DE102016100254B4

DE102016100254B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Unterscheidung von Daten einer Mehrzahl von mehrdimensionalen Magnetfeldsensoren

Info

Publication number: DE102016100254B4
Application number: DE102016100254.2A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Scherr
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2016-01-08
Filing date: 2016-01-08
Publication date: 2023-03-02
Anticipated expiration: 2036-01-09
Also published as: US20170199058A1; DE102016100254A1; US10436605B2; CN107036633A; CN107036633B

Abstract

Vorrichtung (200; 300; 400; 500) zur Unterscheidung von Daten einer Mehrzahl von mehrdimensionalen Magnetfeldsensoren (120), umfassend:eine erste Sensoranordnung (100-1) umfassend eine erste Magnetfeldquelle (110-1) und einen ersten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor (120-1), wobei die erste Magnetfeldquelle und der erste Magnetfeldsensor in einer ersten für die erste Sensoranordnung charakteristischen Weise relativ zueinander angeordnet sind;wenigstens eine zweite Sensoranordnung (100-2) umfassend eine zweite Magnetfeldquelle (110-2) und einen zweiten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor (120-2), wobei die zweite Magnetfeldquelle und der zweite Magnetfeldsensor in einer zweiten für die zweite Sensoranordnung charakteristischen Weise relativ zueinander angeordnet sind; undeine Sensorsignalerfassungseinheit (210), die ausgebildet ist, um basierend auf einer einer vordefinierten Raumkomponente entsprechenden Sensorsignalkomponente des ersten mehrdimensionalen Magnetfeldsensors (120-1) die erste Sensoranordnung (100-1) eindeutig zu identifizieren und, um basierend auf einer der vordefinierten Raumkomponente entsprechenden Sensorsignalkomponente des zweiten mehrdimensionalen Magnetfeldsensors (120-2) die zweite Sensoranordnung (100-2) eindeutig zu identifizieren.

Description

Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung betreffen Vorrichtungen und Verfahren zur Unterscheidung von Daten einer Mehrzahl von mehrdimensionalen Magnetfeldsensoren, welche beispielsweise im Rahmen einer Detektion von Schalterstellungen unterschiedlicher Schalter eingesetzt werden können.
Mehr- oder multidimensionale Magnetfeldsensoren, wie zum Beispiel mehrdimensionale magnetoresistive Sensoren oder Hall-Sensoren, können unter anderem eingesetzt werden, um Stellungen oder Positionen von Schaltern zu erfassen. Beispiele solcher Sensoren werden in DE 10 2013 206 518 A1 oder DE 10 2012 204 634 A1 beschrieben. Dabei wird unter einem mehrdimensionalen Magnetfeldsensor ein Sensor verstanden, der Magnetfeldkomponenten in mehr als einer Dimension beziehungsweise Richtung erfassen kann und diese zum Beispiel als Raumkoordinaten (mehrdimensionale Koordinaten) oder Raumvektoren (Länge, Winkel) darstellt beziehungsweise überträgt.
In Kraftfahrzeugen oder Arbeitsmaschinen können Magnetfeldsensoren mittels eines Steuergeräts oder Mikrocontroller-Systems (engl. Electronic Control Unit, ECU) die Erfassung mehrerer Schalter, wie zum Beispiel Lenkstockschalter oder Kontroll-Sticks, vornehmen. In manchen Anwendungen können diese Schalter beziehungsweise die den Schaltern zugeordneten Magnetfeldsensoren über eine gemeinsame physikalische Schnittstelle, wie zum Beispiel einen Datenbus (oder allgemein Sensorbus), mit dem Steuergerät gekoppelt sein. Allerdings kann unter manchen Umständen eine solche gemeinsame, physikalische Schnittstelle Fehler verursachen, die dazu führen, dass Sensordaten eines Positionssensors falsch angefordert/übertragen werden und das Steuergerät die Daten einem falschen Sensor zuordnet.
Es besteht daher ein Bedarf an einem Konzept, welches fehlerhafte Sensorzuordnungen nicht nur vermeiden kann, sondern vor allem einen Fehlerfall zuverlässig erkennen (beziehungsweise diagnostizieren) kann, wenn beispielsweise eine Vorrichtung zur Vermeidung (wie Adressierung, Sensor-Identifikation etc. am Bus) aufgrund von temporären oder dauerhafter Störungen versagen sollte.
Gemäß einem ersten Aspekt schaffen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung eine Vorrichtung zur Unterscheidung von Daten einer Mehrzahl von mehrdimensionalen Magnetfeldsensoren. Die Vorrichtung umfasst eine erste Sensoranordnung, die eine erste Magnetfeldquelle und einen ersten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor aufweist. Die erste Magnetfeldquelle und der erste Magnetfeldsensor sind in einer ersten für die erste Sensoranordnung charakteristischen Weise relativ zueinander angeordnet. Die Vorrichtung umfasst ferner wenigstens eine zweite Sensoranordnung, die eine zweite Magnetfeldquelle und einen zweiten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor aufweist. Die zweite Magnetfeldquelle und der zweite Magnetfeldsensor sind in einer zweiten für die zweite Sensoranordnung charakteristischen Weise relativ zueinander angeordnet.
Als Magnetfeldquelle kommen beispielsweise Permanentmagnete, Elektromagnete, Polräder, aber auch andere Objekte, wie zum Beispiel Zahnräder, in Betracht, welche ein Magnetfeld durch ihre Bewegung in einem elektromechanischen Gesamtsystem beeinflussen.
Mehrdimensionale Magnetfeldsensoren können beispielsweise 2-dimensionale (2D) oder 3-dimensionale (3D) Hall-Sensoren umfassen. Ferner kommen auch 2D oder 3D xMR Sensoren in Betracht, wobei der Begriff „xMR“ verschiedene magnetoresistive Phänomene zusammenfasst, wie zum Beispiel AMR (engl. Anisotropic Magneto-Resistance), GMR (engl. Giant Magneto-Resistance), TMR (engl. Tunnel Magneto-Resistance) oder CMR (engl. Colossal Magneto-Resistance). Wie bereits erwähnt, können die Daten hierbei in Absolut-Koordinaten (kartesisch oder nichtkartesisch), Vektoren (mit Länge und Winkel) oder einer Kombination aus beiden zur Verfügung gestellt werden. Diese Daten können aber generell immer in die jeweils andere Darstellungsform umgerechnet werden.
In manchen Ausführungsbeispielen sind die Magnetfeldquelle und der Magnetfeldsensor der jeweiligen Sensoranordnung derart relativ zueinander angeordnet, dass eine einer vordefinierten Raumkomponente entsprechende Sensorsignalkomponente des mehrdimensionalen Magnetfeldsensors die jeweilige Sensoranordnung eindeutig identifiziert. Legt man beispielsweise ein 3-dimensionales kartesisches Koordinatensystem zugrunde, so könnte beispielsweise eine der drei Raumkoordinaten x, y, oder z entsprechende Sensorsignalkomponente die jeweilige Sensoranordnung eindeutig identifizieren, also zum Beispiel die z-Komponente des Sensorsignals.
