DE102017111979A1

DE102017111979A1 - Winkelsensor, Korrekturverfahren zur Verwendung mit dem Winkelsensor und Winkelsensorsystem

Info

Publication number: DE102017111979A1
Application number: DE102017111979.5A
Authority: DE
Inventors: Kazuya Watanabe; Hiraku Hirabayashi
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2016-06-01
Filing date: 2017-05-31
Publication date: 2017-12-07
Anticipated expiration: 2037-06-01
Also published as: JP2017215222A; US10352728B2; CN107449355B; CN107449355A; US20170350726A1; JP6395060B2; DE102017111979B4

Abstract

Ein Winkelsensor enthält eine Detektionssignal-Erzeugungseinheit zum Erzeugen von Detektionssignalen und eine Winkeldetektionseinheit zum Detektieren eines detektierten Winkelwerts auf der Grundlage der Detektionssignale. Die Winkeldetektionseinheit enthält eine Signalumwandlungseinheit zum Ausführen einer Umwandlungsoperation und eine Winkeloperationseinheit zum Ausführen einer Winkeloperation. Die Umwandlungsoperation dient dem Umwandeln der Detektionssignale in ein erstes und ein zweites Operationssignal. Die Winkeloperation dient dem Berechnen des detektierten Winkelwerts unter Verwendung des ersten und des zweiten Operationssignals. Die Umwandlungsoperation enthält eine Operation, die eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion verwendet, die einen Korrekturterm zum Verringern eines ersten Fehlers oder eines zweiten Fehlers enthält, der in dem detektierten Winkelwert auftritt. Wenn sich der zu detektierende Winkel mit einer vorgegebenen Periode ändert, ändert sich der erste Fehler mit der vorgegebenen Periode, wohingegen sich der zweite Fehler mit einer Periode von 1/2 der vorgegebenen Periode ändert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Winkelsensor und ein Winkelsensorsystem zum Erzeugen eines detektierten Winkelwertes, der eine Übereinstimmung mit einem zu detektierenden Winkel aufweist, und auf ein Korrekturverfahren zum Korrigieren eines Fehlers des Winkelsensors.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In den letzten Jahren sind Winkelsensoren in verschiedenen Anwendungen, wie z. B. der Detektion der Drehposition eines Lenkrads oder eines Servolenkungsmotors in einem Kraftfahrzeug, umfassend verwendet worden. Die Winkelsensoren erzeugen einen detektierten Winkelwert, der eine Übereinstimmung mit einem zu detektierenden Winkel aufweist. Beispiele der Winkelsensoren enthalten einen magnetischen Winkelsensor. Ein System unter Verwendung des magnetischen Winkelsensors ist typischerweise mit einer Magnetfeld-Erzeugungseinheit zum Erzeugen eines sich drehenden Magnetfeldes versehen, dessen Richtung sich in Reaktion auf die Drehung oder die Linearbewegung eines Objekts dreht. Die Magnetfeld-Erzeugungseinheit ist z. B. ein Magnet. Der durch den magnetischen Winkelsensor zu detektierende Winkel ist z. B. der Winkel, den die Richtung des sich drehenden Magnetfelds an einer Bezugsposition bezüglich einer Bezugsrichtung bildet.
Unter den bekannten magnetischen Winkelsensoren gibt es einen, der eine Detektionssignal-Erzeugungseinheit zum Erzeugen eines ersten und eines zweiten Detektionssignals, deren Phasen 90° voneinander verschieden sind, enthält und der den detektierten Winkelwert durch das Ausführen einer Operation unter Verwendung des ersten und des zweiten Detektionssignals erzeugt. Die Detektionssignal-Erzeugungseinheit enthält eine erste Detektionsschaltung zum Ausgeben des ersten Detektionssignals und eine zweite Detektionsschaltung zum Ausgeben des zweiten Detektionssignals. Sowohl die erste als auch die zweite Detektionsschaltung enthält wenigstens ein magnetisches Detektionselement. Das magnetische Detektionselement enthält z. B. ein Spin-Ventil-Magnetowiderstandselement (Spin-Ventil-MR-Element), das eine Schicht mit verankerter Magnetisierung, deren Magnetisierungsrichtung verankert ist, eine freie Schicht, deren Magnetisierungsrichtung sich in Abhängigkeit von der Richtung des sich drehenden Magnetfeldes ändert, und eine nichtmagnetische Schicht, die sich zwischen der Schicht mit verankerter Magnetisierung und der freien Magnetisierung befindet, enthält.
Für die magnetischen Winkelsensoren weisen im Idealfall sowohl das erste als auch das zweite Detektionssignal eine Signalform einer sinusförmigen Kurve (einschließlich einer Sinus-Signalform und einer Kosinus-Signalform) auf, wenn sich die Richtung des sich drehenden Magnetfeldes mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit ändert und sich der zu detektierende Winkel mit einer vorgegebenen Periode ändert. Es gibt jedoch Fälle, in denen die Signalform jedes Detektionssignals von einer sinusförmigen Kurve verzerrt ist. In derartigen Fällen enthält das erste Detektionssignal eine erste ideale Komponente, die sich in einer derartigen Weise ändert, um eine ideale sinusförmige Kurve zu verfolgen, und eine Fehlerkomponente, die von der ersten idealen Komponente verschieden ist, und enthält das zweite Detektionssignal eine zweite ideale Komponente, die sich in einer derartigen Weise ändert, um eine ideale sinusförmige Kurve zu verfolgen, und eine Fehlerkomponente, die von der zweiten idealen Komponente verschieden ist. Eine Verzerrung der Signalform jedes Detektionssignals kann zu irgendeinem Fehler in dem detektierten Winkelwert führen.
Der in dem detektierten Winkelwert auftretende Fehler wird im Folgenden als ein Winkelfehler bezeichnet.
JP 2008-043183A beschreibt eine Technik, um eine Versatzkorrektur und eine Verstärkungskorrektur auf die Ausgangssignale eines Magnetsensors anzuwenden.
In den Winkelsensoren wird eine allgemeine Korrektur, wie z. B. eine Versatzkorrektur und eine Verstärkungskorrektur, konventionell auf jedes Detektionssignal angewendet. Wenn jedes Detektionssignal in dem Winkelsensor eine verzerrte Signalform aufweist, kann jedoch ein Winkelfehler selbst bei der Anwendung der obenerwähnten allgemeinen Korrektur auftreten. Wenn sich der zu detektierende Winkel mit einer vorgegebenen Periode ändert, enthält der Winkelfehler z. B. einen Fehler, der sich mit der gleichen Periode wie die vorgegebene Periode ändert, und einen Fehler, der sich mit einer Periode von 1/2 der vorgegebenen Periode ändert. Im Folgenden wird der erstere Fehler als der Fehler erster Ordnung und der letztere als der Fehler zweiter Ordnung bezeichnet.
Um den Fehler erster Ordnung und den Fehler zweiter Ordnung in dem Winkelsensor zu verringern, ist ein Verfahren vorstellbar, bei dem jedes Detektionssignal korrigiert wird, so dass es eine weniger verzerrte Signalform aufweist. Ein derartiges Verfahren beinhaltet jedoch unvorteilhaft eine komplizierte Operation.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Winkelsensor, ein Korrekturverfahren für die Verwendung mit ihm und ein Winkelsensorsystem bereitzustellen, die die Verringerung eines Winkelfehlers mit einer einfachen Operation ermöglichen.
Ein Winkelsensor der vorliegenden Erfindung enthält eine Detektionssignal-Erzeugungseinheit zum Erzeugen mehrerer Detektionssignale, von denen jedes eine Übereinstimmung mit einem zu detektierenden Winkel aufweist, und eine Winkeldetektionseinheit zum Erzeugen eines detektierten Winkelwertes auf der Grundlage der mehreren Detektionssignale, wobei der detektierte Winkelwert eine Übereinstimmung mit dem zu detektierenden Winkel aufweist. Ein Korrekturverfahren der vorliegenden Erfindung ist für die Verwendung mit einem Winkelsensor, der die obenerwähnte Detektionssignal-Erzeugungseinheit und die obenerwähnte Winkeldetektionseinheit enthält.
Die Winkeldetektionseinheit enthält eine Signalumwandlungseinheit zum Ausführen einer Umwandlungsoperation, um die mehreren Detektionssignale in ein erstes Operationssignal und ein zweites Operationssignal umzuwandeln, die bei einer Winkeloperation zu verwenden sind, um den detektierten Winkelwert zu berechnen, und eine Winkeloperationseinheit zum Ausführen der Winkeloperation unter Verwendung des ersten und des zweiten Operationssignals. Die Umwandlungsoperation enthält eine Operation unter Verwendung wenigstens einer einen Korrekturterm enthaltenden Funktion, die einen Korrekturterm zum Verringern eines ersten Fehlers oder eines zweiten Fehlers, der in den detektierten Winkelwert auftritt, enthält. Der erste Fehler und der zweite Fehler sind Fehler, die sich mit einer ersten Periode bzw. einer zweiten Periode ändern, wenn sich der zu detektierende Winkel mit einer vorgegebenen Periode ändert. Die erste Periode ist gleich der vorgegebenen Periode, während die zweite Periode 1/2 der vorgegebenen Periode ist.
Ein Korrekturverfahren für die Verwendung mit einem Winkelsensor der vorliegenden Erfindung enthält eine Korrekturterm-Bestimmungsprozedur, um den Korrekturterm zu bestimmen, der in die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltenden Funktion aufzunehmen ist, und eine Umwandlungsoperationsprozedur, um die Umwandlungsoperation durch die Anwendung des durch die Korrekturterm-Bestimmungsprozedur bestimmten Korrekturterms auszuführen, um wenigstens einen des ersten Fehlers und des zweiten Fehlers zu verringern. Die Korrekturterm-Bestimmungsprozedur bestimmt den Korrekturterm auf der Grundlage des ersten Fehlers und/oder des zweiten Fehlers, die in dem detektierten Winkelwert im Ergebnis des Ausführens einer Operation unter Verwendung wenigstens einer Funktion, die zu der einen Korrekturterm enthaltenden Funktion völlig gleich ist, mit Ausnahme, dass sie den Korrekturterm nicht enthält, anstelle der Operation unter Verwendung der wenigstens einen Korrekturterm enthaltenden Funktion auftreten.
