DE102015220621A1

DE102015220621A1 - Rotation angle sensor

Info

Publication number: DE102015220621A1
Application number: DE102015220621.1A
Authority: DE
Inventors: Ingo Herrmann; Fabian Utermoehlen; Stefan Leidich; Andreas Merz; Dayo Oshinubi; Oliver Krayl; Thomas Buck
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2017-04-27
Also published as: CN106871937A

Abstract

Ein Drehwinkelsensor (10) umfasst ein Statorelement (12) mit einer Spule (20); ein bezüglich des Statorelements (12) um eine Drehachse (A) drehbar gelagertes Rotorelement (14), das dazu ausgeführt ist, unterschiedlich stark mit der Spule (20) induktiv zu koppeln; und eine Auswerteeinheit (22) zum Bestimmen des Drehwinkels zwischen dem Rotorelement (14) und dem Statorelement (12). Die Spule (20) umfasst zwei bezüglich der Drehachse (A) gegenläufige Teilspulen (28a, 28b), die über einen Mittelpunkt (34) in Reihe geschaltet sind und die auf dem Statorelement (12) derart angeordnet sind, dass sie in Abhängigkeit von einem Drehwinkel des Rotorelements (14) jeweils unterschiedlich stark mit dem Rotorelement (14) induktiv koppeln. Die Auswerteeinheit (22) ist dazu ausgeführt, die beiden Teilspulen (28a, 28b) mit zwei zueinander phasenverschobenen Wechselspannungen (V1, V2) zu versorgen. Die Auswerteeinheit (22) umfasst zwei Verstärker (32a, 32b), die dazu ausgeführt sind, eine Amplitudenhöhe der jeweiligen Wechselspannung (V1, V2) mittels eines Verstärkungssignals (40) einzustellen. Die Auswerteeinheit (22) ist dazu ausgeführt, ein Mittelpotential (Vout) am Mittelpunkt (34) zu messen, das Mittelpotential (Vout) durch Ändern des Verstärkungssignals (40) auf Null zu regeln und aus dem Verstärkungssignal (40) den Drehwinkel zu bestimmen.A rotation angle sensor (10) comprises a stator element (12) with a coil (20); a rotor element (14) rotatably mounted with respect to the stator element (12) about a rotation axis (A) and designed to inductively couple with the coil (20) to different degrees; and an evaluation unit (22) for determining the angle of rotation between the rotor element (14) and the stator element (12). The coil (20) comprises two with respect to the rotation axis (A) opposite partial coils (28 a, 28 b), which are connected in series via a center (34) and which are arranged on the stator element (12) such that it depends on a Rotation angle of the rotor element (14) each inductively coupled with the rotor element (14) different degrees. The evaluation unit (22) is designed to supply the two partial coils (28a, 28b) with two mutually phase-shifted alternating voltages (V1, V2). The evaluation unit (22) comprises two amplifiers (32a, 32b) which are designed to set an amplitude level of the respective alternating voltage (V1, V2) by means of an amplification signal (40). The evaluation unit (22) is designed to measure an average potential (Vout) at the center point (34), to zero the center potential (Vout) by changing the amplification signal (40) and to determine the rotation angle from the amplification signal (40).

Description

Gebiet der Erfindung Field of the invention

Die Erfindung betrifft einen Drehwinkelsensor, mit dem beispielsweise ein Drehwinkel zwischen einer Welle und einem weiteren Bauteil bestimmt werden kann. The invention relates to a rotation angle sensor with which, for example, a rotation angle between a shaft and a further component can be determined.

Stand der Technik State of the art

Um Drehwinkel zu messen, sind beispielsweise Drehwinkelsensoren bekannt, bei denen ein Magnet über einen entsprechenden Magnetfeldsensor gedreht wird. Die Messung des Magnetfeldvektors erlaubt dann einen Rückschluss auf den Drehwinkel. Derartige Sensoren reagieren auch auf externe Magnetfelder, die beispielsweise durch einen Stromfluss von benachbart angeordneten Stromkabeln verursacht werden und sehr störempfindlich sein können. In order to measure rotational angles, for example, rotational angle sensors are known in which a magnet is rotated via a corresponding magnetic field sensor. The measurement of the magnetic field vector then allows a conclusion about the angle of rotation. Such sensors also respond to external magnetic fields, which are caused for example by a current flow of adjacently arranged power cables and can be very susceptible to interference.

Ein weiterer Typ Drehwinkelsensor nutzt einen Wirbelstromeffekt aus. Dabei wird beispielsweise ein metallisches Target über Sensorspulen bewegt, die mit einer Wechselspannung versorgt werden und in dem Target einen Wirbelstrom induzieren. Dies führt zur Reduzierung der Induktivitäten der Sensorspulen und erlaubt, über eine Frequenzänderung auf den Drehwinkel zu schließen. Beispielsweise sind die Spulen Bestandteil eines Schwingkreises, dessen Resonanzfrequenz sich bei einer Veränderung der Induktivität verschiebt. Dieser Typ von Drehwinkelsensor kann jedoch eine hohe Querempfindlichkeit gegenüber Einbautoleranzen (vor allem ein Verkippen des Targets) aufweisen. Auch kann die erzeugte Frequenz durch externe elektromagnetische Felder gestört werden (Injection Locking), da üblicherweise mit Frequenzen im Bereich von einigen zehn MHz gearbeitet wird. Another type of rotation angle sensor uses an eddy current effect. In this case, for example, a metallic target is moved via sensor coils, which are supplied with an alternating voltage and induce an eddy current in the target. This leads to the reduction of the inductance of the sensor coils and allows to close the rotation angle via a frequency change. For example, the coils are part of a resonant circuit whose resonant frequency shifts when the inductance changes. However, this type of rotation angle sensor can have a high cross-sensitivity to installation tolerances (especially a tilting of the target). Also, the frequency generated by external electromagnetic fields can be disturbed (injection locking), since it is usually worked with frequencies in the range of several tens of MHz.