In manchen Ausführungsbeispielen können Raumkomponenten eines Magnetfelds beziehungsweise Sensorsignalkomponenten auch in Vektoren erfasst, dargestellt oder übermittelt werden. Wenigstens zwei der drei Raumkoordinaten x, y, oder z entsprechende Sensorsignalkomponenten können in manchen Ausführungsbeispielen auch als Vektoren erfasst, dargestellt oder übermittelt werden. Statt kartesischer Koordinaten können als Raumkomponenten also auch Eigenschaften anderer Koordinatensysteme, wie zum Beispiel affiner Koordinaten, Vektorräume (Raumvektoren), Polarkoordinaten, etc. verwendet werden.
In manchen Ausführungsbeispielen sind andere Sensorsignalkomponenten des mehrdimensionalen Magnetfeldsensors als die der vordefinierten Raumkomponente entsprechende Sensorsignalkomponente zur Erfassung einer Relativposition zwischen Magnetfeldquelle und Magnetfeldsensor der jeweiligen Sensoranordnung vorgesehen. Legt man beispielsweise ein 3-dimensionales kartesisches Koordinatensystem zugrunde, so könnte beispielsweise die der z-Komponente entsprechende Sensorsignalkomponente die jeweilige Sensoranordnung eindeutig identifizieren und die der x- und y-Komponente entsprechenden Sensorsignalkomponenten könnten zur Erfassung einer Relativposition zwischen Magnetfeldquelle und Magnetfeldsensor der jeweiligen Sensoranordnung vorgesehen sein.
In manchen Ausführungsbeispielen ist die Vorrichtung ausgebildet, um jeweils alle Sensorsignalkomponenten entsprechend aller erfassbaren Raumkomponenten von dem jeweiligen Magnetfeldsensor gemeinsam an eine Sensorsignalerfassungseinheit zu übermitteln. Legt man beispielsweise ein 3-dimensionales kartesisches Koordinatensystem zugrunde, können also die der x-, y- und z-Komponente entsprechenden Sensorsignalkomponenten gemeinsam, also im Wesentlichen gleichzeitig, an die Sensorsignalerfassungseinheit gesendet werden.
In manchen Ausführungsbeispielen umfasst die Vorrichtung ferner eine Sensorsignalerfassungseinheit, die ausgebildet ist, um basierend auf einer vordefinierten Raumkomponente (z.B. der z-Komponente) entsprechenden Sensorsignalkomponente des ersten mehrdimensionalen Magnetfeldsensors die erste Sensoranordnung eindeutig zu identifizieren und, um basierend auf einer der vordefinierten Raumkomponente (z.B. der z-Komponente) entsprechenden Sensorsignalkomponente des zweiten mehrdimensionalen Magnetfeldsensors die zweite Sensoranordnung eindeutig zu identifizieren. Die Sensorsignalerfassungseinheit kann beispielsweise teil eines Steuergeräts (ECU) sein.
In manchen Ausführungsbeispielen ist die Sensorsignalerfassungseinheit ausgebildet, um die erste Sensoranordnung zu identifizieren, wenn die der vordefinierten Raumkomponente entsprechende Sensorsignalkomponente des ersten mehrdimensionalen Magnetfeldsensors innerhalb eines ersten vordefinierten Wertebereichs liegt und, um die zweite Sensoranordnung zu identifizieren, wenn die der vordefinierten Raumkomponente entsprechende Sensorsignalkomponente des zweiten mehrdimensionalen Magnetfeldsensors innerhalb eines zweiten vordefinierten Wertebereichs liegt.
In manchen Ausführungsbeispielen ist die Sensorsignalerfassungseinheit ausgebildet, um basierend auf wenigstens einer weiteren Sensorsignalkomponente des ersten Magnetfeldsensors, die wenigstens einer weiteren Raumkomponente eines von dem ersten Magnetfeldsensor erfassten Magnetfelds entspricht, eine erste Relativposition zwischen erster Magnetfeldquelle und erstem Magnetfeldsensor zu ermitteln, und, um basierend auf wenigstens einer weiteren Sensorsignalkomponente des zweiten Magnetfeldsensors, die wenigstens einer weiteren Raumkomponente oder Raumvektors eines von dem zweiten Magnetfeldsensor erfassten Magnetfelds entspricht, eine zweite Relativposition zwischen zweiter Magnetfeldquelle und zweitem Magnetfeldsensor zu ermitteln, die unterschieden werden kann.
In manchen Ausführungsbeispielen ist die Sensorsignalerfassungseinheit über einen Datenbus mit der ersten und der zweiten Sensoranordnung gekoppelt. Bei dem Datenbus kann es sich beispielsweise um einen sogenannten Feldbus handeln. Ein Feldbus ist ein Bussystem, das in einer Anlage Feldgeräte wie Messfühler (Sensoren) und Stellglieder (Aktoren) zwecks Kommunikation mit einem Automatisierungsgerät verbindet. Beispiele für Feldbussysteme für den Einsatz in Kraftfahrzeugen oder Arbeitsmaschinen sind CAN (Controller Area Network), LIN (Local Interconnect Network) oder FlexRay.
In manchen Ausführungsbeispielen ist umfasst die erste Magnetfeldquelle einen ersten Magneten und die zweite Magnetfeldquelle umfasst einen zweiten Magneten. Magnetpole des ersten Magneten sind in einer Ausgangsposition der ersten Sensoranordnung in einer ersten für die erste Sensoranordnung charakteristischen Weise relativ zu dem ersten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor angeordnet. Magnetpole des zweiten Magneten sind in einer Ausgangsposition der zweiten Sensoranordnung in einer zweiten für die zweite Sensoranordnung charakteristischen Weise relativ zu dem zweiten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor angeordnet.
In manchen Ausführungsbeispielen weist der erste Magnet in der Ausgangsposition der ersten Sensoranordnung relativ zu dem ersten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor eine gegenüber dem zweiten Magnet in der Ausgangsposition der zweiten Sensoranordnung relativ zu dem zweiten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor umgekehrte Polarität auf.
In manchen Ausführungsbeispielen weist in einer Ausgangsposition der ersten Sensoranordnung die erste Magnetfeldquelle relativ zu dem ersten Magnetfeldsensor einen anderen räumlichen Versatz auf als die zweite Magnetfeldquelle relativ zu dem zweiten Magnetfeldsensor in einer Ausgangsposition der zweiten Sensoranordnung.
In manchen Ausführungsbeispielen weist in einer Ausgangsposition der ersten Sensoranordnung die erste Magnetfeldquelle relativ zu dem ersten Magnetfeldsensor eine andere angulare Verdrehung (Verdrehung um einen Winkel) auf als die zweite Magnetfeldquelle relativ zu dem zweiten Magnetfeldsensor in einer Ausgangsposition der zweiten Sensoranordnung.
Gemäß einem weiteren Aspekt schaffen Ausführungsbeispiele ein Kraftfahrzeug oder eine Arbeitsmaschine mit einer Vorrichtung zur Erfassung von Positionsdaten einer Mehrzahl von Magnetfeldsensoren nach einer der obigen Ausführungsformen.