In dem Winkelsensor und dem Korrekturverfahren für die Verwendung des Winkelsensors der vorliegenden Erfindung kann die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltenden Funktion wenigstens eine Versatzkorrekturfunktion enthalten, um eine Versatzkorrektur auf wenigstens eines der mehreren Detektionssignale anzuwenden. In einem derartigen Fall kann der in der wenigstens einen Versatzkorrekturfunktion enthaltene Korrekturterm zum Verringern des ersten Fehlers vorgesehen sein.
In dem Winkelsensor und dem Korrekturverfahren für die Verwendung des Winkelsensors der vorliegenden Erfindung kann die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion wenigstens eine Amplitudenkorrekturfunktion enthalten, um eine Amplitudenkorrektur auf wenigstens eines der mehreren Detektionssignale anzuwenden. In einem derartigen Fall kann der in der wenigstens einen Amplitudenkorrekturfunktion enthaltene Korrekturterm zum Verringern des zweiten Fehlers vorgesehen sein.
In dem Winkelsensor und dem Korrekturverfahren für die Verwendung des Winkelsensors der vorliegenden Erfindung kann die Umwandlungsoperation eine Operation zum Erzeugen eines ersten anfänglichen Operationssignals und eines zweiten anfänglichen Operationssignals auf der Grundlage der mehreren Detektionssignale und eine Normierungsoperation zum Normieren der Amplitudenwerte des ersten anfänglichen Operationssignals und des zweiten anfänglichen Operationssignals, um das erste anfängliche Operationssignal und das zweite anfängliche Operationssignals in das erste Operationssignal bzw. das zweite Operationssignal zu verarbeiten, enthalten. Wenn sich der zu detektierende Winkel mit einer vorgegebenen Periode ändert, kann das erste Operationssignal eine erste ideale Komponente und eine erste Fehlerkomponente, die von der ersten idealen Komponente verschieden ist, enthalten, während das zweite Operationssignal eine zweite ideale Komponente und eine zweite Fehlerkomponente, die von der zweiten idealen Komponente verschieden ist, enthalten kann. Die erste ideale Komponente und die zweite ideale Komponente ändern sich in einer derartigen Weise periodisch, um eine ideale sinusförmige Kurve zu verfolgen. Die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion kann wenigstens eine Normierungsfunktion enthalten, die in einer Normierungsoperation zu verwenden ist, um die Amplitude wenigstens eines des ersten anfänglichen Operationssignals und des zweiten anfänglichen Operationssignals zu korrigieren. In einem derartigen Fall kann der in der wenigstens eine Normierungsfunktion enthaltene Korrekturterm zum Verringern des zweiten Fehlers vorgesehen sein.
In dem Winkelsensor und dem Korrekturverfahren für die Verwendung des Winkelsensors der vorliegenden Erfindung kann der erste Fehler eine erste Komponente und eine zweite Komponente enthalten. Die erste Komponente und die zweite Komponente können einen Phasenunterschied aufweisen, der zu 1/4 der ersten Periode äquivalent ist. In einem derartigen Fall kann die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion eine erste einen Korrekturterm enthaltende Funktion, die einen ersten Korrekturterm zum Verringern der ersten Komponente enthält, und eine zweite einen Korrekturterm enthaltende Funktion, die einen zweiten Korrekturterm zum Verringern der zweiten Komponente enthält, enthalten. In einem derartigen Fall kann in dem Korrekturverfahren der vorliegenden Erfindung die Korrekturterm-Bestimmungsprozedur den ersten und den zweiten Korrekturterm auf der Grundlage der Amplitude und der Phase des ersten Fehlers bestimmen, der in dem detektierten Winkelwert im Ergebnis des Ausführens einer Operation unter Verwendung einer Funktion, die zu der ersten einen Korrekturterm enthaltenden Funktionen völlig gleich ist, mit Ausnahme, dass sie den ersten Korrekturterm nicht enthält, und einer Operation unter Verwendung einer Funktion, die zu der zweiten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion völlig gleich ist, mit Ausnahme, dass sie den zweiten Korrekturterm nicht enthält, anstelle einer Operation unter Verwendung der ersten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion und einer Operation unter Verwendung der zweiten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion auftritt.
In dem Winkelsensor und dem Korrekturverfahren für die Verwendung des Winkelsensors der vorliegenden Erfindung kann der zweite Fehler eine dritte Komponente und eine vierte Komponente enthalten. Die dritte Komponente und die vierte Komponente können einen Phasenunterschied aufweisen, der zu 1/4 der zweiten Periode äquivalent ist. In einem derartigen Fall kann die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion eine dritte einen Korrekturterm enthaltende Funktionen, die einen dritten Korrekturterm zum Verringern der dritten Komponente enthält, und eine vierte einen Korrekturterm enthaltende Funktion, die einen vierten Korrekturterm zum Verringern der vierten Komponente enthält, enthalten. In einem derartigen Fall kann in dem Korrekturverfahren der vorliegenden Erfindung die Korrekturterm-Bestimmungsprozedur den dritten und den vierten Korrekturterm auf der Grundlage der Amplitude und der Phase des zweiten Fehlers bestimmen, der in dem detektierten Winkelwert im Ergebnis des Ausführens einer Operation unter Verwendung einer Funktion, die zu der dritten einen Korrekturterm enthaltenden Funktionen völlig gleich ist, mit Ausnahme, dass sie den dritten Korrekturterm nicht enthält, und einer Operation unter Verwendung einer Funktion, die mit der vierten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion völlig gleich ist, mit Ausnahme, dass sie den vierten Korrekturterm nicht enthält, anstelle einer Operation unter Verwendung der dritten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion und einer Operation unter Verwendung der vierten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion auftritt.
In dem Winkelsensor und dem Korrekturverfahren für die Verwendung des Winkelsensors der vorliegenden Erfindung kann der zu detektierende Winkel ein Winkel sein, den die Richtung eines Magnetfeldes an einer Bezugsposition bezüglich einer Bezugsrichtung bildet.
Ein Winkelsensorsystem der vorliegenden Erfindung enthält den Winkelsensor der vorliegenden Erfindung und eine Einheit zum Erzeugen physikalischer Informationen. Die Einheit zum Erzeugen physikalischer Informationen erzeugt physikalische Informationen, die eine Übereinstimmung mit einem zu detektierenden Winkel aufweisen. Die Detektionssignal-Erzeugungseinheit des Winkelsensors ist konfiguriert, die physikalischen Informationen zu detektieren, um die mehreren Detektionssignale zu erzeugen.
In dem Winkelsensorsystem der vorliegenden Erfindung kann die Einheit zum Erzeugen physikalischer Informationen eine Magnetfeld-Erzeugungseinheit zum Erzeugen eines Magnetfelds als die physikalischen Informationen sein. In einem derartigen Fall kann der zu detektierende Winkel ein Winkel sein, den die Richtung des Magnetfelds an einer Bezugsposition bezüglich einer Bezugsrichtung bildet.
In dem Winkelsensorsystem der vorliegenden Erfindung kann die Einheit zum Erzeugen physikalischer Informationen konfiguriert sein, ihre relative Position bezüglich des Winkelsensors zu ändern, so dass sich der zu detektierende Winkel ändert. Die relative Position der Einheit zum Erzeugen physikalischer Informationen bezüglich des Winkelsensors kann sich in einer derartigen Weise ändern, so dass sie sich um eine Mittelachse dreht. Alternativ kann sich die relative Position der Einheit zum Erzeugen physikalischer Informationen bezüglich des Winkelsensors in einer linearen Weise ändern.
Gemäß der vorliegenden Erfindung enthält die Umwandlungsoperation zum Umwandeln der mehreren Detektionssignale in das erste und das zweite Operationssignal eine Operation unter Verwendung wenigstens einer einen Korrekturterm enthaltenden Funktion, die einen Korrekturterm zum Verringern des ersten Fehlers oder des zweiten Fehlers, der in dem detektierten Winkelwert auftritt, enthält. Aufgrund dessen ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Verringerung des Winkelfehlers mit einer einfachen Operation.
Andere und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden sich aus der folgenden Beschreibung vollständiger herausstellen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine perspektivische Ansicht, die eine allgemeine Konfiguration eines Winkelsensorsystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
2 ist eine erklärende graphische Darstellung, die die Definitionen der Richtungen und Winkel, die in der ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet werden, veranschaulicht.
3 ist ein Stromlaufplan, der die Konfiguration einer Detektionssignal-Erzeugungseinheit eines Winkelsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
4 ist ein funktionaler Blockschaltplan, der die Konfiguration einer Winkeldetektionseinheit des Winkelsensors gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts eines magnetischen Detektionselements, das in 3 gezeigt ist.
6 ist ein Ablaufplan eines Korrekturverfahrens für die Verwendung mit einem Winkelsensor gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
7 ist ein Ablaufplan einer Umwandlungsoperationsprozedur in dem Korrekturverfahren gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
8 ist eine graphische Darstellung der Signalformen, die ein Beispiel der Signalformen des ersten und des zweiten Detektionssignals veranschaulicht.
9 ist eine graphische Darstellung der Signalformen, die ein Beispiel der Signalformen des ersten und des zweiten versatzkorrigierten Signals veranschaulicht.
10 ist eine graphische Darstellung der Signalformen, die ein Beispiel der Signalformen des ersten und des zweiten amplitudenkorrigierten Signals veranschaulicht.
11 ist eine erklärende graphische Darstellung, die ein Beispiel der Beziehung zwischen den Phasen des ersten und des zweiten amplitudenkorrigierten Signals und den Phasen des ersten und des zweiten anfänglichen Operationssignals veranschaulicht.
12 ist eine erklärende graphische Darstellung, die ein weiteres Beispiel der Beziehung zwischen den Phasen des ersten und des zweiten amplitudenkorrigierten Signals und den Phasen des ersten und des zweiten anfänglichen Operationssignals veranschaulicht.
13 ist eine graphische Darstellung der Signalformen, die ein Beispiel der Signalformen des ersten und des zweiten Operationssignals veranschaulicht.