Aus den Druckschriften US 7 191 759 B2 , US 7 276 897 B2 , EP 0 909 955 B1 , US 6 236 199 B1 und EP 0 182 085 B1 sind außerdem Drehwinkelsensoren auf Basis von gekoppelten Spulen bekannt. In diesen Druckschriften wird in einer Erregerspule ein elektromagnetisches Wechselfeld aufgebaut, das in mehrere Empfangsspulen koppelt und dort jeweils eine Spannung induziert. Für die Messung des Drehwinkels wird ein drehbar gelagertes, elektrisch leitfähiges Target verwendet, das in Abhängigkeit seiner Winkelposition die induktive Kopplung zwischen der Erregerspule und den Empfangsspulen beeinflusst. From the pamphlets US Pat. No. 7,191,759 B2 . US Pat. No. 7,276,897 B2 . EP 0 909 955 B1 . US Pat. No. 6,236,199 B1 and EP 0 182 085 B1 are also known rotation angle sensors based on coupled coils. In these documents, an electromagnetic alternating field is constructed in an excitation coil, which couples in a plurality of receiving coils and there induces a voltage. For the measurement of the angle of rotation, a rotatably mounted, electrically conductive target is used, which influences the inductive coupling between the exciter coil and the receiver coils as a function of its angular position.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention

Vorteile der Erfindung Advantages of the invention

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, einen Drehwinkel zwischen einer Welle und einem weiteren Bauteil auf eine Art und Weise zu bestimmen, so dass Störungen von außen und/oder Bauteiltoleranzen nur wenig Einfluss auf eine Messung haben. Embodiments of the present invention may advantageously enable a rotation angle between a shaft and another component to be determined in a manner such that external disturbances and / or component tolerances have little effect on a measurement.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen Drehwinkelsensor, der insbesondere in einer Umgebung mit hohen elektromagnetischen Störfeldern eingesetzt werden kann. Beispielsweise kann der Drehwinkelsensor im Motorraum oder in der Nähe des Motorraums eines Fahrzeugs verwendet werden, beispielsweise zur Bestimmung einer Position einer Drosselklappe; einer Rotorposition eines BLDC-Motors, einer Position eines Fahrpedals oder einer Position einer Nockenwelle. One aspect of the invention relates to a rotation angle sensor, which can be used in particular in an environment with high electromagnetic interference fields. For example, the rotation angle sensor may be used in the engine compartment or in the vicinity of the engine compartment of a vehicle, for example, to determine a position of a throttle valve; a rotor position of a BLDC motor, a position of an accelerator pedal or a position of a camshaft.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst der Drehwinkelsensor ein Statorelement mit einer Spule; ein bezüglich des Statorelements um eine Drehachse drehbar gelagertes Rotorelement, das dazu ausgeführt ist, unterschiedlich stark mit der Spule induktiv zu koppeln; und eine Auswerteeinheit zum Bestimmen des Drehwinkels zwischen dem Rotorelement und dem Statorelement. Das Statorelement, das auch die Auswerteeinheit (beispielsweise einen Integrierter Schaltkreis (IC) oder einen anwenderspezifischer integrierter Schaltkreis (ASIC)) tragen kann, kann beispielsweise gegenüber dem Ende einer Welle angeordnet sein, auf dem das Rotorelement befestigt ist. Das Rotorelement kann ein Target bzw. Induktionselement tragen, das mit der Welle mitbewegt wird, die Spule teilweise überdeckt und dadurch die Induktivität von Teilspulen der Spule verändert. According to an embodiment of the invention, the rotation angle sensor comprises a stator element with a coil; a rotor element rotatably mounted with respect to the stator element about an axis of rotation and configured to inductively couple with the coil to different degrees; and an evaluation unit for determining the angle of rotation between the rotor element and the stator element. The stator element, which may also carry the evaluation unit (for example an integrated circuit (IC) or a user-specific integrated circuit (ASIC)), may for example be arranged opposite the end of a shaft on which the rotor element is mounted. The rotor element may carry a target or induction element, which is moved along with the shaft, partially covers the coil and thereby alters the inductance of partial coils of the coil.

Die Spule umfasst zwei bezüglich der Drehachse gegenläufige Teilspulen, die über einen Mittelpunkt in Reihe geschaltet sind und die auf dem Statorelement derart angeordnet sind, dass sie in Abhängigkeit von einem Drehwinkel des Rotorelements jeweils unterschiedlich stark mit dem Rotorelement induktiv koppeln. Gegenläufig kann in diesem Zusammenhang bedeuten, dass ein Stromfluss in der einen Teilspule in Blickrichtung auf die Drehachse linksherum (also gegen den Uhrzeigersinn) und in der anderen Teilspule rechtsherum (also im Uhrzeigersinn) läuft, wenn die Spule und damit die beiden Teilspulen mit Spannung beaufschlagt werden. Es ist aber auch möglich, dass die beiden Teilspulen eine gleiche Anzahl an rechts- und linkslaufenden Leiterschleifen aufweisen, die für die Teilspulen jedoch spiegelsymmetrisch angeordnet sind. Beispielsweise kann ein elektrisch leitfähiges Induktionselement auf dem Rotor die beiden Teilspulen bei verschiedenen Drehwinkeln unterschiedlich stark überdecken. Beispielsweise kann mit zunehmendem Drehwinkel die Induktivität der einen Teilspule steigen, während die der anderen Teilspule sinkt. The coil comprises two with respect to the rotation axis opposite partial coils, which are connected in series via a center and which are arranged on the stator such that they couple inductively depending on a rotation angle of the rotor element with the rotor element. Conversely, in this context mean that a current flow in one sub-coil in the direction of the axis of rotation to the left (ie counterclockwise) and in the other sub-coil clockwise (clockwise) runs when the coil and thus the two sub-coils applied with voltage become. But it is also possible that the two partial coils have an equal number of right and left-hand conductor loops, which are, however, arranged mirror-symmetrically for the sub-coils. For example, an electrically conductive induction element on the rotor can cover the two partial coils differently at different angles of rotation. For example, as the angle of rotation increases, the inductance of one sub-coil increases while that of the other sub-coil decreases.