In manchen Ausführungsbeispielen ist die erste Sensoranordnung zur Erfassung einer Position eines ersten Lenkstockschalters ausgebildet und die zweite Sensoranordnung ist zur Erfassung einer Position eines zweiten Lenkstockschalters ausgebildet. Als Lenkstockschalter werden mit einem Hebel versehenen Einrichtungen bezeichnet, die am Lenkstock eines Kraftwagens zwischen Armaturenbrett und Lenkrad angebracht sind. Lenkstockschalter sind in Kraftfahrzeugen direkt mit einem Steuergerät am Lenkstock verbunden (Lenksäulenmodul), welches die verschiedenen Zustände am Hebel unmittelbar in Bussignale (zum Beispiel CAN, LIN, Flexray) umwandeln kann. Mit Steuerhebeln oder Steuer-Sticks sind Kontroll-Elemente an Arbeitsmaschinen oder deren Fernsteuerungen gemeint, um diese Maschinen direkt oder aus der Ferne bedienen zu können.
Gemäß einem weiteren Aspekt schaffen Ausführungsbeispiele ein Verfahren zur Unterscheidung von Daten einer Mehrzahl von mehrdimensionalen Magnetfeldsensoren. Das Verfahren umfasst ein Anordnen einer ersten Magnetfeldquelle einer ersten Sensoranordnung relativ zu einem ersten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor der ersten Sensoranordnung in einer ersten für die erste Sensoranordnung charakteristischen Weise. Ferner umfasst das Verfahren ein Anordnen einer zweiten Magnetfeldquelle einer zweiten Sensoranordnung relativ zu einem zweiten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor der zweiten Sensoranordnung in einer zweiten für die zweite Sensoranordnung charakteristischen Weise.
In manchen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren ferner ein Übermitteln von ersten mehrdimensionalen Sensordaten von dem ersten Magnetfeldsensor der ersten Sensoranordnung zu einer Sensorsignalerfassungseinheit und ein Übermitteln von zweiten mehrdimensionalen Sensordaten von dem zweiten Magnetfeldsensor der zweiten Sensoranordnung zu einer Sensorsignalerfassungseinheit.
In manchen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren ferner ein Identifizieren der ersten Sensoranordnung basierend auf einer vordefinierten Raumkomponente entsprechenden Sensorsignalkomponente der ersten mehrdimensionalen Sensordaten und ein Identifizieren der zweiten Sensoranordnung basierend auf einer der vordefinierten Raumkomponente entsprechenden Sensorsignalkomponente der zweiten mehrdimensionalen Sensordaten.
In manchen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren ferner ein Feststellen einer ersten Stellung der ersten Magnetfeldquelle relativ zu dem ersten Magnetfeldsensor basierend auf wenigstens einer weiteren nicht der vordefinierten Raumkomponente entsprechenden Sensorsignalkomponente der ersten mehrdimensionalen Sensordaten und ein Feststellen einer zweiten Stellung der zweiten Magnetfeldquelle relativ zu dem zweiten Magnetfeldsensor basierend auf wenigstens einer weiteren nicht der vordefinierten Raumkomponente entsprechenden Sensorsignalkomponente der zweiten mehrdimensionalen Sensordaten.
In manchen Ausführungsbeispielen wird in einer Ausgangsposition der ersten Sensoranordnung die erste Magnetfeldquelle relativ zu dem ersten Magnetfeldsensor mit einem anderen räumlichen Versatz und/oder mit einer anderen angularen Verdrehung und/oder mit einer anderen magnetischen Polarität angeordnet als die zweite Magnetfeldquelle relativ zu dem zweiten Magnetfeldsensor in einer Ausgangsposition der zweiten Sensoranordnung.
Ausführungsbeispiele ermöglichen durch eine Bereichsüberprüfung von Einzelpositionen sofort Datensätze zu erkennen, die aufgrund von Adressierungs-, Identifikations- oder allgemeinen Datenübertragungsfehlern zwischen den Sensoranordnungen vertauscht wurden.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1a ein Beispiel einer Sensoranordnung mit einer beweglichen angeordneten Magnetfeldquelle und einem mehrdimensionalen Magnetfeldsensor;
1b mögliche Sensordaten der Sensoranordnung nach 1a;
2a eine Vorrichtung zur Unterscheidung von Daten einer Mehrzahl von mehrdimensionalen Magnetfeldsensoren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
2b mögliche Sensordaten der Vorrichtung nach 2a;
3a eine Vorrichtung zur Unterscheidung von Daten einer Mehrzahl von mehrdimensionalen Magnetfeldsensoren gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
3b mögliche Sensordaten der Vorrichtung nach 3a;
4a eine Vorrichtung zur Unterscheidung von Daten einer Mehrzahl von mehrdimensionalen Magnetfeldsensoren gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
4b mögliche Sensordaten der Vorrichtung nach 4a;
5a eine Vorrichtung zur Unterscheidung von Daten einer Mehrzahl von mehrdimensionalen Magnetfeldsensoren gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
5b mögliche Sensordaten der Vorrichtung nach 5a;
6a mögliche Sensordaten eines weiteren Ausführungsbeispiels, in dem ein Sensor mehr als vier Positionen detektieren kann, inklusive der möglichen Verwendung von Raumvektoren;
6b mögliche Sensordaten eines weiteren Ausführungsbeispiels ähnlich 6a, in dem alle drei Sensoren die Positionen mit größeren Abständen in der Z-Achse messen; und
7 eine Verfahren zur Unterscheidung von Daten einer Mehrzahl von mehrdimensionalen Magnetfeldsensoren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.

Es gibt mehrere gängige Verfahren, um die Zuordnung von Daten in einem Steuergerät (ECU) zu bestimmten Sensoren zu gewährleisten, die auf einem physikalischen Interface, oder kurz Bus genannt übertragen werden.
Eine Variante ist, dass ein Sensor zu übertragenen Daten eine Identifikation, kurz ID, mitsendet, die im System einzigartig ist. Damit kann die ECU die Daten immer dem richtigen Sensor zuordnen. Ein Nachteil dieser Methode ist, dass neben den Nutzdaten redundante Information gesendet wird, die zu einer erhöhten Buslast führt. Des Weiteren ist in einem heterogenen System nicht immer gegeben, dass die einzelnen Sensoren eine entsprechende ID auch tatsächlich besitzen. Oder dass verschiedene Sensoren unterschiedliche Formatierung der Daten haben und damit eine Fehlinterpretation möglich sein könnte.