14 ist eine graphische Darstellung der Signalformen, die ein Beispiel der Signalform eines Winkelfehlers veranschaulicht.
15 ist eine erklärende graphische Darstellung, die die Signalform eines ersten Fehlers veranschaulicht.
16 ist eine erklärende graphische Darstellung, die die Signalform eines zweiten Fehlers veranschaulicht.
17 ist eine erklärende graphische Darstellung, die ein Verfahren zum Bestimmen eines ersten und eines zweiten Korrekturterms auf der Grundlage der Amplitude und der Phase des ersten Fehlers veranschaulicht.
18 ist eine erklärende graphische Darstellung, die ein Verfahren zum Bestimmen eines dritten und eines vierten Korrekturterms auf der Grundlage der Amplitude und der Phase des zweiten Fehlers veranschaulicht.
19 ist eine erklärende graphische Darstellung, die die allgemeine Konfiguration eines Winkelsensorsystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
20 ist eine erklärende graphische Darstellung, die die allgemeine Konfiguration eines Winkelsensorsystems gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
[Die erste Ausführungsform]
Nun werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bezüglich der Zeichnungen ausführlich beschrieben. Zuerst wird auf 1 Bezug genommen, um die allgemeine Konfiguration eines Winkelsensorsystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zu beschreiben. Das Winkelsensorsystem der ersten Ausführungsform enthält einen Winkelsensor 1 gemäß der ersten Ausführungsform und eine Einheit 4 zum Erzeugen physikalischer Informationen.
Der Winkelsensor 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist konfiguriert, einen detektierten Winkelwert θs zu erzeugen, der eine Übereinstimmung mit einem zu detektierenden Winkel θ aufweist. Die Einheit 4 zum Erzeugen physikalischer Informationen ist konfiguriert, physikalische Informationen zu erzeugen, die eine Übereinstimmung mit dem zu detektierenden Winkel θ aufweisen. Die Einheit 4 zum Erzeugen physikalischer Informationen ist konfiguriert, ihre relative Position bezüglich des Winkelsensors 1 zu ändern, so dass sich der zu detektierende Winkel θ ändert. Der Winkelsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist insbesondere ein magnetischer Winkelsensor. Die Einheit 4 zum Erzeugen physikalischer Informationen der vorliegenden Ausführungsform ist insbesondere eine Magnetfeld-Erzeugungseinheit zum Erzeugen eines Magnetfeldes MF als die physikalischen Informationen. 1 zeigt einen Magneten 5 mit einer zylindrischen Form als ein Beispiel der Magnetfeld-Erzeugungseinheit. Der Magnet 5 weist einen N-Pol und einen S-Pol auf, die bezüglich einer imaginären Ebene, die die Mittelachse der zylindrischen Form enthält, symmetrisch angeordnet sind.
Der Winkelsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform detektiert das durch den Magneten 5 erzeugte Magnetfeld MF. Die relative Position des Magneten 5 bezüglich des Winkelsensors 1 ändert sich in einer derartigen Weise, so dass sie sich um die Mittelachse C dreht. Dies wird durch die Drehung entweder des Winkelsensors 1 oder des Magneten 5 um die vorgegebene Mittelachse C in Reaktion auf eine Drehbewegung eines (nicht veranschaulichten) sich bewegenden Objekts erreicht. Alternativ können sich der Magnet 5 und der Winkelsensor 1 in wechselseitig entgegengesetzten Richtungen drehen oder können sich in der gleichen Richtung mit wechselseitig verschiedenen Winkelgeschwindigkeiten drehen. Eine Richtung des Magnetfeldes MF, die durch den Winkelsensor 1 zu detektieren ist, dreht sich bei Änderungen der relativen Position des Magneten 5 bezüglich des Winkelsensors 1 um die Mittelachse C.
Der zu detektierende Winkel θ ist ein Winkel, den die Richtung des Magnetfelds MF an einer Bezugsposition bezüglich einer Bezugsrichtung bildet. Die Bezugsposition befindet sich innerhalb einer imaginären Ebene, die zu einer Stirnfläche des Magneten 5 parallel ist. Diese imaginäre Ebene wird im Folgenden als die Bezugsebene bezeichnet. In der Bezugsebene dreht sich die Richtung des durch den Magneten 5 erzeugten Magnetfeldes MF um die Bezugsposition. Die Bezugsrichtung befindet sich innerhalb der Bezugsebene und schneidet die Bezugsposition. In der folgenden Beschreibung bezieht sich die Richtung des Magnetfelds MF an der Bezugsposition auf eine Richtung, die sich innerhalb der Bezugsebene befindet. Der Winkelsensor 1 ist so angeordnet, dass er der obenerwähnten Stirnfläche des Magneten 5 zugewandt ist. Wie später in Bezug auf eine weitere Ausführungsform beschrieben wird, ist die Magnetfeld-Erzeugungseinheit nicht auf den in 1 gezeigten Magneten 5 eingeschränkt.
Der Winkelsensor 1 enthält eine Detektionssignal-Erzeugungseinheit 2 zum Erzeugen mehrerer Detektionssignale, von denen jedes eine Übereinstimmung mit dem zu detektierenden Winkel θ aufweist. Die Detektionssignal-Erzeugungseinheit 2 detektiert das Magnetfeld MF als die physikalischen Informationen, um die mehreren Signale zu erzeugen. In der vorliegenden Ausführungsform erzeugt die Detektionssignal-Erzeugungseinheit 2 ein erstes Detektionssignal und ein zweites Detektionssignal als die mehreren Detektionssignale. In diesem Fall enthält die Detektionssignal-Erzeugungseinheit 2 eine erste Detektionsschaltung 10 zum Erzeugen des ersten Detektionssignals und eine zweite Detektionsschaltung 20 zum Erzeugen des zweiten Detektionssignals. Für die Leichtigkeit des Verständnisses veranschaulicht 1 die erste und die zweite Detektionsschaltung 10 und 20 als separate Komponenten. Die erste und die zweite Detektionsschaltung 10 und 20 können jedoch in einer einzigen Komponente integriert sein. Während in 1 die erste und die zweite Detektionsschaltung 10 und 20 in einer zur Mittelachse C parallelen Richtung gestapelt sind, kann die Reihenfolge des Stapelns von der in 1 gezeigten umgekehrt sein. Sowohl die erste als auch die zweite Detektionsschaltung 10 und 20 enthalten wenigstens ein magnetisches Detektionselement zum Detektieren des Magnetfeldes MF.
Die Definitionen der Richtungen und Winkel, die in der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, werden nun bezüglich 1 und 2 beschrieben. Zuerst ist die Z-Richtung die zu der in 1 gezeigten Mittelachse C parallele Richtung und die Richtung von unten nach oben in 1. 2 veranschaulicht die Z-Richtung als die Richtung aus der Ebene der 2. Als Nächstes sind die X- und die Y-Richtung die beiden Richtungen, die zu der Z-Richtung senkrecht und orthogonal zueinander sind. 2 veranschaulicht die X-Richtung als die Richtung nach rechts und die Y-Richtung als die Richtung nach oben. Ferner ist die –X-Richtung die zu der X-Richtung entgegengesetzte Richtung, während die –Y-Richtung die zu der Y-Richtung entgegengesetzte Richtung ist.
Die Bezugsposition PR ist die Position, an der der Winkelsensor 1 das Magnetfeld MF detektiert. Es wird angenommen, dass die Bezugsrichtung DR die X-Richtung ist. Wie oben erwähnt worden ist, ist der zu detektierende Winkel θ ein Winkel, den die Richtung DM des Magnetfeldes MF an der Bezugsposition PR bezüglich der Bezugsrichtung DR bildet. Es wird angenommen, dass sich die Richtung DM des Magnetfeldes MF in 2 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Der Winkel θ wird in positiven Werten, wenn er aus der Bezugsrichtung DR entgegen dem Uhrzeigersinn gesehen wird, und in negativen Werten, wenn er aus der Bezugsrichtung DR im Uhrzeigersinn gesehen wird, ausgedrückt.
Nun wird die Konfiguration der Detektionssignal-Erzeugungseinheit 2 bezüglich 3 ausführlich beschrieben. 3 ist ein Stromlaufplan, der die Konfiguration der Detektionssignal-Erzeugungseinheit 2 veranschaulicht. Wie oben erwähnt worden ist, enthält die Detektionssignal-Erzeugungseinheit 2 die erste Detektionsschaltung 10 zum Erzeugen des ersten Detektionssignals S1 und die zweite Detektionsschaltung 20 zum Erzeugen des zweiten Detektionssignals S2.
Wenn sich die Richtung DM des Magnetfeldes MF mit einer vorgegebenen Periode T dreht, ändert sich der zu detektierende Winkel θ mit der vorgegebenen Periode T. In einem derartigen Fall ändern sich sowohl das erste als auch das zweite Detektionssignal S1 und S2 periodisch mit einer Signalperiode, die gleich der vorgegebenen Periode T ist. Das zweite Detektionssignal S2 unterscheidet sich in der Phase von dem ersten Detektionssignal S1. In der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich die Phase des zweiten Detektionssignals S2 vorzugsweise um ein ungeradzahliges Vielfaches von 1/4 der Signalperiode von der Phase des ersten Detektionssignals S1. In Anbetracht der Herstellungsgenauigkeit der magnetischen Detektionselemente und anderer Faktoren kann jedoch der Phasenunterschied zwischen dem ersten Detektionssignal S1 und dem zweiten Detektionssignal S2 von einem ungeradzahligen Vielfachen von 1/4 der Signalperiode etwas verschieden sein. Die folgende Beschreibung nimmt an, dass die Phasen des ersten Detektionssignals S1 und des zweiten Detektionssignals S2 der obenerwähnten bevorzugten Beziehung entsprechen.