Weiter ist die Auswerteeinheit dazu ausgeführt, die beiden Teilspulen mit zwei (beispielsweise um 180°) zueinander phasenverschobenen Wechselspannungen zu versorgen. Auf diese Weise entsteht am Mittelpunkt zwischen den Teilspulen ein Mittelpotential, das von den Induktivitäten der Teilspulen abhängt. Next, the evaluation unit is designed to the two sub-coils with two ( for example by 180 °) to supply mutually phase-shifted AC voltages. In this way, at the mid-point between the sub-coils, an average potential arises, which depends on the inductances of the sub-coils.

Die Auswerteeinheit umfasst zwei Verstärker, die dazu ausgeführt sind, eine Amplitudenhöhe der jeweiligen Wechselspannung mittels eines Verstärkungssignals einzustellen. Die Auswerteeinheit ist weiter dazu ausgeführt, ein Mittelpotential am Mittelpunkt zu messen, das Mittelpotential durch Ändern des Verstärkungssignals auf 0 (Null) zu regeln und aus dem Verstärkungssignal den Drehwinkel zu bestimmen. Die beiden Teilspulen können als induktive Spannungsteiler aufgefasst werden, dessen Mittelpotential über eine Closed-Loop-Regelstrecke balanciert bzw. zu Null geregelt wird. Das Mittelpotential kann beispielsweise hochohmig abgegriffen und von der Auswerteeinheit gemessen werden. Aus dem Mittelpotential kann ein Verstärkungssignal ermittelt werden, mit dem das Mittelpotential auf 0 zurückgeregelt wird. Gleichzeitig dient das Verstärkungssignal als Maß für den Drehwinkel, der vom Verstärkungssignal abhängt und auch aus diesem ermittelt werden kann. The evaluation unit comprises two amplifiers, which are designed to set an amplitude level of the respective AC voltage by means of an amplification signal. The evaluation unit is further designed to measure an average potential at the mid-point, to regulate the mean potential by changing the amplification signal to 0 (zero) and to determine the rotation angle from the amplification signal. The two partial coils can be regarded as inductive voltage dividers, whose mean potential is balanced via a closed-loop control path or regulated to zero. The middle potential can for example be tapped with high resistance and measured by the evaluation unit. From the center potential, a gain signal can be determined with which the center potential is regulated back to zero. At the same time, the amplification signal serves as a measure of the angle of rotation, which depends on the amplification signal and can also be determined therefrom.

Die Wechselspannungen, die eine Frequenz zwischen 1 MHz und 50 MHz aufweisen können, können beispielsweise eine Amplitudenhöhe im Bereich von 0.5 V bis 3 V aufweisen und auch in diesem Bereich geregelt werden. The AC voltages, which may have a frequency between 1 MHz and 50 MHz, for example, have an amplitude height in the range of 0.5 V to 3 V and are regulated in this area.

Beispielsweise kann die eine Wechselspannung an einen Anschluss der ersten Teilspule und eine zweite Wechselspannung mit 180° Phasenverschiebung an einen Anschluss der zweiten Teilspule mit jeweils individuellen Verstärkungsfaktoren (abhängig vom Verstärkungssignal) angelegt werden. Mit den jeweils anderen Anschlüssen können die beiden Teilspannungen im Mittelpunkt verbunden sein. For example, the one AC voltage can be applied to one terminal of the first partial coil and a second AC voltage with 180 ° phase shift to a terminal of the second partial coil, each with individual amplification factors (depending on the amplification signal). With the other connections, the two partial voltages can be connected in the center.

Durch die beiden gegenläufigen Teilspulen ist der Einfluss von äußeren Magnetfeldern (beispielsweise infolge von hohen Strömen innerhalb von Kabeln, die in Sensornähe angeordnet sind) gering, da sich homogene Felder ausmitteln. Eine nichtlineare Abhängigkeit der Induktivitäten vom Drehwinkel ist unkritisch, da die Closed-Loop-Regelung ein Verstärkungssignal bereitstellt, aus dem der Drehwinkel bestimmt werden kann. Der Drehwinkelsensor benötigt nur geringeren Bauraum, da er mit einer einzigen Spule auskommt und beispielsweise keine Erregerspule benötigt. Durch das einfache Messprinzip werden für die Auswerteeinheit nur wenige elektronische Komponenten benötigt. Insgesamt kann der Drehwinkelsensor kostengünstig realisiert werden. Due to the two counter-rotating partial coils, the influence of external magnetic fields (for example as a result of high currents within cables which are arranged near the sensor) is low, since homogeneous fields average out. A nonlinear dependence of the inductances on the angle of rotation is not critical, since the closed-loop control provides a gain signal from which the angle of rotation can be determined. The rotation angle sensor requires only less space, since it manages with a single coil and, for example, requires no exciter coil. Due to the simple measuring principle, only a few electronic components are required for the evaluation unit. Overall, the rotation angle sensor can be realized inexpensively.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die Amplitudenhöhe der Wechselspannung an einer Teilspule in Abhängigkeit von dem Verstärkungssignal erhöht und in der anderen Teilspule vermindert. Die Amplitudenhöhe kann linear vom Verstärkungssignal abhängen. Da sich mit sich bewegenden Induktionselementen die Induktivität der einen Teilspule erhöhen bzw. die der anderen Teilspule vermindern kann, kann die zugehörige Amplitudenhöhe entsprechend vermindert bzw. erhöht werden. According to one embodiment of the invention, the amplitude level of the AC voltage at one partial coil is increased in dependence on the amplification signal and reduced in the other partial coil. The amplitude height may depend linearly on the amplification signal. Since the inductance of one partial coil can increase with moving induction elements or that of the other partial coil can decrease, the associated amplitude level can be correspondingly reduced or increased.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Auswerteeinheit dazu ausgeführt, eine Amplitude des Mittelpotentials zu bestimmen, auf der das Verstärkungssignal basiert. Das Verstärkungssignal kann beispielsweise linear von der Amplitude des Mittelpotentials abhängen. According to one embodiment of the invention, the evaluation unit is designed to determine an amplitude of the center potential on which the amplification signal is based. For example, the gain signal may be linearly dependent on the amplitude of the center potential.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Auswerteeinheit dazu ausgeführt, die Amplitude des Mittelpotentials zu integrieren und das Verstärkungssignal aus der integrierten Amplitude des Mittelpotentials zu bestimmen. Die Integrationsdauer kann z.B. zwischen 1ms und 100ms liegen. Auf diese Weise können kleine Schwankungen im Mittelpotential ausgeglichen werden. According to one embodiment of the invention, the evaluation unit is designed to integrate the amplitude of the center potential and to determine the amplification signal from the integrated amplitude of the center potential. The integration period may e.g. between 1ms and 100ms. In this way, small fluctuations in the average potential can be compensated.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Spule eine planare Spule. Dabei ist zu verstehen, dass eine Spule einen Leiter aufweisen kann, der aus mehreren Leiterschleifen aufgebaut ist. Eine Leiterschleife kann ein Abschnitt des Leiters sein, der eine von der Spule umlaufene Fläche jeweils einmal nahezu ganz umrundet. Unter einer planaren Spule ist dabei eine Spule zu verstehen, deren Leiterschleifen alle im Wesentlichen in einer Ebene liegen. Eine planare Spule kann beispielsweise nur 1% der Höhe ihres Durchmessers aufweisen. According to one embodiment of the invention, the coil is a planar coil. It should be understood that a coil may comprise a conductor constructed of a plurality of conductor loops. A conductor loop may be a portion of the conductor that once almost completely circles around a surface circumscribed by the coil. Under a planar coil is to be understood a coil whose conductor loops are all substantially in one plane. For example, a planar coil may only have 1% of the height of its diameter.