Eine weitere Möglichkeit ist die Trennung von Kontroll-Leitungen zu Einzelsensoren, also zum Beispiel eine Selektionsleitung, die zusätzlich zur Übertragung am Bus aktiviert werden muss. Nicht selektierte Bausteine dürfen während der Übertragung am Bus nicht antworten. Dies kann auch alternativ in einer definierten zeitlichen Abfolge basierend auf einem einzelnen Kontrollsignal (einem Trigger) passieren. Ein Nachteil dieser Methode ist, dass im Fehlerfall auch angenommen werden muss, dass sich ein Sensor nicht deaktivieren lässt und damit zwei Sensoren (der fälschlich gewählte und der tatsächlich gewählte Sensor) bei der gemeinsamen Übertragung kollidieren und damit falsche Daten generiert werden, die nicht zwangsläufig durch Sicherheitsmaßnahmen am Bus zu 100% erkannt werden können. Auch im Falle eines Doppelfehlers ist auch vorstellbar, dass ein Sensor ständig aktiviert bleibt und der zweite Sensor nie aktiviert werden kann, womit also immer nur die Positionen eines Sensorsystems gemessen werden.
Eine weitere Möglichkeit wäre die Verwendung von Adressierungsarten, die robust gegen Falschübertragung ist. Zum Beispiel wenn eine Sensoradressierung (wie bei dem seriellen Datenbus I²C möglich) durch eine 7-bit Adresse (oder alternativ auch 10-bit Adresse) erfolgt, dass man für alle Teilnehmer Adressen wählt, die von ihrer Bitkombination möglichst weit auseinanderliegen. Dies kann durch die Ermittlung der Hamming-Distanz sichergestellt werden (je größer die Zahl, desto mehr Bits unterscheiden sich zwischen zwei Binärwerten).
Es gibt sicher noch weitere Möglichkeiten, die Datenübertragung am Bus sicherzustellen. Diese Verfahren benötigen aber ein einheitliches Vorgehen am Bus selbst und spezifische Dateninhalte, die in gegebenen Produkten schwer nachträglich zu realisieren sind und auch von weiteren, später ergänzten Sensoren ebenfalls gefordert werden muss. Und es ist gegebenenfalls von bestimmten Interfacetypen/verfahren abhängig und auch während des Datentransports innerhalb danach angeschlossener ECUs ist es erforderlich, dass diese Zuordnung zu den Sensoren nicht verloren geht.
Daher ist diese Methode, dies über die Datenübertragung selbst abzusichern, nur bedingt und schon gar nicht universell einsetzbar.
Das hier vorgestellte Konzept geht einen Schritt weiter und nutzt ein verwendetes Messverfahren, um von Grund auf Daten zu generieren, die nicht verwechselt werden können. Damit ist die Notwendigkeit, weitere Sicherheitsmechanismen bei der Generierung und Übertragung der Daten einzubauen, nicht mehr erforderlich.
1a zeigt ein Beispiel einer Sensoranordnung 100 mit einer beweglichen angeordneten Magnetfeldquelle 110 und einem mehrdimensionalen Magnetfeldsensor 120.
Die Magnetfeldquelle 110, hier beispielhaft in Form eines Permanentmagneten, ist über einen beweglichen Hebel 140, der von einem Anker- beziehungsweise Drehpunkt 130 gelagert ist, in verschiedene Stellungen/Positionen relativ zu dem Magnetfeldsensor 120 bewegbar. Die unterschiedlichen Positionen bewirken am Magnetfeldsensor 120 jeweils unterschiedliche Magnetfelder, so dass aus einem detektierten Magnetfeld auf die Position der Magnetfeldquelle 110 geschlossen werden kann. Bei der beispielhaften Sensoranordnung 100 handelt es sich also um ein Positions-Detektorsystem.
Die unterschiedlichen Schalterstellungen unterscheiden sich in dem gezeigten Beispiel hauptsächlich durch unterschiedliche X- und Y-Koordinaten der Magnetfeldquelle 110.
Eine Veränderung der Z-Koordinate kann demgegenüber vernachlässigt werden. Wie in 1 skizziert, kann der Magnetfeldsensor 120 zum Beispiel die magnetische Flussdichte B des von der Magnetfeldquelle 110 ausgehenden Magnetfelds in den drei kartesischen Richtungskomponenten x, y und z erfassen (B_X, B_Y, B_Z). Sensorsignale werden über einen Datenbus 150, insbesondere Feldbus, zu einem in 1 nicht gezeigten Mikrocontroller übermittelt. Bei dem Mikrocontroller kann es sich beispielsweise um ein Fahrzeugsteuergerät (ECU) handeln.
Bei der Sensoranordnung 100 kann es sich um einen Lenkstockschalter handeln, wie beispielsweise einen Fahrtrichtungsanzeiger, Fahrzeugbeleuchtung, Umschaltung von Abblend- zu Fernlicht, Lichthupe, Scheibenwisch- und Waschsteuerung, Geschwindigkeitsregelautomatik oder die Fernsteuerung von Autoradios. Des Weiteren sind auch Steuersysteme wie in Arbeitsmaschinen denkbar (zum Beispiel Bagger, Industriemaschinen), in dem mindestens zwei Eingabegeräte wie Steuer-Sticks (oft auch als Joystick bezeichnet) für den Betrieb der Maschine verwendet werden, die ebenfalls an einem Sensorbus angeschlossen werden sollen.
Wie in 1a gezeigt, kann die Messung der Schalterstellung mit Hilfe des Magneten 110 durchgeführt werden, der über den mehrdimensionalen Magnetfeldsensor 120 geführt wird. Der Magnetfeldsensor 120 kann dazu eine magnetische Feldeigenschaft H (z.B. magnetoresistive Sensoren) oder B (z.B. Hall- oder Feldplatten- Sensoren) messen. In dem gezeigten Beispiel würde der Magnet im Zentrum über dem Sensoren 120 keine Feldauslenkung in X und Y Richtung bewirken (da sich die Flussdichte hier aufhebt). In Z Richtung ist aber ein Feld zu sehen. Wenn nun der Hebel 140 in eine Richtung X oder Y bewegt wird, wird eine Feldkomponente B_X oder B_Y vom Sensor 120 „gesehen“ und gemessen werden. Die Feldgröße Bz in Z-Richtung wird sich in erste Näherung (bei kleineren Ausschlägen) nahezu kaum ändern. Dies ist schematisch in 1b illustriert.
In diesem Beispiel erfolgt die gezeigte Auslenkung entsprechend „Vor“, „Zurück“, „Auf“ und „Ab“. Der Aufbau eines Steuer-Sticks kann ähnlich erfolgen wie für den Lenkstockschalter, nur wird die Position des Hebels 140 dann im Vergleich um 90 Grad nach oben gedreht ausgeführt, um z.B. Positionen „Links“, „Rechts“, „Vor“, „Zurück“ auszuführen (also die Anordnung in aufrechter Lage erfolgt und der Sensor 120 unterhalb des Hebels 140 montiert ist). Andere Einbaulagen und Positionen sind natürlich ebenfalls möglich, im Rahmen der Ausführungen werden nun in den folgenden Beispielen entsprechend aber Einbaulagen der Position eines Lenkstockschalters gezeigt.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann man sich Eigenschaft des Z-Kanals zu Nutze machen. Für die Detektion der Ausschläge ist diese Z-Komponente irrelevant, kann aber für die Sicherstellung der Datenübertragung beziehungsweise der Zuordnung der Sensordaten genutzt werden.