Die erste Detektionsschaltung 10 enthält eine Wheatstone-Brückenschaltung 14 und einen Differenzdetektor 15. Die Wheatstone-Brückenschaltung 14 enthält einen Leistungsversorgungsanschluss V1, einen Masseanschluss G1, zwei Ausgangsanschlüsse E11 und E12, ein erstes Paar in Reihe geschalteter magnetischer Detektionselemente R11 und R12 und ein zweites Paar in Reihe geschalteter magnetischer Detektionselemente R13 und R14. Ein Ende jedes der magnetischen Detektionselemente R11 und R13 ist mit dem Leistungsversorgungsanschluss V1 verbunden. Das andere Ende des magnetischen Detektionselements R11 ist mit einem Ende des magnetischen Detektionselements R12 und dem Ausgangsanschluss E11 verbunden. Das andere Ende des magnetischen Detektionselements R13 ist mit einem Ende des magnetischen Detektionselements R14 und dem Ausgangsanschluss E12 verbunden. Das andere Ende jedes der magnetischen Detektionselemente R12 und R14 ist mit dem Masseanschluss G1 verbunden. Eine Leistungsversorgungsspannung mit einer vorgegebenen Größe ist an den Leistungsversorgungsanschluss V1 angelegt. Der Masseanschluss G1 ist geerdet. Der Differenzdetektor 15 gibt ein Signal, das dem Potentialunterschied zwischen den Ausgangsanschlüssen E11 und E12 entspricht, als das erste Detektionssignal S1 aus.
Die zweite Detektionsschaltung 20 weist eine Schaltungskonfiguration auf, die zu der der ersten Detektionsschaltung 10 ähnlich ist. Spezifischer enthält die zweite Detektionsschaltung 20 eine Wheatstone-Brückenschaltung 24 und einen Differenzdetektor 25. Die Wheatstone-Brückenschaltung 24 enthält einen Leistungsversorgungsanschluss V2, einen Masseanschluss G2, zwei Ausgangsanschlüsse E21 und E22, ein erstes Paar in Reihe geschalteter magnetischer Detektionselemente R21 und R22 und ein zweites Paar in Reihe geschalteter magnetischer Detektionselemente R23 und R24. Ein Ende jedes der magnetischen Detektionselemente R21 und R23 ist mit dem Leistungsversorgungsanschluss V2 verbunden. Das andere Ende des magnetischen Detektionselements R21 ist mit einem Ende des magnetischen Detektionselements R22 und dem Ausgangsanschluss E21 verbunden. Das andere Ende des magnetischen Detektionselements R23 ist mit einem Ende des magnetischen Detektionselements R24 und dem Ausgangsanschluss E22 verbunden. Das andere Ende jedes der magnetischen Detektionselemente R22 und R24 ist mit dem Masseanschluss G2 verbunden. Eine Leistungsversorgungsspannung mit einer vorgegebenen Größe ist an den Leistungsversorgungsanschluss V2 angelegt. Der Masseanschluss G2 ist geerdet. Der Differenzdetektor 25 gibt ein Signal, das dem Potentialunterschied zwischen den Ausgangsanschlüssen E21 und E22 entspricht, als das zweite Detektionssignal S2 aus.
In der vorliegenden Ausführungsform enthält jedes der magnetischen Detektionselemente R11 bis R14 und R21 bis R24 mehrere in Reihe geschaltete Magnetowiderstandselemente (MR-Elemente). Jedes der mehreren MR-Elemente ist z. B. ein Spin-Ventil-MR-Element. Das Spin-Ventil-MR-Element enthält eine Schicht mit verankerter Magnetisierung, deren Magnetisierungsrichtung verankert ist, eine freie Schicht, die eine magnetische Schicht ist, deren Magnetisierungsrichtung sich in Abhängigkeit von der Richtung DM des Magnetfeldes MF ändert, und eine nichtmagnetische Schicht, die sich zwischen der Schicht mit verankerter Magnetisierung und der freien Schicht befindet. Das Spin-Ventil-MR-Element kann ein TMR-Element oder ein GMR-Element sein. In dem TMR-Element ist die nichtmagnetische Schicht eine Tunnelbarrierenschicht. In dem GMR-Element ist die nichtmagnetische Schicht eine nichtmagnetische leitfähige Schicht. Der Widerstand des Spin-Ventil-MR-Elements ändert sich in Abhängigkeit von dem Winkel, den die Magnetisierungsrichtung der freien Schicht bezüglich der Magnetisierungsrichtung der Schicht mit verankerter Magnetisierung bildet und weist einen minimalen Widerstand, wenn der vorhergehende Winkel 0° beträgt, und einen maximalen Widerstand, wenn der vorhergehende Winkel 180° beträgt, auf. In 3 geben die gefüllten Pfeile die Magnetisierungsrichtungen der Schichten mit verankerter Magnetisierung der MR-Elemente an, während die hohlen Pfeile die Magnetisierungsrichtungen der freien Schichten der MR-Elemente angeben.
In der ersten Detektionsschaltung 10 sind die Schichten mit verankerter Magnetisierung der MR-Elemente, die in den magnetischen Detektionselementen R11 und R14 enthalten sind, in der X-Richtung magnetisiert, während die Schichten mit verankerter Magnetisierung der MR-Elemente, die in den magnetischen Detektionselementen R12 und R13 enthalten sind, in der –X-Richtung magnetisiert sind. In diesem Fall ändert sich der Potentialunterschied zwischen den Ausgangsanschlüssen E11 und E12 in Abhängigkeit von der Stärke einer Komponente in der X-Richtung (im Folgenden die "X-Richtungskomponente") des Magnetfeldes MF. Folglich detektiert die erste Detektionsschaltung 10 die Stärke der X-Richtungskomponente des Magnetfeldes MF, wobei sie ein Signal, das die Stärke angibt, als das erste Detektionssignal S1 erzeugt. Die Stärke der X-Richtungskomponente des Magnetfelds MF weist eine Übereinstimmung mit dem zu detektierenden θ Winkel auf.
In der zweiten Detektionsschaltung 20 sind die Schichten mit verankerter Magnetisierung der MR-Elemente, die in den magnetischen Detektionselementen R21 und R24 enthalten sind, in der Y-Richtung magnetisiert, während die Schichten mit verankerter Magnetisierung der MR-Elemente, die in den magnetischen Detektionselementen R22 und R23 enthalten sind, in der –Y-Richtung magnetisiert sind. In diesem Fall ändert sich der Potentialunterschied zwischen den Ausgangsanschlüssen E21 und E22 in Abhängigkeit von der Stärke einer Komponente in der Y-Richtung (im Folgenden die "Y-Richtungskomponente") des Magnetfeldes MF. Folglich detektiert die zweite Detektionsschaltung 20 die Stärke der Y-Richtungskomponente des Magnetfeldes MF, wobei sie ein Signal, das die Stärke angibt, als das zweite Detektionssignal S2 erzeugt. Die Stärke der Y-Richtungskomponente des Magnetfelds MF weist eine Übereinstimmung mit dem zu detektierenden θ Winkel auf.
In Anbetracht der Herstellungsgenauigkeit der MR-Elemente oder anderer Faktoren können die Magnetisierungsrichtungen der Schichten mit verankerter Magnetisierung der mehreren MR-Elemente in den Detektionsschaltungen 10 und 20 etwas von jenen verschieden sein, die oben beschrieben worden sind.
Ein Beispiel der Konfiguration der magnetischen Detektionselemente wird nun bezüglich 5 beschrieben. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Abschnitt eines magnetischen Detektionselements in der in 3 gezeigten Detektionssignal-Erzeugungseinheit 2 veranschaulicht. In diesem Beispiel enthält das magnetische Detektionselement mehrere untere Elektroden 62, mehrere MR-Elemente 50 und mehrere obere Elektroden 63. Die mehreren unteren Elektroden 62 sind auf einem (nicht veranschaulichten) Substrat angeordnet. Jede der unteren Elektroden 62 weist eine lange schmale Form auf. Jede zwei unteren Elektroden 62, die in der Längsrichtung der unteren Elektroden 62 einander benachbart sind, weisen eine Lücke dazwischen auf. Wie in 5 gezeigt ist, sind die MR-Elemente 50 auf den Oberseiten der unteren Elektroden 62 in der Nähe der gegenüberliegenden Enden in der Längsrichtung bereitgestellt. Jedes der MR-Elemente 50 enthält eine freie Schicht 51, eine nichtmagnetische Schicht 52, eine Schicht 53 mit verankerter Magnetisierung und eine antiferromagnetische Schicht 54, die in dieser Reihenfolge gestapelt sind, wobei sich die freie Schicht 51 am nächsten bei der unteren Elektrode 62 befindet. Die freie Schicht 51 ist mit der unteren Elektrode 62 elektrisch verbunden. Die antiferromagnetische Schicht 54 ist aus einem antiferromagnetischen Material ausgebildet. Die antiferromagnetische Schicht 54 befindet sich mit der Schicht 53 mit verankerter Magnetisierung in einer Austauschkopplung, um die Magnetisierungsrichtung der Schicht 53 mit verankerter Magnetisierung zu verankern. Die mehreren oberen Elektroden 63 sind über den mehreren MR-Elementen 50 angeordnet. Jede der oberen Elektroden 63 weist eine lange schmale Form auf, wobei sie eine elektrische Verbindung zwischen den jeweiligen antiferromagnetischen Schichten 54 der beiden benachbarten MR-Elemente 50 herstellt, die auf zwei unteren Elektroden 62 in der Längsrichtung der unteren Elektroden 62 benachbart angeordnet sind. Bei einer derartigen Konfiguration sind die mehreren MR-Elemente 50 in dem in 5 gezeigten magnetischen Detektionselement durch die mehreren unteren Elektroden 62 und die mehreren oberen Elektroden 63 in Reihe geschaltet. Es sollte erkannt werden, dass die Schichten 51 bis 54 der MR-Elemente 50 in einer Reihenfolge gestapelt sein können, die zu der entgegengesetzt ist, die in 5 gezeigt ist.