Die Spule kann mehrere Flächen umlaufen, Eine Teilspule kann ein Abschnitt des Leiters der Spule sein, der eine dieser Flächen umläuft. Auch die Teilspulen können planare Spulen sein und/oder aus einer oder mehreren Leiterschleifen aufgebaut sein. The coil may circulate multiple surfaces. A partial coil may be a portion of the conductor of the coil that orbits one of these surfaces. The partial coils can also be planar coils and / or be constructed from one or more conductor loops.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Spule auf und/oder in einer Leiterplatte angeordnet. Beispielsweise können die Leiterschleifen der Spule alle auf den beiden Seiten einer Leiterplatte aufgebracht sein. Bei einer Leiterplatte mit mehreren Ebenen können die Leiterschleifen auch innerhalb der Leiterplatte verlaufen. Die Spule kann jedoch auch in einer Lage ohne Vias realisiert werden. Die Leiterplatte kann auch Bauteile und/oder einen IC, also einen integrierter Schaltkreis, oder einen ASIC, also einen anwenderspezifischer integrierter Schaltkreis, für die Auswerteeinheit tragen. According to one embodiment of the invention, the coil is arranged on and / or in a printed circuit board. For example, the conductor loops of the coil may all be applied to the two sides of a printed circuit board. In a multi-level circuit board, the conductor loops may also run within the circuit board. However, the coil can also be realized in a position without vias. The printed circuit board can also carry components and / or an IC, ie an integrated circuit, or an ASIC, ie a user-specific integrated circuit, for the evaluation unit.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Teilspulen spiegelbildlich zueinander aufgebaut. Auch können die beiden Teilspulen Leiter bzw. Leiterschleifen aufweisen, die auf Kreislinien um die Drehachse angeordnet sind. According to one embodiment of the invention, the partial coils are constructed in mirror image to one another. Also, the two partial coils conductor or Have conductor loops, which are arranged on circular lines around the axis of rotation.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung überdeckt die Spule lediglich eine Ringfläche um die Drehachse oder eine die Drehachse umgebende Fläche vollständig. Die beiden Teilspulen können um die Drehachse herumgebogen sein oder sich bei der Drehachse bzw. in der Nähe der Drehachse berühren. According to one embodiment of the invention, the coil covers only an annular surface about the axis of rotation or a surface surrounding the axis of rotation completely. The two partial coils can be bent around the axis of rotation or touch each other at the axis of rotation or in the vicinity of the axis of rotation.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Teilspulen wie ein Ringsegment geformt. Die beiden Teilspulen können C-förmig um die Drehachse gebogen sein. Auch das Induktionselement kann C-förmig bzw. wie ein Ringsegment aufgebaut sein. According to one embodiment of the invention, the partial coils are shaped like a ring segment. The two partial coils can be bent in a C-shape around the axis of rotation. Also, the induction element may be C-shaped or constructed like a ring segment.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Teilspulen wie ein Kreissegment geformt. Beispielsweise können die Teilspulen auch wie Halbkreise geformt sein. According to one embodiment of the invention, the partial coils are shaped like a circle segment. For example, the partial coils may also be shaped like semicircles.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umrundet die Spule die Drehachse vollständig oder die Spule umrundet die Drehachse lediglich einen Winkelbereich β. Die Spule kann entweder entlang eines Kreissegmentbogens (β < 360°) oder eines vollen Kreisbogens (β = 360°) um das Statorelement angeordnet sein. Es ist zu verstehen, dass in diesem Fall eine Fläche, die von der Spule umlaufen wird, nicht die Drehachse bzw. das Zentrum des Statorelements überdecken muss. D.h., die Spule kann lediglich in einem Randbereich des Statorelements bzw. einer Ringfläche um die Drehachse angeordnet sein. According to one embodiment of the invention, the coil completely surrounds the axis of rotation or the coil orbits the axis of rotation only an angular range β. The coil may be arranged either along a circular segment arc (β <360 °) or a full circular arc (β = 360 °) around the stator element. It should be understood that in this case, an area that will orbit the coil need not cover the axis of rotation or the center of the stator element. That is, the coil can be arranged only in an edge region of the stator element or an annular surface about the axis of rotation.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist das Rotorelement wenigstens ein Induktionselement bzw. Target auf, das in einem Winkelbereich α des Rotorelements angeordnet ist. Mit anderem Worten umläuft das Induktionselement das Rotorelement nur teilweise. Genauso wie die Spulen kann das Induktionselement lediglich in einem Randbereich bzw. auf einer Ringfläche des Rotorelements vorgesehen sein. Das Induktionselement kann ein metallisches Target sein, das auf dem Rotorelement drehbar in axialer Richtung dem Statorelement gegenüberliegend angeordnet ist. Das Induktionselement kann aus Vollmaterial oder aus einem Leiter auf einer Leiterplatte hergestellt sein. Das Induktionselement kann auch durch Aussparungen in einem Vollmaterial wie beispielsweise Fräsungen oder als Stanzteil bereitgestellt werden. According to one embodiment of the invention, the rotor element has at least one induction element or target, which is arranged in an angular range α of the rotor element. In other words, the induction element rotates only partially the rotor element. Just as the coils, the induction element can be provided only in an edge region or on an annular surface of the rotor element. The induction element may be a metallic target, which is arranged on the rotor element rotatable in the axial direction opposite to the stator element. The induction element may be made of solid material or of a conductor on a printed circuit board. The induction element can also be provided by recesses in a solid material such as milling or as a stamped part.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung überdeckt das Induktionselement einen Winkelbereich α, der halb so groß wie der Winkelbereich β der Spule ist. Damit kann das Induktionselement auch im Wesentlichen genau eine Teilspule überdecken. Auf diese Weise kann eine Abweichung des Mittelpotentials von 0 (Null) im von der Auswerteeinheit nicht nachgeregelten Zustand optimiert werden, also z.B. maximiert werden. According to one embodiment of the invention, the induction element covers an angular range α, which is half as large as the angular range β of the coil. Thus, the induction element can also cover substantially exactly a partial coil. In this way, a deviation of the mean potential of 0 (zero) in the state not adjusted by the evaluation unit can be optimized, e.g. be maximized.