Dazu zeigt 2a ein Beispiel für eine Vorrichtung 200 zur Unterscheidung beziehungsweise zur Zuordnung von Daten einer Mehrzahl von mehrdimensionalen Magnetfeldsensoren.
Die Vorrichtung 200 umfasst eine erste Sensoranordnung 100-1 mit einer ersten Magnetfeldquelle 110-1 und mit einem ersten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor 120-1. Die erste Magnetfeldquelle 110-1 und der erste Magnetfeldsensor 120-1 sind in einer ersten für die erste Sensoranordnung 100-1 charakteristischen Weise relativ zueinander angeordnet. Die Vorrichtung 200 umfasst wenigstens eine zweite Sensoranordnung 100-2 mit einer zweiten Magnetfeldquelle 110-2 und mit einem zweiten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor 120-2. Die zweite Magnetfeldquelle 110-2 und der zweite Magnetfeldsensor 120-2 sind in einer zweiten für die zweite Sensoranordnung charakteristischen Weise relativ zueinander angeordnet. Durch die unterschiedlichen relativen Anordnungen werden die Daten der beiden Sensoranordnungen 100-1, 100-2, selbst bei identischen Schalterstellungen, unterscheidbar.
In dem gezeigten Beispiel weist die erste Magnetfeldquelle 110-1 einen ersten Magneten und die zweite Magnetfeldquelle 110-2 einen zweiten Magneten auf. Die Magnetpole (Nord- und Südpol) des ersten Magneten sind in der dargestellten Ausgangsposition der ersten Sensoranordnung 100-1 in einer ersten für die erste Sensoranordnung charakteristischen Weise relativ zu dem ersten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor 120-1 angeordnet. Hier weist beispielhaft der Südpol in Richtung Magnetfeldsensor 120-1. Die Magnetpole des zweiten Magneten sind in der dargestellten Ausgangsposition der zweiten Sensoranordnung 100-2 in einer zweiten für die zweite Sensoranordnung charakteristischen Weise relativ zu dem zweiten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor 120-2 angeordnet. Hier weist beispielhaft der Nordpol in Richtung Magnetfeldsensor 120-1. In dem hier gezeigten Beispiel weist also der erste Magnet 110-1 in der Ausgangsposition der ersten Sensoranordnung 100-1 relativ zu dem ersten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor eine gegenüber dem zweiten Magnet 110-2 in der Ausgangsposition der zweiten Sensoranordnung 100-2 relativ zu dem zweiten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor umgekehrte (zum Beispiel um 180° verdrehte) Polarität auf. Es kann also bereits ausreichend sein, die Polarität des Magneten in einem von zwei Positionsdetektoren zu verdrehen. Dadurch wird die Z-Komponente in entgegengesetzter Richtung gemessen und übertragen.
Wie in 2b zu sehen ist, unterscheiden sich die Messdaten der beiden Sensoranordnungen 100-1 (oben) und 100-2 (unten) klar in der Z-Komponente. Wenn die Messdaten der X, Y und Z Komponente eines Sensors 120 immer gemeinsam behandelt und übertragen werden, kann sichergestellt werden, welcher Datensatz zu welchem Sensor gehört. Gemäß manchen Ausführungsbeispielen ist die die Vorrichtung 200 also ausgebildet, um jeweils alle Sensorsignalkomponenten entsprechend aller erfassbaren Raumkomponenten von dem jeweiligen Magnetfeldsensor 120 gemeinsam an eine optionale Sensorsignalerfassungseinheit (zum Beispiel eines Steuergeräts) 210 zu übermitteln. Die Datenübermittlung kann gemäß standardisierten Protokollen über den Bus 150 stattfinden.
Die Vorrichtung 200 kann also zusätzliche eine Sensorsignalerfassungseinheit 210 aufweisen, die ausgebildet ist, um basierend auf einer einer vordefinierten Raumkomponente (hier beispielhaft die Z Komponente) entsprechenden Sensorsignalkomponente des ersten mehrdimensionalen Magnetfeldsensors 120-1 die erste Sensoranordnung 100-1 eindeutig zu identifizieren und, um basierend auf einer der vordefinierten Raumkomponente entsprechenden Sensorsignalkomponente des zweiten mehrdimensionalen Magnetfeldsensors 120-2 die zweite Sensoranordnung 100-1 eindeutig zu identifizieren.
Neben dieser Eigenschaft kann auch eine zweite Eigenschaft hilfreich sein. Bei einem Defekt (zum Beispiel Magnet ist nicht mehr vorhanden, da er beispielsweise mechanisch abgefallen ist), kann dies ebenfalls erkannt werden, da die Z-Komponente nicht mehr ein einem vorgegebenen Bereich liegen wird. Die Sensorsignalerfassungseinheit 210 kann also auch ausgebildet sein, um die erste Sensoranordnung 100-1 zu identifizieren, wenn die der vordefinierten Raumkomponente (hier beispielhaft die Z Komponente) entsprechende Sensorsignalkomponente des ersten mehrdimensionalen Magnetfeldsensors 120-1 innerhalb eines ersten vordefinierten Wertebereichs liegt und, um die zweite Sensoranordnung 100-2 zu identifizieren, wenn die der vordefinierten Raumkomponente entsprechende Sensorsignalkomponente des zweiten mehrdimensionalen Magnetfeldsensors 120-2 innerhalb eines zweiten vordefinierten Wertebereichs liegt. In dem in 1b illustrierten Beispiel könnte der erste vordefinierte Wertebereich beispielsweise positive Z Werte umfassen, während der zweite vordefinierte Wertebereich negative Z Werte umfassen könnte.
Zusätzlich oder alternativ sehen weitere Ausführungsformen vor, den Magneten 110-1, 110-2 und/oder Sensor 120-1, 120-2 zwischen den einzelnen Positions-Detektorsystemen 100-1, 100-2 relativ zueinander unterschiedlich zu verdrehen (um eine oder mehrere Drehachsen). Hierbei kann man sich zu Nutze machen, dass nur bestimmte Positionen im Raum relevant sind und einen gewissen Abstand zueinander haben werden.
3a zeigt dazu ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 300, in dem zwei Sensoranordnungen beziehungsweise Sensorsysteme 100-1, 100-2 an einem gemeinsamen Bus 150 betrieben werden, aber einer der beiden Sensoren 120-1 gegenüber dem diesem zugeordneten Magneten 110-1 um einen Winkel ϕ verdreht wurde (in diesem Beispiel mit einer zur x-Achse parallelen Drehachse). Gemäß manchen Ausführungsbeispielen weist in einer Ausgangsposition der ersten Sensoranordnung 100-1 die erste Magnetfeldquelle 110-1 relativ zu dem ersten Magnetfeldsensor 120-1 eine andere angulare Verdrehung ϕ₁ auf als eine angulare Verdrehung ϕ₂ zwischen der zweiten Magnetfeldquelle 110-2 relativ zu dem zweiten Magnetfeldsensor 120-2 in einer Ausgangsposition der zweiten Sensoranordnung 100-2. In dem in 3a gezeigten Beispiel ist ϕ₁ = ϕ und ϕ₂ = 0. Es sind natürlich beliebige andere Winkelkonstellationen und Drehachsen als die hier lediglich exemplarisch dargestellten denkbar.