Wenn sich der zu detektierende Winkel θ mit der vorgegebenen Periode T ändert, verändern sich sowohl das erste als auch das zweite Detektionssignal S1 und S2 mit einer Signalperiode, die gleich der vorgegebenen Periode T ist, wie vorher beschrieben worden ist. Im Idealfall sollte jedes der Detektionssignale S1 und S2 eine Signalform aufweisen, die eine sinusförmige Kurve (einschließlich einer Sinus-Signalform und einer Kosinus-Signalform) verfolgt. In Wirklichkeit sind jedoch die Signalformen des ersten und des zweiten Signals S1 und S2 manchmal aufgrund z. B. der Variationen der Magnetisierungsrichtung der Schicht 53 mit verankerter Magnetisierung des MR-Elements 50 unter dem Einfluss des Magnetfeldes MF oder durch andere Faktoren oder eines Unterschieds der Magnetisierungsrichtung der freien Schicht 51 des MR-Elements 50 von der Richtung DM des Magnetfeldes MF unter dem Einfluss einer magnetischen Anisotropie der freien Schicht 51 oder durch andere Faktoren von einer sinusförmigen Kurve verzerrt. In einem derartigen Fall enthält jedes der Detektionssignale S1 und S2 eine ideale Komponente, die sich in einer derartigen Weise, um eine ideale sinusförmige Kurve zu verfolgen, periodisch ändert, und eine Fehlerkomponente, die von der idealen Komponente verschieden ist.
Falls die Signalformen der Detektionssignale S1 und S2 von einer sinusförmigen Kurve verzerrt sind, können die folgenden beiden Arten der Fehler, ein erster Fehler und ein zweiter Fehler, in dem detektierten Winkelwert θs auftreten. Der erste und der zweite Fehler sind Fehler, die sich mit einer ersten Periode T1 bzw. einer zweiten Periode T2 ändern, wenn sich der zu detektierende Winkel θ mit einer vorgegebenen Periode T ändert. Die erste Periode T1 ist gleich der vorgegebenen Periode T, während die zweite Periode T2 gleich 1/2 der vorgegebenen Periode T ist.
Nun werden die Komponenten des Winkelsensors 1 mit Ausnahme der Detektionssignal-Erzeugungseinheit 2 bezüglich 4 beschrieben. Abgesehen von der Detektionssignal-Erzeugungseinheit 2 enthält der Winkelsensor 1 ferner eine Winkeldetektionseinheit 3. 4 ist ein funktionaler Blockschaltplan, der die Konfiguration der Winkeldetektionseinheit 3 veranschaulicht. Die Winkeldetektionseinheit 3 kann z. B. durch eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC) oder einen Mikrocomputer implementiert sein. Die Winkeldetektionseinheit 3 erzeugt den detektierten Winkelwert θs auf der Grundlage mehrerer Detektionssignale. In der vorliegenden Ausführungsform erzeugt die Winkeldetektionseinheit 3 insbesondere den detektierten Winkelwert θs auf der Grundlage des ersten und des zweiten Detektionssignals S1 und S2.
Die Winkeldetektionseinheit 3 enthält eine Signalumwandlungseinheit 32 zum Ausführen einer Umwandlungsoperation und eine Winkeloperationseinheit 33 zum Ausführen einer Winkeloperation. Die Umwandlungsoperation ist eine Operation zum Umwandeln der mehreren Detektionssignale in ein erstes Operationssignal und ein zweites Operationssignal, die bei der Winkeloperation zu verwenden sind. Die Winkeloperation ist eine Operation zum Berechnen des detektierten Winkelwerts θs unter Verwendung des ersten und des zweiten Operationssignals.
In der vorliegenden Ausführungsform enthält die Umwandlungsoperation insbesondere eine Versatzkorrekturoperation, eine Amplitudenkorrekturoperation und eine Phasenkorrekturoperation. Die Versatzkorrekturoperation ist eine Operation zum Anwenden einer Versatzkorrektur auf wenigstens eines der mehreren Detektionssignale. Die Amplitudenkorrekturoperation ist eine Operation zum Anwenden einer Amplitudenkorrektur auf wenigstens eines der mehreren Detektionssignale. Die Phasenkorrekturoperation enthält eine anfängliche Phasenkorrekturoperation und eine Normierungsoperation. Die anfängliche Phasenkorrekturoperation ist eine Operation zum Erzeugen eines ersten anfänglichen Operationssignals und eines zweiten anfänglichen Operationssignals auf der Grundlage der mehreren Detektionssignale. Die Normierungsoperation ist eine Operation zum Normieren der Amplituden des ersten anfänglichen Operationssignals und des zweiten anfänglichen Operationssignals, um das erste anfängliche Operationssignal und das zweite anfängliche Operationssignal in das erste Operationssignal bzw. das zweite Operationssignal zu verarbeiten.
Die Umwandlungsoperation enthält eine Operation unter Verwendung wenigstens einer einen Korrekturterm enthaltenden Funktion, die einen Korrekturterm zum Verringern des ersten Fehlers oder des zweiten Fehlers, der in dem detektierten Winkelwert θs auftritt, enthält. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Korrekturterm aus einem Operator, der irgendeine der vier arithmetischen Operationen repräsentiert, und einem ihm folgenden Korrekturparameter gebildet. Die Wirkung des Korrekturterms wird nun kurz beschrieben. Keine der mehreren bei der Umwandlungsoperation verwendeten Funktionen, die nicht dafür bestimmt ist, den ersten und den zweiten Fehler zu verringern, enthält irgendeinen Korrekturterm. Im Folgenden wird eine Funktion, die keinen Korrekturterm enthält, als eine Originalfunktion bezeichnet. Der Korrekturterm dient dazu, ein Signal, das durch eine Operation unter Verwendung der einen Korrekturterm enthaltenden Funktion erhalten wird, absichtlich von einem Signal, das durch eine Operation unter Verwendung der Originalfunktion erhalten wird, verschieden zu machen. Gemäß den Studien durch die Erfinder dieser Anmeldung ist festgestellt worden, dass das absichtliche Ändern eines durch eine Operation unter Verwendung irgendeiner von mehreren Originalfunktionen bei der Umwandlungsoperation erhaltenen Signals eine Änderung des ersten Fehlers oder des zweiten Fehlers verursacht. Unter Ausnutzung dieser Tatsache verringert die vorliegende Ausführungsform wenigstens einen des ersten und des zweiten Fehlers durch das Ausführen der Umwandlungsoperation, die eine Operation unter Verwendung wenigstens einer einen Korrekturterm enthaltenden Funktion enthält.
Wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion, die einen Korrekturterm zum Verringern des ersten Fehlers enthält, enthält eine Versatzkorrekturfunktion, um eine Versatzkorrektur auf wenigstens eines der Detektionssignale anzuwenden. Die Versatzkorrekturfunktion wird bei der Versatzkorrekturoperation verwendet. Wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion, die einen Korrekturterm zum Verringern des zweiten Fehlers enthält, enthält eine Amplitudenkorrekturfunktion, um eine Amplitudenkorrektur auf wenigstens eines der Detektionssignale anzuwenden, und eine Normierungsfunktion, um eine Amplitudenkorrektur auf wenigstens eines des ersten anfänglichen Operationssignals und des zweiten anfänglichen Operationssignals anzuwenden. Die Amplitudenkorrekturfunktion wird bei der Amplitudenkorrekturoperation verwendet. Die Normierungsfunktion wird bei der Normierungsoperation verwendet.
Um den ersten Fehler zu verringern, enthält die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion wenigstens eine Versatzkorrekturfunktion. In einem derartigen Fall entspricht die Versatzkorrekturoperation der Operation unter Verwendung der einen Korrekturterm enthaltenden Funktion. Um den zweiten Fehler zu verringern, enthält die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion wenigstens eine Amplitudenkorrekturfunktion und wenigstens eine Normierungsfunktion. In einem derartigen Fall entsprechen die Amplitudenkorrekturoperation und die Normierungsoperation der Operation unter Verwendung der einen Korrekturterm enthaltenden Funktion. Um sowohl den ersten Fehler als auch den zweiten Fehler zu verringern, enthält die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion wenigstens eine Versatzkorrekturfunktion, wenigstens eine Amplitudenkorrekturfunktion und wenigstens eine Normierungsfunktion. In einem derartigen Fall entsprechen die Versatzkorrekturoperation, die Amplitudenkorrekturoperation und die Normierungsoperation der Operation unter Verwendung der einen Korrekturterm enthaltenden Funktion.
In der vorliegenden Ausführungsform sind insbesondere die mehreren Detektionssignale das erste Detektionssignal S1 und das zweite Detektionssignal S2. Die Winkeldetektionseinheit 3 enthält ferner die Analog-Digital-Umwandler (im Folgenden die "A/D-Umwandler") 31A und 31B. Die Signalumwandlungseinheit 32 und die Winkeloperationseinheit 33 verwenden digitale Signale. Der A/D-Umwandler 31A wandelt das erste Detektionssignal S1 in ein digitales Signal um. Der A/D-Umwandler 31B wandelt das zweite Detektionssignal S2 in ein digitales Signal um.
In der vorliegenden Ausführungsform enthält die Signalumwandlungseinheit 32 insbesondere eine Versatzkorrektur-Operationseinheit 321, eine Amplitudenkorrektur-Operationseinheit 322 und eine Phasenkorrektur-Operationseinheit 323. Die Versatzkorrektur-Operationseinheit 321 wendet die Versatzkorrekturoperation sowohl auf das erste Detektionssignal S1, das ein durch den A/D-Umwandler 31A umgewandeltes digitales Signal ist, als auch auf das zweite Detektionssignal S2, das ein durch den A/D-Umwandler 31B umgewandeltes digitales Signal ist, an und erzeugt dadurch ein erstes versatzkorrigiertes Signal S1a, das dem ersten Detektionssignal S1 entspricht, und ein zweites versatzkorrigiertes Signal S2a, das dem zweiten Detektionssignal S2 entspricht.
Die Amplitudenkorrektur-Operationseinheit 322 wendet die Amplitudenkorrekturoperation sowohl auf das erste versatzkorrigierte Signal S1a als auch auf das zweite versatzkorrigierte Signal S2a an, um ein erstes amplitudenkorrigiertes Signal S1n, das dem ersten Detektionssignal S1 entspricht, und ein zweites amplitudenkorrigiertes Signal S2n, das dem zweiten Detektionssignal S2 entspricht, zu erzeugen.