Ein Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen eines Drehwinkels mit einem Drehwinkelsensor, so wie er obenstehend und untenstehend beschrieben ist. Das Verfahren kann beispielsweise von der Auswerteeinheit durchgeführt werden. One aspect of the invention relates to a method for determining a rotation angle with a rotation angle sensor as described above and below. The method can be carried out, for example, by the evaluation unit.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Verfahren die folgenden Schritte: Versorgen der beiden Teilspulen mit zwei zueinander phasenverschobenen Wechselspannungen; Einstellen einer Amplitudenhöhe der jeweiligen Wechselspannung mittels eines Verstärkungssignals; Messen eines Mittelpotentials an dem Mittelpunkt über den die beiden Teilspulen in Reihe geschaltet sind; Regeln des Mittelpotentials auf Null durch Ändern des Verstärkungssignals; und Bestimmen des Drehwinkels aus dem Verstärkungssignal. According to an embodiment of the invention, the method comprises the following steps: supplying the two partial coils with two mutually phase-shifted alternating voltages; Setting an amplitude height of the respective AC voltage by means of a gain signal; Measuring an average potential at the mid-point over which the two sub-coils are connected in series; Regulating the mean potential to zero by changing the gain signal; and determining the angle of rotation from the gain signal.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind. Embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which neither the drawings nor the description are to be construed as limiting the invention.

1 zeigt schematisch einen Drehwinkelsensor gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 1 schematically shows a rotation angle sensor according to an embodiment of the invention.

2 zeigt schematisch ein Schaltkreisdiagramm für den Drehwinkelsensor aus der 1. 2 schematically shows a circuit diagram for the rotation angle sensor of the 1 ,

3A, 3B und 3C zeigen Diagramme mit Spannungen, die in dem Drehwinkelsensor aus den 1 und 2 erzeugt werden. 3A . 3B and 3C show diagrams with voltages in the rotation angle sensor from the 1 and 2 be generated.

4 zeigt ein Spulenlayout für den Drehwinkelsensor aus den 1 und 2. 4 shows a coil layout for the rotation angle sensor from the 1 and 2 ,

5 zeigt ein weiteres Spulenlayout für den Drehwinkelsensor aus den 1 und 2. 5 shows another coil layout for the rotation angle sensor from the 1 and 2 ,

6 zeigt ein weiteres Spulenlayout für den Drehwinkelsensor aus den 1 und 2. 6 shows another coil layout for the rotation angle sensor from the 1 and 2 ,

Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale. The figures are only schematic and not to scale. Like reference numerals designate the same or equivalent features in the figures.

Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention

1 zeigt einen Drehwinkelsensor 10 aus einem Statorelement 12 und einem Rotorelement 14. Das Rotorelement 14 kann auf einer Welle 16 eines Bauteils, wie etwa einer Drosselklappe, einem Motor, einer Nockenwelle, eines Fahrpedals usw., befestigt sein oder von dieser Welle 16 bereitgestellt werden. 1 shows a rotation angle sensor 10 from a stator element 12 and a rotor element 14 , The rotor element 14 can on a wave 16 a component, such as a throttle, an engine, a camshaft, an accelerator pedal, etc., be attached or from this shaft 16 to be provided.

Die Welle 16 ist um die Achse A drehbar und das Statorelement 12 liegt dem Rotorelement 14 in der entsprechenden axialen Richtung gegenüber. Beispielsweise ist das Statorelement 12 an einem Gehäuse des Bauteils befestigt. The wave 16 is rotatable about the axis A and the stator element 12 lies the rotor element 14 in the corresponding axial direction opposite. For example, the stator element 12 attached to a housing of the component.

Das Statorelement 12 umfasst eine Leiterplatte 18, auf der eine Spule 20 in der Ebene der Leiterplatte 18 angeordnet ist. Die Leiterplatte 18 kann eine mehrlagige Leiterplatte 18 sein und die Leiter der Spule 20 können sich auf den beiden Seiten der Leiterplatte 18 und zwischen den einzelnen Lagen der Leiterplatte 18 befinden. Auf der Leiterplatte 18 können sich weitere Bauelemente für eine Auswerteeinheit 22 befinden. Die Auswerteeinheit 22 kann die Spule 20 mit Wechselstrom versorgen und durch Messung einen relativen Drehwinkel zwischen dem Statorelement 12 und dem Rotorelement 14 bestimmen. The stator element 12 includes a printed circuit board 18 on which a coil 20 in the plane of the circuit board 18 is arranged. The circuit board 18 can be a multi-layer circuit board 18 his and the head of the coil 20 can be on the two sides of the circuit board 18 and between the individual layers of the circuit board 18 are located. On the circuit board 18 can be further components for an evaluation 22 are located. The evaluation unit 22 can the coil 20 supplied with alternating current and by measuring a relative angle of rotation between the stator 12 and the rotor element 14 determine.