Wie es in 3b skizziert ist, ergeben sich nach der Messung mit dem System gemäß der 3a Messwerte in Raumkoordinaten, die sich ebenfalls vom Winkel ϕ unterscheiden. Das heißt, für sich entsprechende Schalterstellungen unterscheiden sich die Sensormessdaten 310-1, 310-2 der beiden Magnetfeldsensoren 120-1, 120-2 um den Winkel ϕ.
Auch bei derartigen Ausführungsformen können die Messdaten der X, Y und Z Komponente eines Sensors vorzugsweise gemeinsam behandelt und übertragen werden. Weitere Unterscheidung ist nicht mehr zwingend erforderlich und erfordert keinerlei speziellen Eigenschaften des Sensors oder Bus-Interface mehr.
Zusätzlich oder alternativ zu der anhand von 3 beschriebenen Drehung der Sensorsysteme 100-1, 100-2 kann man den Magneten 110-1, 110-2 zum jeweiligen Sensor 120-1, 120-2 in der Ausgangsposition auch aus einem Zentrum (zum Beispiel auf einer Achse parallel zur x-Achse gelegen) weg bewegen. Ein derartiges Ausführungsbeispiel ist schematisch in 4a skizziert.
Vorrichtung 400 unterscheidet sich von den vorher beschriebenen Vorrichtungen dadurch, dass in einer Ausgangsposition der ersten Sensoranordnung 100-1 die erste Magnetfeldquelle 110-1 relativ zu dem ersten Magnetfeldsensor 120-1 einen anderen räumlichen Versatz aufweist als die zweite Magnetfeldquelle 110-2 relativ zu dem zweiten Magnetfeldsensor 120-2 in einer entsprechenden Ausgangsposition der zweiten Sensoranordnung. In diesem Ausführungsbeispiel befindet sich in der Ausgangsposition der ersten Sensoranordnung 100-1 der erste Magnetfeldsensor 120-1 nicht in einer Verlängerung (hier: parallel zur x-Achse) des ersten Hebels 140-1. Vielmehr ist der erste Magnetfeldsensor 120-1 gegenüber dem ersten Hebel 140-1 und damit auch dem ersten Magneten 110-1 in y-Richtung um einen Abstand r verschoben angeordnet. In der Ausgangsposition der zweiten Sensoranordnung 100-2 befindet sich der zweite Magnetfeldsensor 120-1 jedoch weiterhin in einer Verlängerung (hier: parallel zur x-Achse) des zweiten Hebels 140-1.
Auch die Anordnung nach 4a erzeugt Messdaten, die sich voneinander unterscheiden lassen, wie die Darstellung im Koordinatensystem der 4b zeigt. Hierbei wird beispielhaft eine Verdrehung des ersten Sensors um ϕ und eine Positionsverschiebung um den Abstand r angenommen, also eine Kombination der anhand von 3a und 4a gezeigten Ausführungsbeispiele.
Wenngleich aufgrund der bisherigen Ausführungen naheliegend, sei an dieser Stelle noch erwähnt, dass man die gezeigten und beschriebenen Ausführungen vielfältig kombinieren kann, um eine höhere Anzahl an Sensoren in einem System an einem Bus 150 zu betreiben.
Durch die Kombination von Vertauschen der Magnetpolarität und des Verdrehen beziehungsweise Verschieben des Magneten oder Sensors zueinander kann der Datenbereich zur Unterscheidung der einzelnen Positionssensoren auf einem Bus zuverlässig anhand der Sensordaten selbst durchgeführt werden.
Generell kann man das Konzept, welches hier anhand von 3D-Positionssystemen beschrieben wurde, auch bei 2D Positionssystemen einsetzen. In diesem Fall könnte beispielweise eine Achse X zur Positionsdetektion verwendet werden, während die zweite Achse Y zur Unterscheidung der Sensordaten verwendet wird. Auch hier kann eine mechanische Rotation und/oder Verschiebung verwendet werden, um unterscheidbare Datensätze zu generieren.
5a zeigt ein Beispiel für eine Vorrichtung 500 mit drei Sensoranordnungen 100-1, 100-2, 100-3. Diese Kombinationen können auch mit weiteren Sensoren fortgeführt werden.
Wie sich erkennen lässt, weist bei dem in 5a gezeigten Beispiel der Südpol des Magneten 110-3 zum zugeordneten Magnetfeldsensor 120-3, wohingegen bei anderen beiden Sensoranordnungen 100-1 und 100-2 jeweils die Südpole der Magneten 110-1 und 110-2 zum jeweils zugeordneten Magnetfeldsensor 120-1 und 120-2 weisen. Die Polarität des Magneten 110-2 ist also gegenüber den Magneten 110-1, 110-2 umgekehrt. Der Magnetfeldsensor 120-1 der ersten Sensoranordnung 100-1 ist gegenüber den beiden anderen Magnetfeldsensoren 120-2 und 120-3 um einen Winkel ϕ verdreht angeordnet (Drehachse parallel zur X-Achse). Somit können die Messdaten 510-1, 510-2, 510-3 der drei Magnetfeldsensoren 120-1, 120-2, 120-3 eindeutig unterschieden werden, was anhand von 5b deutlich wird. Der limitierende Faktor hierbei ist, dass die Daten auch bei einem Messfehler und Magnetfehler eines Sensors sich nicht mit dem Datenbereich eines anderen Sensors überlappen sollten. Mit anderen Worten: je genauer das Positions-Mess-System, desto kleiner kann der Winkel ϕ für die Verdrehung des Systems gewählt werden.
Zusätzlich dazu kann selbstverständlich auch die Unterscheidung mit Hilfe von Sensoradressen oder Daten-Identifikationen durchgeführt werden, was durchaus auch auf einem gemeinsamen Bus erforderlich sein kann.
Die Auswertung jeder einzelnen Positionsauswertung selbst wird durch einen Bereichscheck aber in der Lage sein, vertauschte Datensätze aufgrund eines Fehlers sofort erkennen zu können.
Es kann gezeigt werden, dass die hierin beschriebene Positionserkennung auf eine Erkennung mehrerer Ebenen und Positionen im Raum Anwendung finden kann. Ein Beispiel, bei dem die dritte Sensoranordnung 100-3 mehr als vier mögliche Schalterstellungen detektiert, ist schematisch in 6a gezeigt. An den möglichen Sensordaten 610-3 einer dritten Sensoranordnung 100-3 kann erkannt werden, dass generell auch mehr als vier unterschiedliche Schalterpositionen möglich sind, wie es unter anderem bei Gangwahlschaltern oder Scheibenwischer-Wahlschaltern erforderlich sein kann. Auch dies ist mit dem hier beschriebenen Konzept möglich zu integrieren. Lediglich die Komplexität der Ermittlung der Verschiebung r oder Drehung ϕ, um eindeutig zu unterscheidende Datensätze für die ausgelenkten Positionen pro Sensor zu generieren, steigt mit Anzahl an Positionssensoren und Punkte pro Sensor.