Die Phasenkorrektur-Operationseinheit 323 enthält eine Operationseinheit 323A für eine anfängliche Phasenkorrektur und eine Normierungsoperationseinheit 323B. Die Operationseinheit 323A für eine anfängliche Phasenkorrektur führt die anfängliche Phasenkorrekturoperation auf der Grundlage des ersten und des zweiten amplitudenkorrigierten Signals S1n und S2n aus, um ein erstes anfängliches Operationssignal Sap und ein zweites anfängliches Operationssignal Sbp zu erzeugen. Die Normierungsoperationseinheit 323B führt die Normierungsoperation aus, um ein erstes Operationssignal Sa und ein zweites Operationssignal Sb zu erzeugen. Mit anderen Worten, die Normierungsoperationseinheit 323B normiert die Amplituden des ersten anfänglichen Operationssignals Sap und des zweiten anfänglichen Operationssignals Sbp, um das erste anfängliche Operationssignal Sap und das zweite anfängliche Operationssignal Sbp in das erste Operationssignal Sa bzw. das zweite Operationssignal Sb zu verarbeiten.
Nun wird auf 6 Bezug genommen, um ein Korrekturverfahren für die Verwendung mit dem Winkelsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform zu beschreiben. 6 ist ein Ablaufplan des Korrekturverfahrens für die Verwendung mit dem Winkelsensor 1. Das Korrekturverfahren enthält eine Korrekturterm-Bestimmungsprozedur S101, um den Korrekturterm zu bestimmen, der in die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion aufzunehmen ist, und eine Umwandlungsoperationsprozedur S102, um die Umwandlungsoperation durch die Anwendung des durch die Korrekturterm-Bestimmungsprozedur S101 bestimmten Korrekturterms auszuführen, um wenigstens einen des ersten Fehlers und des zweiten Fehlers zu verringern. Die Korrekturterm-Bestimmungsprozedur S101 bestimmt den Korrekturterm auf der Grundlage des ersten Fehlers und/oder des zweiten Fehlers, die in dem detektierten Winkelwert θs im Ergebnis des Ausführens einer Operation unter Verwendung wenigstens einer Funktion, die zu der einen Korrekturterm enthaltenden Funktion völlig gleich ist, mit Ausnahme, dass sie den Korrekturterm nicht enthält, anstelle der Operation unter Verwendung der wenigstens einen einen Korrekturterm enthaltenden Funktion auftreten. Die obenerwähnte Funktion, die zu der einen Korrekturterm enthaltenden Funktion völlig gleich ist, mit Ausnahme, dass sie den Korrekturterm nicht enthält, ist zu der obenerwähnten Originalfunktion völlig gleich. Die Korrekturterm-Bestimmungsprozedur S101 wird durch einen (nicht veranschaulichten) Controller außerhalb des Winkelsensors 1 vor dem Versand oder vor der Verwendung des Winkelsensors 1 ausgeführt. Die Umwandlungsoperationsprozedur S102 wird zum Zeitpunkt der Verwendung des Winkelsensors 1 ausgeführt.
Die Umwandlungsoperationsprozedur S102 wird zuerst beschrieben, während die Korrekturterm-Bestimmungsprozedur S101 später beschrieben wird. 7 ist ein Ablaufplan der Umwandlungsoperationsprozedur S102. Die Umwandlungsoperationsprozedur S102 enthält einen Versatzkorrekturschritt S111, um die Versatzkorrekturoperation auszuführen, einen Amplitudenkorrekturschritt S112, um die Amplitudenkorrekturoperation auszuführen, einen anfänglichen Phasenkorrekturschritt S113, um die anfängliche Phasenkorrekturoperation auszuführen, und einen Normierungsschritt S114, um die Normierungsoperation auszuführen. Wenigstens eine der im Schritt S111 auszuführenden Versatzkorrekturoperation, der im Schritt S112 auszuführenden Amplitudenkorrekturoperation und der im Schritt S114 auszuführenden Normierungsoperation enthält eine Operation unter Verwendung wenigstens einer einen Korrekturterm enthaltenden Funktion, die den Korrekturterm enthält, der durch die in 6 veranschaulichte Korrekturterm-Bestimmungsprozedur S101 bestimmt wird. Nun wird ein konkretes Beispiel der Umwandlungsoperationsprozedur S102 beschrieben. In dem konkreten Beispiel enthält jede der Versatzkorrekturoperation, der Amplitudenkorrekturoperation und der Normierungsoperation eine Operation unter Verwendung wenigstens einer einen Korrekturterm enthaltenden Funktion.
Zuerst wird der Versatzkorrekturschritt S111 beschrieben. Der Versatzkorrekturschritt S111 wird durch die Versatzkorrektur-Operationseinheit 321 ausgeführt. In dem Versatzkorrekturschritt S111 führt die Versatzkorrektur-Operationseinheit 321 eine Versatzkorrekturoperation unter Verwendung einer durch die folgende Gl. (1) ausgedrückten Versatzkorrekturfunktion aus, um das erste versatzkorrigierte Signal S1a zu erzeugen, das dem ersten Detektionssignal S1 entspricht. Die Versatzkorrektur-Operationseinheit 321 führt außerdem eine Versatzkorrekturoperation unter Verwendung der durch die folgende Gl. (2) ausgedrückten Versatzkorrekturfunktion aus, um das zweite versatzkorrigierte Signal S2a zu erzeugen, das dem zweiten Detektionssignal S2 entspricht. S1a = S1 – {(S1_max + S1_min)/2 – C1} (1) S2a = S2 – {(S2_max + S2_min)/2 + C2} (2)
In Gl. (1) repräsentiert S1_max den Maximalwert des ersten Detektionssignals S1, während S1_min den Minimalwert des ersten Detektionssignals S1 repräsentiert. In Gl. (2) repräsentiert S2_max den Maximalwert des zweiten Detektionssignals S2, während S2_min den Minimalwert des zweiten Detektionssignals S2 repräsentiert. Ferner sind sowohl "–C1" in Gl. (1) als auch "+C2" in Gl. (2) die Korrekturterme zum Verringern des ersten Fehlers. Sowohl C1 als auch C2 sind Korrekturparameter. C1 und C2 sind z. B. durch die folgenden Gln. (3) bzw. (4) ausgedrückt. C1 = S1_amp·α·sin(t) (3) C2 = S2_amp·α·cos(t) (4)
In Gl. (3) repräsentiert S1_amp die Amplitude des ersten Detektionssignals S1. In Gl. (4) repräsentiert S2_amp die Amplitude des zweiten Detektionssignals S2. S1_amp und S2_amp sind durch die folgenden Gln. (5) bzw. (6) ausgedrückt. S1_amp = (S1_max – S1_min)/2 (5) S2_amp = (S2_max – S2_min)/2 (6)
S1_max, S1_min, S2_max und S2_min in den Gln. (1), (2), (5) und (6) und α und t in den Gln. (3) und (4) sind Werte, die im Verlauf der Korrekturterm-Bestimmungsprozedur S101, die später beschrieben wird, bestimmt werden.
In der folgenden Beschreibung wird der Korrekturterm "–C1" als der erste Korrekturterm bezeichnet, während der Korrekturterm "+C2" als der zweite Korrekturterm bezeichnet wird. Wie später beschrieben wird, enthält der erste Fehler eine erste Komponente und eine zweite Komponente. Der erste Korrekturterm ist zum Verringern der ersten Komponente vorgesehen. Der zweite Korrekturterm ist zum Verringern der zweiten Komponente vorgesehen. Um die erste Komponente zu verringern, nimmt der Korrekturparameter C1 einen von null verschiedenen Wert an. Um die zweite Komponente zu verringern, nimmt der Korrekturparameter C2 einen von null verschiedenen Wert an.
Die durch Gl. (1) ausgedrückte Versatzkorrekturfunktion wird außerdem als die erste einen Korrekturterm enthaltende Funktion bezeichnet, während die durch Gl. (2) ausgedrückte Versatzkorrekturfunktion außerdem als die zweite einen Korrekturterm enthaltende Funktion bezeichnet wird. Wie vorher beschrieben worden ist, enthält die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion wenigstens eine Versatzkorrekturfunktion, um den ersten Fehler zu verringern. In dem konkreten Beispiel enthält die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion die erste und die zweite einen Korrekturterm enthaltende Funktion.
8 ist eine graphische Darstellung der Signalformen, die ein Beispiel der Signalformen des ersten und des zweiten Detektionssignals S1 und S2 veranschaulicht. 9 ist eine graphische Darstellung der Signalformen, die ein Beispiel der Signalformen des ersten und des zweiten versatzkorrigierten Signals S1a und S2a veranschaulicht. Die horizontalen Achsen in den 8 und 9 repräsentieren den zu detektierenden Winkel θ. Die vertikale Achse in 8 repräsentiert die Größe des ersten und des zweiten Detektionssignals S1 und S2. Die vertikale Achse in 9 repräsentiert die Größe des ersten und des zweiten versatzkorrigierten Signals S1a und S2a. Die Werte auf den vertikalen Achsen in den 8 und 9 sind in beliebigen Einheiten. In 8 repräsentiert die ausgezogene Signalform die Signalform des ersten Detektionssignals S1, während die gestrichelte Signalform die Signalform des zweiten Detektionssignals S2 repräsentiert. In 9 repräsentiert die ausgezogene Signalform die Signalform des ersten versatzkorrigierten Signals S1a, während die gestrichelte Signalform die Signalform des zweiten versatzkorrigierten Signals S2a repräsentiert.
Nun wird der Amplitudenkorrekturschritt S112 beschrieben. Der Amplitudenkorrekturschritt S112 wird durch die Amplitudenkorrektur-Operationseinheit 322 ausgeführt. In dem Amplitudenkorrekturschritt S112 führt die Amplitudenkorrektur-Operationseinheit 322 eine Amplitudenkorrekturoperation unter Verwendung einer durch die folgende Gl. (7) ausgedrückten Amplitudenkorrekturfunktion aus, um das erste amplitudenkorrigierte Signal S1n zu erzeugen, das dem ersten Detektionssignal S1 entspricht. Die Amplitudenkorrektur-Operationseinheit 322 führt außerdem eine Amplitudenkorrekturoperation unter Verwendung einer durch die folgende Gl. (8) ausgedrückten Amplitudenkorrekturfunktion aus, um das zweite amplitudenkorrigierte Signal S2n zu erzeugen, das dem zweiten Detektionssignal S2 entspricht. S1n = S1a/{S1_amp·(1 – C3)} (7) S2n = S2a/{S2_amp·(1 + C3)} (8)
Sowohl "–C3" in Gl. (7) als auch "+C3" in Gl. (8) sind Korrekturterme zum Verringern des zweiten Fehlers. C3 ist ein Korrekturparameter. C3 ist z. B. durch die folgende Gl. (9) ausgedrückt. C3 = β·sin(s) (9)
β und s in Gl. (9) sind Werte, die im Verlauf der Korrekturterm-Bestimmungsprozedur S101, die später beschrieben wird, zu bestimmen sind.