Das Rotorelement 14 umfasst ein Induktionselement 24, das in axialer Richtung der Spule 20 gegenüberliegt. Das Induktionselement 24 kann, wie in der 1 gezeigt, auf einer weiteren Leiterplatte 26 angeordnet sein, die an der Welle 16 befestigt ist. Es ist auch möglich, dass das Induktionselement durch Bearbeiten eines Endes der Welle 16 erzeugt wird. The rotor element 14 includes an induction element 24 in the axial direction of the coil 20 opposite. The induction element 24 can, as in the 1 shown on another circuit board 26 be arranged on the shaft 16 is attached. It is also possible that the induction element by machining one end of the shaft 16 is produced.

2 zeigt ein Schaltdiagramm des Drehwinkelsensors 10 aus der 1. Die Spule 20 umfasst zwei Teilspulen 28a, 28b, d.h. eine erste Teilspule 28a und eine zweite Teilspule 28b, die in Reihe geschaltet sind. Das Induktionselement 24 ist hier lediglich exemplarisch als kurzgeschlossene Spule dargestellt. Wenn die Teilspulen 28a, 28b mit Wechselspannung beaufschlagt werden, erzeugen sie jeweils Magnetfelder, die in dem Induktionselement 24 Wirbelströme erzeugen, deren Magnetfelder wieder in den Teilspulen 28a, 28b Ströme induzieren und somit die Induktivität der Teilspulen verändern, abhängig von der Stellung des Induktionselements 24. 2 shows a circuit diagram of the rotation angle sensor 10 from the 1 , The sink 20 includes two sub-coils 28a . 28b ie a first partial coil 28a and a second sub-coil 28b which are connected in series. The induction element 24 is shown here only by way of example as a short-circuited coil. If the sub coils 28a . 28b are applied with alternating voltage, they each generate magnetic fields in the induction element 24 Generate eddy currents whose magnetic fields are again in the sub-coils 28a . 28b Inducing currents and thus change the inductance of the coil sections, depending on the position of the induction element 24 ,

Die Auswerteeinheit 22 umfasst eine Spannungsquelle 30, die eine (sinusförmige) Wechselspannung Vin erzeugt, und zwei Verstärker 32a, 32b, die diese Wechselspannung jeweils zu einer ersten Wechselspannung V1 mit einer ersten Amplitudenhöhe und einer zweiten Wechselspannung mit einer zweiten Amplitudenhöhe V2 verstärken. Der Verstärker 32b verschiebt auch die Phase der zweiten Wechselspannung V2 gegenüber der ersten Wechselspannung V1 um 180°. Die Wechselspannung V1 ist in Phase zur Wechselspannung Vin aus der Wechselspannungsquelle 30. Die Wechselspannung V2 ist gegenphasig zur Wechselspannung Vin, also um 180° verschoben. The evaluation unit 22 includes a voltage source 30 which generates a (sinusoidal) AC voltage Vin, and two amplifiers 32a . 32b which amplify this alternating voltage in each case to a first alternating voltage V1 having a first amplitude level and a second alternating voltage having a second amplitude level V2. The amplifier 32b also shifts the phase of the second AC voltage V2 with respect to the first AC voltage V1 by 180 °. The AC voltage V1 is in phase with the AC voltage Vin from the AC voltage source 30 , The AC voltage V2 is in phase opposition to the AC voltage Vin, ie shifted by 180 °.

Die Spannungen V1 und V2 werden jeweils einem Ende der Spule 20 bzw. den Enden der Teilspulen 28a, 28b zugeführt. Die beiden Teilspulen 28a, 28b sind an ihren anderen Enden miteinander in einem Mittelpunkt 34 verbunden, an dem aufgrund der Induktivitäten ein Mittelpotential Vout entsteht, das von 0 (Null) verschieden sein kann. Sind die Induktivitäten der Teilspulen 28a, 28b gleich, so heben sich Wechselspannung V1 und V2 mit gleicher Amplitude am Mittelpunkt 34 auf und das Mittelpotential ist 0 (Null). Sind die Induktivitäten verschieden, so ergibt sich eine mehr oder weniger starke Abweichung von Null am Mittelpotenzial. Voltages V1 and V2 become one end of the coil, respectively 20 or the ends of the sub-coils 28a . 28b fed. The two partial coils 28a . 28b are at the center of each other at their other ends 34 connected, on the basis of the inductances, a mean potential Vout arises, which may be different from 0 (zero). Are the inductances of the partial coils 28a . 28b equal, so cancel AC voltage V1 and V2 with the same amplitude at the midpoint 34 on and the mean potential is 0 (zero). If the inductances are different, the result is a more or less pronounced deviation from zero at the mean potential.

Das Mittelpotential Vout ist bei sinusförmigen Wechselspannungen V1 und V2 ein sinusförmiges Signal ohne Offset, dessen Amplitude und Phase von den beiden Induktivitäten der Teilspulen 28a, 28b abhängt. Die Auswerteeinheit umfasst weiter einen Demodulator 36, der das Mittelpotential Vout phasenrichtig demoduliert (z.B. unter Verwendung des Eingangssignals bzw. der Wechselspannung Vin als Referenz) und damit ein Amplitudensignal erzeugt, das von der Amplitudenhöhe und/oder der Phasenverschiebung des Mittelpotentials gegenüber der Eingangsspannung Vin abhängt. In the case of sinusoidal alternating voltages V1 and V2, the center potential Vout is a sinusoidal signal without offset, whose amplitude and phase are from the two inductances of the partial coils 28a . 28b depends. The evaluation unit further comprises a demodulator 36 which demodulates the center potential Vout in the correct phase (eg using the input signal or the AC voltage Vin as reference) and thus generates an amplitude signal that depends on the amplitude level and / or the phase shift of the center potential with respect to the input voltage Vin.