In 6a ist des Weiteren gezeigt, dass die Positionserkennung nicht nur über die einzelnen Raumkoordinaten (zum Beispiel X, Y, Z) erfolgen muss. Wenn Winkelsensoren zum Einsatz zur Positionserkennung kommen (oder eine Vorverarbeitung von 3D Positionsdaten erfolgt), kann eine Auswertung beispielsweise auch mit Vektoren auf die einzelnen Positionen vorgenommen werden. Die Unabhängigkeit der einzelnen Raumkoordinaten lässt sich mathematisch natürlich auch in der Unabhängigkeit deren Raumkoordinaten überführen, in dem man beispielsweise die Raumvektoren inklusive Winkel oder auch nur eine Vektorlänge 610-4 der Einzelsensoren innerhalb derer erlaubter Toleranzen überprüft, da sie ebenfalls eindeutig die Positionen erkennen sollen.
Gerade im Bezug auf die Prüfung der Vektorlänge kann bei der Methode der Verdrehung eines Sensors als Nachteil auftreten, dass sich die Sensordaten 610-2 und 610-1 in deren Vektorlänge nicht oder kaum unterscheiden würden. Dies kann man verbessern, indem man die Magnetfeldstärke eines Sensors variiert, was zur Verschiebung der Koordinaten in der Z-Achse entsprechend 610-5 (siehe 6b) zur Folge hat. Somit kann erreicht werden, dass alle drei Sensoren nicht nur unabhängige Werte in den Raumkoordinaten (wie hier der Z-Achse) bekommen, sondern auch unabhängige Vektorlängen besitzen, die eindeutig unterschieden werden können.
Zusammenfassend beziehen sich manche Ausführungsbeispiele auf die Verwendung von mechanischer Rotation und/oder Verschiebung zur Generierung von Mess-Datensätzen von mehreren Multi-Dimensionalen Positionssensoren an einem Bussystem, die eindeutig einem Positions-Sensorsystem zugeordnet werden kann. Dadurch ist es möglich, durch eine Bereichsüberprüfung der Einzelpositionen sofort Datensätze zu erkennen, die aufgrund von Adressierungs-, Identifikations- oder allgemeinen Datenübertragungsfehlern zwischen den Positionssystemen vertauscht wurden.
Manche Ausführungsbeispiele können beispielsweise für eine Umsetzung von Positionserkennung mittels Magneten und 3D-Hallsensoren in einem Automobil eingesetzt werden. Insbesondere können sie für eine Erkennung der Position von Lenkstockschaltern verwendet werden. Hierbei können mehrere Sensoren mittels Mikrocontroller-System (kurz ECU) die Erfassung mehrerer dieser Schalter vornehmen, zum Beispiel die Erfassung des Blinker/Lichthebels, Scheibenwischerhebel und einem Gangwahlhebel hinter einem Lenkrad. Mit Ausführungsbeispielen ist es möglich Anforderungen an funktionaler Sicherheit einzuhalten, unter Berücksichtigung von Fehlermodi, die das Gesamtsystem oder Teile des Systems so stören können, dass es zu einer sicherheitskritischen (Fahr-)Situation kommen kann.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung eines entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist.
Somit umfassen Ausführungsbeispiele also auch ein Verfahren 700 (siehe 7) zur Unterscheidung von Daten einer Mehrzahl von mehrdimensionalen Magnetfeldsensoren. Das Verfahren umfasst ein Anordnen 710 einer ersten Magnetfeldquelle einer ersten Sensoranordnung relativ zu einem ersten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor der ersten Sensoranordnung in einer ersten für die erste Sensoranordnung charakteristischen Weise. Das Verfahren umfasst ferner ein Anordnen 720 einer zweiten Magnetfeldquelle einer zweiten Sensoranordnung relativ zu einem zweiten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor der zweiten Sensoranordnung in einer zweiten für die zweite Sensoranordnung charakteristischen Weise. Die beiden resultierenden relativen Anordnungen unterscheiden sich dann voneinander.
Mögliche Weiterbildungen des Verfahrens 700, beispielsweise in Form von weiteren Verfahrensschritten, ergeben sich aus der vorliegenden Offenbarung.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Claims

Vorrichtung (200; 300; 400; 500) zur Unterscheidung von Daten einer Mehrzahl von mehrdimensionalen Magnetfeldsensoren (120), umfassend: eine erste Sensoranordnung (100-1) umfassend eine erste Magnetfeldquelle (110-1) und einen ersten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor (120-1), wobei die erste Magnetfeldquelle und der erste Magnetfeldsensor in einer ersten für die erste Sensoranordnung charakteristischen Weise relativ zueinander angeordnet sind; wenigstens eine zweite Sensoranordnung (100-2) umfassend eine zweite Magnetfeldquelle (110-2) und einen zweiten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor (120-2), wobei die zweite Magnetfeldquelle und der zweite Magnetfeldsensor in einer zweiten für die zweite Sensoranordnung charakteristischen Weise relativ zueinander angeordnet sind; und eine Sensorsignalerfassungseinheit (210), die ausgebildet ist, um basierend auf einer einer vordefinierten Raumkomponente entsprechenden Sensorsignalkomponente des ersten mehrdimensionalen Magnetfeldsensors (120-1) die erste Sensoranordnung (100-1) eindeutig zu identifizieren und, um basierend auf einer der vordefinierten Raumkomponente entsprechenden Sensorsignalkomponente des zweiten mehrdimensionalen Magnetfeldsensors (120-2) die zweite Sensoranordnung (100-2) eindeutig zu identifizieren.
Vorrichtung (200; 300; 400; 500) nach Anspruch 1, wobei die Magnetfeldquelle (110-1; 110-2) und der Magnetfeldsensor (120-1; 120-2) der jeweiligen Sensoranordnung (100-1; 100-2) derart relativ zueinander angeordnet sind, dass eine einer vordefinierten Raumkomponente entsprechende Sensorsignalkomponente des mehrdimensionalen Magnetfeldsensors die jeweilige Sensoranordnung eindeutig identifiziert.
Vorrichtung (200; 300; 400; 500) nach Anspruch 2, wobei andere Sensorsignalkomponenten des mehrdimensionalen Magnetfeldsensors (120-1; 120-2) als die der vordefinierten Raumkomponente entsprechende Sensorsignalkomponente zur Erfassung einer Relativposition zwischen Magnetfeldquelle (110-1; 110-2) und Magnetfeldsensor (120-1; 120-2) der jeweiligen Sensoranordnung vorgesehen sind.
Vorrichtung (200; 300; 400; 500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung ausgebildet ist, jeweils alle Sensorsignalkomponenten entsprechend aller erfassbaren Raumkomponenten von dem jeweiligen Magnetfeldsensor (120-1; 120-2) gemeinsam an eine Sensorsignalerfassungseinheit (210) zu übermitteln.