In der folgenden Beschreibung wird jeder der Korrekturterme "–C3" und "+C3" als der dritte Korrekturterm bezeichnet. Wie später beschrieben wird, enthält der zweite Fehler eine dritte Komponente und eine vierte Komponente. Die dritten Korrekturterme sind zum Verringern der dritten Komponente vorgesehen. Um die dritte Komponente zu verringern, nimmt der Korrekturparameter C3 einen von null verschiedenen Wert an.
Jede der durch die Gln. (7) und (8) ausgedrückten Amplitudenkorrekturfunktionen wird außerdem als die dritte einen Korrekturterm enthaltende Funktion bezeichnet. Wie vorher beschrieben worden ist, enthält die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion wenigstens eine Amplitudenkorrekturfunktion, um den zweiten Fehler zu verringern. In dem konkreten Beispiel enthält die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion die dritte einen Korrekturterm enthaltende Funktion.
10 ist eine graphische Darstellung der Signalformen, die ein Beispiel der Signalformen des ersten und des zweiten amplitudenkorrigierten Signals S1n und S2n veranschaulicht. In 10 repräsentiert die horizontale Achse den zu detektierenden Winkel θ, während die vertikale Achse die Größe des ersten und des zweiten amplitudenkorrigierten Signals S1n und S2n repräsentiert. Die Werte auf der vertikalen Achse sind in beliebigen Einheiten. In 10 repräsentiert die ausgezogene Signalform die Signalform des ersten amplitudenkorrigierten Signals S1n, während die gestrichelte Signalform die Signalform des zweiten amplitudenkorrigierten Signals S2n repräsentiert.
Nun wird der anfängliche Phasenkorrekturschritt S113 beschrieben. Der anfängliche Phasenkorrekturschritt S113 wird durch die Operationseinheit 323A für eine anfängliche Phasenkorrektur der Phasenkorrektur-Operationseinheit 323 ausgeführt. In dem anfänglichen Phasenkorrekturschritt S113 führt die Operationseinheit 323A für eine anfängliche Phasenkorrektur eine anfängliche Phasenkorrekturoperation unter Verwendung einer durch die folgende Gl. (10) ausgedrückten Funktion aus, um das erste anfängliche Operationssignal Sap zu erzeugen. Die Operationseinheit 323A für eine anfängliche Phasenkorrektur führt außerdem eine anfängliche Phasenkorrekturoperation unter Verwendung einer durch die folgende Gl. (11) ausgedrückten Funktion aus, um das zweite anfängliche Operationssignal Sbp zu erzeugen. Sap = S1n – S2n (10) Sbp = S1n + S2n (11)
Die Bedeutung der anfänglichen Phasenkorrekturoperation wird nun beschrieben. Wie später beschrieben wird, wird der detektierte Winkelwert θs durch die Berechnung des Arkustangens von zwei Signalen bestimmt. Es ist im Allgemeinen erforderlich, dass die beiden Signale einen Phasenunterschied von 90° aufweisen. In der vorliegenden Ausführungsform weist das erste amplitudenkorrigierte Signal S1n im Idealfall eine von einem Winkel θ abhängige Kosinus-Signalform auf, während das zweite amplitudenkorrigierte Signal S2n im Idealfall eine von dem Winkel θ abhängige Sinus-Signalform aufweist. Wenn das erste amplitudenkorrigierte Signal S1n und das zweite amplitudenkorrigierte Signal S2n die jeweiligen Sollphasen aufweisen, beträgt der Phasenunterschied zwischen dem ersten amplitudenkorrigierten Signal S1n und dem zweiten amplitudenkorrigierten Signal S2n 90°. In einem derartigen Fall kann der detektierte Winkelwert θs durch die Berechnung des Arkustangens des ersten amplitudenkorrigierten Signals S1n und des zweiten amplitudenkorrigierten Signals S2n bestimmt werden.
Falls sich jedoch die Phase wenigstens irgendeines des ersten und des zweiten amplitudenkorrigierten Signals S1n und S2n von der Sollphase unterscheidet, kann sich der Phasenunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten amplitudenkorrigierten Signal S1n und S2n im hohen Maße von 90° unterscheiden. In einem derartigen Fall ergibt sich ein Winkelfehler, falls der detektierte Winkelwert θs in der oben beschriebenen Weise unter Verwendung des ersten und des zweiten amplitudenkorrigierten Signals S1n und S2n berechnet wird.
Die anfängliche Phasenkorrekturoperation ist eine Operation zum Erzeugen des ersten anfänglichen Operationssignals Sap und des zweiten anfänglichen Operationssignals Sbp, die einen Phasenunterschied von 90° oder in der Nähe von 90° aufweisen, auf der Grundlage des ersten und des zweiten amplitudenkorrigierten Signals S1n und S2n. Bei der anfänglichen Phasenkorrekturoperation ist der Phasenunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten anfänglichen Operationssignal Sap und Sbp ungeachtet des Phasenunterschieds zwischen dem ersten und dem zweiten amplitudenkorrigierten Signal S1n und S2n 90° oder in der Nähe von 90°.
Die 11 und 12 sind erklärende graphische Darstellungen, die die Beziehung zwischen den Phasen des ersten und des zweiten amplitudenkorrigierten Signals S1n, S2n und den Phasen des ersten und des zweiten anfänglichen Operationssignals Sap, Sbp schematisch veranschaulichen. In den 11 und 12 sind das erste und das zweite amplitudenkorrigierte Signal S1n und S2n durch die Pfeile S1n bzw. S2n repräsentiert, während das erste und das zweite anfängliche Operationssignal Sap und Sbp durch die Pfeile Sap bzw. Sbp repräsentiert sind. In den 11 und 12 geben die Richtungen der Pfeile die Phasen der jeweiligen Signale an, während die Längen der Pfeile die Amplituden der jeweiligen Signale angeben. In den 11 und 12 repräsentiert der Pfeil –S2n die Phase und die Amplitude von "–S2n" in Gl. (10).
11 veranschaulicht ein Beispiel, in dem das erste und das zweite amplitudenkorrigierte Signal S1n und S2n jeweils die Sollphasen aufweisen und die gleiche Amplitude aufweisen. In einem derartigen Fall ist der Phasenunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten amplitudenkorrigierten Signal S1n und S2n 90°.
12 veranschaulicht ein Beispiel, in dem das erste und das zweite amplitudenkorrigierte Signal S1n und S2n die gleiche Amplitude aufweisen und Phasen aufweisen, die beide von den jeweiligen Sollphasen verschieden sind. In dem in 12 gezeigten Beispiel ist die Phase des ersten amplitudenkorrigierten Signals S1n um +γ von der Sollphase verschieden. Die Phase des zweiten amplitudenkorrigierten Signals S2n ist von der Sollphase um –γ verschieden. In einem derartigen Fall beträgt der Phasenunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten amplitudenkorrigierten Signal S1n und S2n 90° – 2γ.
In beiden in 11 und 12 gezeigten Beispielen beträgt der Phasenunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten anfänglichen Operationssignal Sap und Sbp 90°.
Wie in dem in 12 gezeigten Beispiel sind die Amplituden des ersten und des zweiten anfänglichen Operationssignals Sap und Sbp nicht immer die gleichen. Wenn die anfängliche Phasenkorrekturoperation ausgeführt wird, ist folglich die Normierungsoperation erforderlich, um die Amplituden des ersten und des zweiten anfänglichen Operationssignals Sap und Sbp zu normieren.
Nun wird der Normierungsschritt S114 beschrieben. Der Normierungsschritt S114 wird durch die Normierungsoperationseinheit 323B der Phasenkorrektur-Operationseinheit 323 ausgeführt. In dem Normierungsschritt S114 führt die Normierungsoperationseinheit 323B eine Normierungsoperation unter Verwendung einer durch die folgende Gl. (12) ausgedrückten Normierungsfunktion aus, um das erste Operationssignal Sa zu erzeugen. Die Normierungsoperationseinheit 323B führt außerdem eine Normierungsoperation unter Verwendung einer durch die folgende Gl. (13) ausgedrückten Normierungsfunktion aus, um das zweite Operationssignal Sb zu erzeugen. Sa = Sap/{Sap_amp·(1 – C4)} (12) Sb = Sbp/{Sbp_amp·(1 + C4)} (13)
Sowohl "–C4" in Gl. (12) als auch "+C4" in Gl. (13) sind Korrekturterme zum Verringern des zweiten Fehlers. C4 ist ein Korrekturparameter. C4 ist z. B. durch die folgende Gl. (14) ausgedrückt. C4 = β·cos(s) (14)
β und s in Gl. (14) sind die gleichen wie jene in Gl. (9). In Gl. (12) repräsentiert Sap_amp die Amplitude des ersten anfänglichen Operationssignals Sap. In Gl. (13) repräsentiert Sbp_amp die Amplitude des zweiten anfänglichen Operationssignals Sbp. Sap_amp und Sbp_amp sind durch die folgenden Gln. (15) bzw. (16) ausgedrückt. Sap_amp = (Sap_max – Sap_min)/2 (15) Sbp_amp = (Sbp_max – Sbp_min)/2 (16)
In Gl. (15) repräsentiert Sap_max den Maximalwert des ersten anfänglichen Operationssignals Sap, während Sap_min den Minimalwert des ersten anfänglichen Operationssignals Sap repräsentiert. In Gl. (16) repräsentiert Spb_max den Maximalwert des zweiten anfänglichen Operationssignals Sbp, während Sbp_min den Minimalwert des zweiten anfänglichen Operationssignals Sbp repräsentiert. Sap_max, Sap_min, Sbp_max und Sbp_min in den Gln. (15) und (16) sind Werte, die im Verlauf der Korrekturterm-Bestimmungsprozedur S101, die später beschrieben wird, bestimmt werden.