Das Amplitudensignal wird von einem Integrator 38 der Auswerteeinheit 22 zu einem Regelsignal bzw. Verstärkungssignal 40 integriert. The amplitude signal is from an integrator 38 the evaluation unit 22 to a control signal or amplification signal 40 integrated.

Das Verstärkungssignal 40 wird den beiden Verstärkern 32a, 32b zugeführt, die die Amplitudenhöhe der Wechselspannungen V1, V2 damit gegenläufig anpassen. Der Verstärker 32a verstärkt die Wechselspannung V1, wenn das Verstärkungssignal 40 größer wird. Der Verstärker 32b verstärkt die Wechselspannung V2, wenn das Verstärkungssignal 40 kleiner wird. The amplification signal 40 will the two amplifiers 32a . 32b supplied, the amplitude of the AC voltages V1, V2 thus adjust in opposite directions. The amplifier 32a amplifies the AC voltage V1 when the amplification signal 40 gets bigger. The amplifier 32b amplifies the AC voltage V2 when the amplification signal 40 gets smaller.

Je nach Amplitude und Phasenlage von Vout werden so die Verstärkungsfaktoren der Verstärker 32a, 32b angepasst und Vout auf 0 (Null) geregelt. Je nach Position des Induktionselements 24 werden über die elektromagnetischen Felder der Teilspulen 28a, 28b Wirbelströme im leitfähigen Induktionselement 24 induziert. Dies entzieht derjenigen Teilspule 28a, 28b mehr Energie, die stärker vom Induktionselement 24 überdeckt wird. Damit das Mittelpotential weiterhin Null ist, muss die Verstärkung der stärker überdeckten Teilspule erhöht und der weniger überdeckten Teilspule vermindert werden, was durch die Regelung 36, 38, 32a, 32b der Auswerteeinheit 22 durchgeführt wird. Depending on the amplitude and phase of Vout, the amplification factors of the amplifiers 32a . 32b adjusted and Vout regulated to 0 (zero). Depending on the position of the induction element 24 be via the electromagnetic fields of the partial coils 28a . 28b Eddy currents in the conductive induction element 24 induced. This deprives that part coil 28a . 28b more energy, stronger from the induction element 24 is covered. In order for the center potential to remain zero, the gain of the more heavily covered sub-coil must be increased and the less-covered sub-coil must be reduced, due to the regulation 36 . 38 . 32a . 32b the evaluation unit 22 is carried out.

Das dazu benötigte Verstärkungssignal 40 kann dem Messsignal entsprechen und repräsentiert die Position des Induktionselements 24 und damit den Drehwinkel, den die Auswerteeinheit 22 aus dem Verstärkungssignal 40 ermitteln kann. The required amplification signal 40 can correspond to the measuring signal and represents the position of the induction element 24 and thus the angle of rotation, which the evaluation unit 22 from the amplification signal 40 can determine.

Die 3A bis 3C zeigen ein Beispiel dieser Regelung. In der 3A weisen die Teilspulen 28a, 28b die gleiche Induktivität auf. Bei gegenphasigen Wechselspannungen V1 und V2 gleicher Amplitudenhöhe ist das Mittelpotential Vout 0 (Null). The 3A to 3C show an example of this scheme. In the 3A have the partial coils 28a . 28b the same inductance on. In the case of antiphase alternating voltages V1 and V2 of the same amplitude level, the center potential Vout is 0 (zero).

Ändert das Induktionselement 24 seine Stellung und wird die Amplitudenhöhe der beiden Wechselspannungen nicht verändert, weicht das Mittelpotential Vout von Null ab, wie in der 3B dargestellt ist. Changes the induction element 24 its position and the amplitude level of the two alternating voltages is not changed, deviates the center potential Vout from zero, as in the 3B is shown.

Durch die Regelung werden die Amplitudenhöhen der Wechselspannungen V1 und V2 so verändert, dass das Mittelpotential Vout (fast) wieder 0 wird, wie in der 3C gezeigt ist. Hierbei ist die Amplitude von V1 größer als die Amplitude von V2, der Phasenunterschied von V1 zu V2 beträgt 180°. As a result of the regulation, the amplitude heights of the alternating voltages V1 and V2 are changed such that the middle potential Vout (almost) becomes 0 again, as in FIG 3C is shown. Here, the amplitude of V1 is greater than the amplitude of V2, the phase difference from V1 to V2 is 180 °.

Die 4 zeigt ein mögliches Layout der Spule 20 aus axialer Sicht. Die Spule 20 ist eine planare Spule ohne Vias (d.h. Durchkontaktierungen). Die beiden Teilspulen 28a, 28b sind spiegelsymmetrisch und umlaufen die Achse A auf einer Ringfläche um die Achse A, so dass im Wesentlichen die ganze Ringfläche von der Spule 20 bzw. den beiden Teilspulen 28a, 28b bedeckt ist. Die beiden Teilspulen 28a, 28b sind als Ringsegmente ausgebildet, wobei der Mittelpunkt 34 zwischen den Teilspulen 28a, 28b mit einem Leiter als Mittelabgriff 42 gebildet ist, der zu beiden Teilspulen 28a, 28b gehört und/oder der auf der Symmetrieachse der Teilspulen 28a, 28b verläuft. The 4 shows a possible layout of the coil 20 from the axial point of view. The sink 20 is a planar coil without vias (ie, vias). The two partial coils 28a . 28b are mirror-symmetrical and rotate about the axis A on an annular surface about the axis A, so that substantially the entire annular surface of the coil 20 or the two sub-coils 28a . 28b is covered. The two partial coils 28a . 28b are formed as ring segments, wherein the center 34 between the sub-coils 28a . 28b with a conductor as center tap 42 is formed, the two partial coils 28a . 28b heard and / or on the symmetry axis of the partial coils 28a . 28b runs.