Vorrichtung (200; 300; 400; 500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorsignalerfassungseinheit (210) ausgebildet ist, um die erste Sensoranordnung (100-1) zu identifizieren, wenn die der vordefinierten Raumkomponente entsprechende Sensorsignalkomponente des ersten mehrdimensionalen Magnetfeldsensors innerhalb eines ersten vordefinierten Wertebereichs liegt und, um die zweite Sensoranordnung (100-2) zu identifizieren, wenn die der vordefinierten Raumkomponente entsprechende Sensorsignalkomponente des zweiten mehrdimensionalen Magnetfeldsensors innerhalb eines zweiten vordefinierten Wertebereichs liegt.
Vorrichtung (200; 300; 400; 500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorsignalerfassungseinheit (210) ausgebildet ist, um basierend auf wenigstens einer weiteren Sensorsignalkomponente des ersten Magnetfeldsensors (120-1), die wenigstens einer weiteren Raumkomponente eines von dem ersten Magnetfeldsensor erfassten Magnetfelds entspricht, eine erste Relativposition zwischen erster Magnetfeldquelle (110-1) und erstem Magnetfeldsensor (120-1) zu ermitteln, und, um basierend auf wenigstens einer weiteren Sensorsignalkomponente des zweiten Magnetfeldsensors (120-2), die wenigstens einer weiteren Raumkomponente eines von dem zweiten Magnetfeldsensor erfassten Magnetfelds entspricht, eine zweite Relativposition zwischen zweiter Magnetfeldquelle (110-2) und zweitem Magnetfeldsensor (120-2) zu ermitteln.
Vorrichtung (200; 300; 400; 500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sensorsignalerfassungseinheit (210) über einen Datenbus (150) mit der ersten und der zweiten Sensoranordnung (100-1; 100-2) gekoppelt ist.
Vorrichtung (200; 300; 400; 500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Magnetfeldquelle (110-1) einen ersten Magneten und die zweite Magnetfeldquelle (110-2) einen zweiten Magneten umfasst, wobei Magnetpole des ersten Magneten in einer Ausgangsposition der ersten Sensoranordnung (100-1) in einer ersten für die erste Sensoranordnung charakteristischen Weise relativ zu dem ersten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor (120-1) angeordnet sind und wobei Magnetpole des zweiten Magneten in einer Ausgangsposition der zweiten Sensoranordnung (100-2) in einer zweiten für die zweite Sensoranordnung charakteristischen Weise relativ zu dem zweiten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor (120-2) angeordnet sind.
Vorrichtung (200; 300; 400; 500) nach Anspruch 8, wobei der erste Magnet in der Ausgangsposition der ersten Sensoranordnung (100-1) relativ zu dem ersten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor (120-1) eine gegenüber dem zweiten Magnet in der Ausgangsposition der zweiten Sensoranordnung (100-2) relativ zu dem zweiten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor (120-2) umgekehrte Polarität aufweist.
Vorrichtung (200; 300; 400; 500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einer Ausgangsposition der ersten Sensoranordnung (100-1) die erste Magnetfeldquelle (110-1) relativ zu dem ersten Magnetfeldsensor (120-1) einen anderen räumlichen Versatz aufweist als die zweite Magnetfeldquelle (110-2) relativ zu dem zweiten Magnetfeldsensor (120-2) in einer Ausgangsposition der zweiten Sensoranordnung (100-2).
Vorrichtung (200; 300; 400; 500) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einer Ausgangsposition der ersten Sensoranordnung (100-1) die erste Magnetfeldquelle (110-1) relativ zu dem ersten Magnetfeldsensor (120-1) eine andere angulare Verdrehung aufweist als die zweite Magnetfeldquelle (110-2) relativ zu dem zweiten Magnetfeldsensor (120-2) in einer Ausgangsposition der zweiten Sensoranordnung (100-2).
Kraftfahrzeug oder Arbeitsmaschine mit einer Vorrichtung (200; 300; 400; 500) zur Erfassung von Positionsdaten einer Mehrzahl von Magnetfeldsensoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug oder Arbeitsmaschine nach Anspruch 12, wobei die erste Sensoranordnung (100-1) zur Erfassung einer Position eines ersten Lenkstockschalters ausgebildet ist und wobei die zweite Sensoranordnung (100-2) zur Erfassung einer Position eines zweiten Lenkstockschalters ausgebildet ist.
Verfahren (700) zur Unterscheidung von Daten einer Mehrzahl von mehrdimensionalen Magnetfeldsensoren, umfassend: Anordnen (710) einer ersten Magnetfeldquelle (110-1) einer ersten Sensoranordnung (100-1) relativ zu einem ersten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor (120-1) der ersten Sensoranordnung in einer ersten für die erste Sensoranordnung charakteristischen Weise; Anordnen (720) einer zweiten Magnetfeldquelle (110-1) einer zweiten Sensoranordnung (100-2) relativ zu einem zweiten mehrdimensionalen Magnetfeldsensor (120-2) der zweiten Sensoranordnung in einer zweiten für die zweite Sensoranordnung charakteristischen Weise; Übermitteln von ersten mehrdimensionalen Sensordaten von dem ersten Magnetfeldsensor (120-1) der ersten Sensoranordnung (100-1) zu einer Sensorsignalerfassungseinheit (210); und Übermitteln von zweiten mehrdimensionalen Sensordaten von dem zweiten Magnetfeldsensor (120-2) der zweiten Sensoranordnung (100-2) zu einer Sensorsignalerfassungseinheit (210); Identifizieren der ersten Sensoranordnung (100-1) basierend auf einer einer vordefinierten Raumkomponente entsprechenden Sensorsignalkomponente der ersten mehrdimensionalen Sensordaten; und Identifizieren der zweiten Sensoranordnung (100-2) basierend auf einer der vordefinierten Raumkomponente entsprechenden Sensorsignalkomponente der zweiten mehrdimensionalen Sensordaten.
Verfahren (700) nach Anspruch 14, ferner umfassend: Feststellen einer ersten Stellung der ersten Magnetfeldquelle (110-1) relativ zu dem ersten Magnetfeldsensor (120-1) basierend auf wenigstens einer weiteren nicht der vordefinierten Raumkomponente entsprechenden Sensorsignalkomponente der ersten mehrdimensionalen Sensordaten; und Feststellen einer zweiten Stellung der zweiten Magnetfeldquelle (110-2) relativ zu dem zweiten Magnetfeldsensor (120-2) basierend auf wenigstens einer weiteren nicht der vordefinierten Raumkomponente entsprechenden Sensorsignalkomponente der zweiten mehrdimensionalen Sensordaten.
Verfahren (700) nach Anspruch 14 oder 15, wobei in einer Ausgangsposition der ersten Sensoranordnung (100-1) die erste Magnetfeldquelle (110-1) relativ zu dem ersten Magnetfeldsensor (120-1) mit einem anderen räumlichen Versatz und/oder mit einer anderen angularen Verdrehung und/oder mit einer anderen magnetischen Polarität angeordnet wird als die zweite Magnetfeldquelle (110-2) relativ zu dem zweiten Magnetfeldsensor (120-2) in einer Ausgangsposition der zweiten Sensoranordnung (100-2).