4 (en) 2014-09-19 2015-09-04 Procedure for detecting asymmetrical error states and for distinguishing between symmetrical error states for ISO26262-compliant operation of a symmetrical inductive rotation angle sensor

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102015012089.1A Pending DE102015012089A1 (en) 2014-09-19 2015-09-10 Device for low-interference and ISO26262 compliant operation of an inductive rotation angle sensor with m outputs

Country Status (1)

Country Link
DE (4) DE102015011634B4 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015011634B4 (en) 2014-09-19 2023-01-12 Elmos Semiconductor Se Device for ISO26262-compliant operation of an inductive angle of rotation sensor by detecting asymmetric error states
EP3312567B1 (en) * 2016-10-18 2019-12-04 ams AG Rotary sensor arrangement and method for determining a failure status of such arrangement
CN107512310B (en) * 2017-09-13 2023-12-08 无锡商业职业技术学院 Hall effect steering wheel angle sensor based on double-stage planetary gear transmission
DE102022121887A1 (en) 2022-08-30 2024-02-29 Infineon Technologies Ag DEVICE AND METHOD FOR COMPENSATING SENSITIVITY Fluctuations in a MAGNETIC FIELD SENSOR CIRCUIT

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19738839A1 (en) 1997-09-05 1999-03-11 Hella Kg Hueck & Co Inductive angle sensor
DE19738836A1 (en) 1997-09-05 1999-03-11 Hella Kg Hueck & Co Inductive angle sensor
DE102015011617A1 (en) 2014-09-19 2016-03-24 Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft Method for detecting asymmetric fault conditions and for distinguishing symmetrical fault conditions from the ISO26262 compliant operation of a symmetrical inductive rotation angle sensor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1287319B (en) 1960-12-24 1969-01-16 Continental Elektro Ind Ag Electrical angle or length measuring device
DE19526723C1 (en) 1995-07-21 1997-02-13 Siemens Ag Electricity meter
JP3593050B2 (en) 2001-03-27 2004-11-24 三菱電機株式会社 Abnormality detection method and device for position detection device and electric power steering device
DE102004002629B4 (en) 2004-01-19 2020-12-24 K.A. Schmersal Gmbh & Co. Kg Method for error detection in a position detection carried out by means of an inductive encoder such as a resolver
DE102010031147A1 (en) 2010-05-07 2011-11-10 Robert Bosch Gmbh Detecting a metallic or magnetic object

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19738839A1 (en) 1997-09-05 1999-03-11 Hella Kg Hueck & Co Inductive angle sensor
DE19738836A1 (en) 1997-09-05 1999-03-11 Hella Kg Hueck & Co Inductive angle sensor
DE102015011617A1 (en) 2014-09-19 2016-03-24 Elmos Semiconductor Aktiengesellschaft Method for detecting asymmetric fault conditions and for distinguishing symmetrical fault conditions from the ISO26262 compliant operation of a symmetrical inductive rotation angle sensor

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Norm ISO26262
Norm ISO62508

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015012089A1 (en) 2016-03-24
DE102015011617B4 (en) 2023-01-12
DE102015011634A1 (en) 2016-03-24
DE102015011634B4 (en) 2023-01-12
DE102015011617A1 (en) 2016-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015202436B4 (en) Apparatus, method and non-transitory computer-readable medium for compensating a position information error of a resolver
DE102015012090A1 (en) Method for low-interference and ISO26262 compliant operation of an inductive rotation angle sensor with m outputs
DE112011102817T5 (en) Device for reducing a leakage current
DE102012204634A1 (en) Magnetic field sensor, actuator and method for determining a relative position
WO2013007240A1 (en) Method and device for measuring electric currents by means of a current transformer
DE112015004792T5 (en) Cost-effective measurement circuit for complex impedance for capacitive protection measuring sensors, which are operated in charge mode
DE112015005011T5 (en) Cost-effective measurement circuit for a complex impedance
DE102016100671A1 (en) Method and device for short-circuit monitoring of a three-phase load
DE19906293C2 (en) Method for the detection of pilot tones
DE102017123615A1 (en) Configurable security module for acquisition of digital or analogue input or output signals
DE1945206A1 (en) Device for interpolation
DE102014014309A1 (en) Method for testing a signal path
DE102012213092B3 (en) Transmission device and sensor system
DE112016005279T5 (en) DELTA MODULATOR RECEIVING CHANNEL FOR CAPACITY MEASUREMENT CIRCUITS
DE112016005115T5 (en) Capacitive charging mode measuring circuit with compensation of measuring errors due to parasitic sensor impedances
DE2356712A1 (en) METHOD FOR FORMATION OF A MAGNETIC RESONANCE SPECTRUM AND SPECTROMETER FOR IMPLEMENTING IT
DE102011084983A1 (en) Method for testing immunity of electrical or electronic device, particularly control device for motor vehicles, involves supplying interference signal by electrical or electronic device
DE102012222724A1 (en) Redundant signal acquisition
DE112018008038T5 (en) Position sensing device and method
DE102015110460A1 (en) Detection of a mains phase failure in converters with frequency detection in the DC link voltage
DE102017216644A1 (en) Method and arrangement for detecting partial discharges in an electrical equipment
DE202016006211U1 (en) Measuring arrangement for the spectrally resolved measurement of the impedance of power supply networks
DE102016212184A1 (en) Method for detecting an error in a vehicle electrical system
DE102015202320A1 (en) Detector device for a computer tomograph
DE102004047511B4 (en) Test device and method for testing analog-to-digital converters

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: ELMOS SEMICONDUCTOR SE, DE

Free format text: FORMER OWNER: ELMOS SEMICONDUCTOR AKTIENGESELLSCHAFT, 44227 DORTMUND, DE

R016 Response to examination communication