Weiter zeigt die 4 ein Induktionselement 24, das wie ein Ringsegment geformt ist und die Achse A um 180° umgibt. Die Spule 20 umgibt die Achse A im Wesentlichen in den gesamten 360°. Next shows the 4 an induction element 24 , which is shaped like a ring segment and surrounds the axis A by 180 °. The sink 20 surrounds the axis A substantially in the entire 360 °.

Der gegenläufige Stromfluss in der ersten Spule 28a und der zweiten Spule 28b ist durch Pfeile angedeutet. The opposite current flow in the first coil 28a and the second coil 28b is indicated by arrows.

Die 5 zeigt ein weiteres Layout für die Spule 20, bei dem die Spule 20 auch die Achse A überdeckt. Die beiden Teilspulen 28 sind halbkreisförmig, wobei der Mittelabgriff 42 durch den gesamten Durchmesser des Kreises verläuft, der von den Teilspulen 28a, 28b gebildet wird. The 5 shows another layout for the coil 20 in which the coil 20 also the axis A covered. The two partial coils 28 are semicircular, with the center tap 42 passing through the entire diameter of the circle, that of the sub-coils 28a . 28b is formed.

Die 6 zeigt ein Spulenlayout, bei dem die Spule 20 lediglich in einem Winkelbereich β um die Achse A angeordnet ist. Es kann nur ein Drehwinkel in diesem Winkelbereich β ermittelt werden. Für eine optimale Flächenausnutzung sollte der Winkelbereich α des Induktionselements 24 halb so groß sein wie der Winkelbereich β der Spule 20. Auf diese Weise überdeckt das Induktionselement 24 in einer Endstellung lediglich die eine Teilspule 28a, 28b und die andere Teilspule 28a, 28b nicht. The 6 shows a coil layout in which the coil 20 is arranged only in an angular range β about the axis A. Only one angle of rotation can be determined in this angular range β. For optimum use of area, the angular range α of the induction element should be 24 be half as large as the angular range β of the coil 20 , In this way, covers the induction element 24 in one end position only the one part coil 28a . 28b and the other part coil 28a . 28b Not.

Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“ etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen. Finally, it should be noted that terms such as "comprising," "comprising," etc., do not exclude other elements or steps, and terms such as "a" or "an" do not exclude a multitude. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 7191759 B2 [0004]
US 7276897 B2 [0004]
EP 0909955 B1 [0004]
US 6236199 B1 [0004]
EP 0182085 B1 [0004]

Claims

Angle of rotation sensor ( 10 ), comprising: a stator element ( 12 ) with a coil ( 20 ); with respect to the stator element ( 12 ) about a rotational axis (A) rotatably mounted rotor element ( 14 ), which is designed to different degrees with the coil ( 20 ) to couple inductively; an evaluation unit ( 22 ) for determining the angle of rotation between the rotor element ( 14 ) and the stator element ( 12 ); characterized in that the coil ( 20 ) two with respect to the axis of rotation (A) opposite partial coils ( 28a . 28b ), which has a center ( 34 ) are connected in series and on the stator ( 12 ) are arranged such that they depend on a rotational angle of the rotor element ( 14 ) each with different strength with the rotor element ( 14 ) inductively couple; the evaluation unit ( 22 ), the two partial coils ( 28a . 28b ) with two mutually phase-shifted AC voltages (V1, V2) to supply; the evaluation unit ( 22 ) two amplifiers ( 32a . 32b ), which are designed to an amplitude level of the respective AC voltage (V1, V2) by means of a gain signal ( 40 ); wherein the evaluation unit ( 22 ) is designed to have a mean potential (Vout) at the midpoint ( 34 ) to eat; the center potential (Vout) by changing the amplification signal (Vout) 40 ) to zero, and from the amplification signal ( 40 ) to determine the angle of rotation.

Angle of rotation sensor ( 10 ) according to claim 1, wherein the amplitude height of the alternating voltage (V1, V2) at a partial coil ( 28a ) in dependence on the amplification signal ( 40 ) and in the other part coil ( 28b ) is reduced.

Angle of rotation sensor ( 10 ) according to claim 1 or 2, wherein the evaluation unit ( 22 ) is designed to determine an amplitude of the mean potential (Vout) and the amplification signal ( 40 ) based on the amplitude of the center potential (Vout).

Angle of rotation sensor ( 10 ) according to claim 3, wherein the evaluation unit ( 22 ) is designed to integrate the amplitude of the center potential (Vout) and the amplification signal ( 40 ) based on the integrated amplitude of the center potential (Vout).

Angle of rotation sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the coil ( 20 ) is a planar coil; and / or wherein the coil ( 20 ) on and / or in a printed circuit board ( 18 ) is arranged.

Angle of rotation sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the partial coils ( 28a . 28b ) are mirror images of each other.

Angle of rotation sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the coil ( 20 ) only covers an annular surface about the axis of rotation (A); or where the coil ( 20 ) completely covers the surface surrounding the axis of rotation (A).

Angle of rotation sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the partial coils ( 28a . 28b ) are shaped like a ring segment; or where the partial coils ( 28a . 28b ) are shaped like a circle segment.

Angle of rotation sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the coil ( 20 ) the rotation axis (A) completely encircled; or where the coil ( 20 ) The rotation axis (A) only in an angular range (β) orbits.

Angle of rotation sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, wherein the rotor element ( 14 ) at least one induction element ( 24 ), which in an angular range (α) of the rotor element ( 14 ) is arranged; and / or wherein the induction element ( 24 ) covers an angular range (α) which is half as large as an angular range (β) of the coil ( 20 ).

Method for determining a rotation angle with a rotation angle sensor ( 10 ) according to one of the preceding claims, the method comprising the following steps: - supplying the two partial coils ( 28a . 28b ) with two mutually phase-shifted AC voltages (V1, V2); - Setting an amplitude level of the respective AC voltage (V1, V2) by means of an amplification signal ( 40 ); Measuring a mean potential (Vout) at the midpoint ( 34 ) over which the two partial coils ( 28a . 28b ) are connected in series; - Regulating the mean potential (Vout) to zero by changing the amplification signal ( 40 ); and determining the angle of rotation from the amplification signal ( 40 ).