In der folgenden Beschreibung wird jeder der Korrekturterme "–C4" und "+C4" als der vierte Korrekturterm bezeichnet. Der vierte Korrekturterm ist zum Verringern der vierten Komponente vorgesehen. Um die vierte Komponente zu verringern, nimmt der Korrekturparameter C4 einen von null verschiedenen Wert an.
Jede der durch die Gln. (12) und (13) ausgedrückten Normierungsfunktionen wird außerdem als die vierte einen Korrekturterm enthaltende Funktion bezeichnet. Wie vorher beschrieben worden ist, enthält die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion wenigstens eine Normierungsfunktion, um den zweiten Fehler zu verringern. In dem konkreten Beispiel enthält die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion die vierte einen Korrekturterm enthaltende Funktion.
Wenn sich der zu detektierende Winkel θ mit einer vorgegebenen Periode ändert, enthält das erste Operationssignal Sa eine erste ideale Komponente und eine erste Fehlerkomponente, die von der ersten idealen Komponente verschieden ist, während das zweite Operationssignal Sb eine zweite ideale Komponente und eine zweite Fehlerkomponente, die von der zweiten idealen Komponente verschieden ist, enthält. Die erste ideale Komponente und die zweite ideale Komponente weisen einen Phasenunterschied von 90° oder in der Nähe von 90° auf und ändern sich periodisch in einer derartigen Weise, um eine ideale sinusförmige Kurve zu verfolgen. 13 ist eine graphische Darstellung der Signalformen, die die Signalformen des ersten und des zweiten Operationssignals Sa und Sb veranschaulicht. In 13 repräsentiert die horizontale Achse den zu detektierenden Winkel θ, während die vertikale Achse die Größe des ersten und des zweiten Operationssignals Sa und Sb repräsentiert. Die Werte auf der vertikalen Achse sind in beliebigen Einheiten. In 13 repräsentiert die ausgezogene Signalform die Signalform des ersten Operationssignals Sa, während die gestrichelte Signalform die Signalform des zweiten Operationssignals Sb repräsentiert.
Nun wird die Winkeloperation in der Winkeloperationseinheit 33 beschrieben. Die Winkeloperationseinheit 33 berechnet den detektierten Winkelwert θs unter Verwendung des ersten und des zweiten Operationssignals Sa und Sb, die durch das Ausführen des Normierungsschrittes S114 erzeugt werden. Spezifischer berechnet z. B. die Winkeloperationseinheit 33 θs aus der folgenden Gl. (17). Es wird angegeben, dass "arctan" in Gl. (17) den Arkustangens repräsentiert. θs = arctan(Sb/Sa) – ϕ (17)
In Gl. (17) repräsentiert ϕ den Phasenunterschied zwischen dem aus arctan(Sb/Sa) berechneten Winkel und dem detektierten Winkelwert θs. Wenn die erste ideale Komponente des ersten Operationssignals Sa und die zweite ideale Komponente des zweiten Operationssignals Sb die Signalformen aufweisen, wie sie in 13 gezeigt ist, ist ϕ 45°.
Falls sich θs im Bereich von 0° bis kleiner als 360° befindet, weist θs in Gl. (17) zwei Lösungen auf, deren Wert 180° verschieden ist. Welche der beiden Lösungen von θs in Gl. (17) der wahre Wert von θs ist, kann aus der Kombination der positiven und negativen Vorzeichen von Sa und Sb bestimmt werden. Die Winkeloperationseinheit 33 bestimmt θs innerhalb des Bereichs von 0° bis kleiner als 360° auf der Grundlage der Gl. (17) und der vorhergehenden Bestimmung an der Kombination der positiven und negativen Vorzeichen von Sa und Sb.
Nun wird ein Verfahren zum Berechnen des Winkelfehlers, der in dem detektierten Winkelwert θs auftritt, beschrieben. Der Winkelfehler wird durch das Symbol E bezeichnet. Die Berechnung des Winkelfehlers E wird gemäß einer Situation ausgeführt, in der die Steuereinheit den zu detektierenden Winkel θ identifizieren kann. Beispiele einer derartigen Situation enthalten, dass der Winkel θ durch einen Befehl von der Steuereinheit geändert wird und dass die Steuereinheit Informationen über den Winkel θ erhalten kann. Im Folgenden wird der durch die Steuereinheit identifizierte Winkel θ insbesondere als der Bezugswinkel θr bezeichnet. Der Winkelfehler E wird durch die folgende Gl. (18) berechnet. E = θs – θr (18)
14 ist eine graphische Darstellung der Signalformen, die ein Beispiel der Signalform des Winkelfehlers E veranschaulicht. In 14 repräsentiert die horizontale Achse den zu detektierenden Winkel θ, der gleich dem Bezugswinkel θr ist, während die vertikale Achse die Größe des Winkelfehlers E repräsentiert. 14 zeigt den Winkelfehler E, nachdem der erste und der zweite Fehler durch das Ausführen der Umwandlungsoperationsprozedur S102 verringert worden sind.
Nun wird die Korrekturterm-Bestimmungsprozedur S101 beschrieben. Die Korrekturterm-Bestimmungsprozedur S101 beginnt mit dem Ausführen einer Umwandlungsoperationsprozedur ohne die Anwendung irgendeines Korrekturterms. Eine derartige Prozedur wird im Folgenden als die Umwandlungsoperationsprozedur ohne Korrekturterm bezeichnet. Die Umwandlungsoperationsprozedur ohne Korrekturterm enthält ähnlich zu den Schritten S111 bis S114 der Umwandlungsoperationsprozedur S102 vier Schritte S211 bis S214. Die Umwandlungsoperationsprozedur ohne Korrekturterm ist in den folgenden Weisen von der Prozedur S102 verschieden. Für die Prozedur S102 enthält wenigstens eine der im Schritt S111 auszuführenden Versatzkorrekturoperation, der im Schritt S112 auszuführenden Amplitudenkorrekturoperation und der im Schritt S114 auszuführenden Normierungsoperation eine Operation unter Verwendung wenigstens einer einen Korrekturterm enthaltenden Funktion. Die Umwandlungsoperationsprozedur ohne Korrekturterm beinhaltet eine Operation unter Verwendung wenigstens einer Funktion, die zu der einen Korrekturterm enthaltenden Funktion völlig gleich ist, mit Ausnahme, dass sie den Korrekturterm nicht enthält, anstatt der Operation unter Verwendung der wenigstens einen einen Korrekturterm enthaltenden Funktion.
Nun wird ein konkretes Beispiel der Umwandlungsoperationsprozedur ohne Korrekturterm beschrieben. In diesem konkreten Beispiel enthält jede der Versatzkorrekturoperation, der Amplitudenkorrekturoperation und der Normierungsoperation eine Operation unter Verwendung wenigstens einer Funktion, die mit der einen Korrekturterm enthaltenden Funktion völlig gleich ist, mit Ausnahme, dass sie den Korrekturterm nicht enthält, anstelle der Operation unter Verwendung der wenigstens einen einen Korrekturterm enthaltenden Funktion.
Zuerst wird der Schritt S211 beschrieben. Im Schritt S211 werden das erste und das zweite Detektionssignal S1 und S2 für wenigstens eine Periode des Bezugswinkels θr, der dem Winkel θ entspricht, zuerst erhalten. Dann werden der Maximalwert S1_max und der Minimalwert S1_min des ersten Detektionssignals S1 aus der Signalform des ersten Detektionssignals S1 erhalten und werden der Maximalwert S2_max und der Minimalwert S2_min des zweiten Detektionssignals S2 aus der Signalform des zweiten Detektionssignals S2 erhalten. Anstelle der Operation unter Verwendung der ersten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion (der Versatzkorrekturfunktion), die durch Gl. (1) ausgedrückt ist, wird als Nächstes eine Operation unter Verwendung einer Funktion, die zu der ersten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion völlig gleich ist, mit Ausnahme, dass sie den ersten Korrekturterm "–C1" nicht enthält, ausgeführt, um das erste versatzkorrigierte Signal S1a, das dem ersten Detektionssignal S1 entspricht, zu erzeugen. Spezifischer wird das erste versatzkorrigierte Signal S1a durch das Ausführen einer Operation unter Verwendung einer Funktion, die durch das Ersetzen von 0 für den Korrekturparameter C1 in Gl. (1) hervorgebracht wurde, erzeugt.
Anstatt der Operation unter Verwendung der zweiten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion (der Versatzkorrekturfunktion), die durch Gl. (2) ausgedrückt ist, wird ferner eine Operation unter Verwendung einer Funktion, die zu der zweiten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion völlig gleich ist, mit Ausnahme, dass sie den zweiten Korrekturterm "+C2" nicht enthält, ausgeführt, um das zweite versatzkorrigierte Signal S2a, das dem zweiten Detektionssignal S2 entspricht, zu erzeugen. Spezifischer wird das zweite versatzkorrigierte Signal S2a durch das Ausführen einer Operation unter Verwendung einer Funktion, die durch das Ersetzen von 0 für den Korrekturparameter C2 in Gl. (2) hervorgebracht wurde, erzeugt.
Als Nächstes wird der Schritt S212 beschrieben. Im Schritt S212 wird anstelle der Operation unter Verwendung der dritten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion (der Amplitudenkorrekturfunktion), die durch Gl. (7) ausgedrückt ist, eine Operation unter Verwendung einer Funktion, die zu der dritten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion, die durch Gl. (7) ausgedrückt ist, völlig gleich ist, mit Ausnahme, dass sie den dritten Korrekturterm "–C3" nicht enthält, ausgeführt, um das erste amplitudenkorrigierte Signal S1n, das dem ersten Detektionssignal S1 entspricht, zu erzeugen. Spezifischer wird das erste amplitudenkorrigierte Signal S1n durch das Ausführen einer Operation unter Verwendung einer Funktion, die durch das Ersetzen von 0 für den Korrekturparameter C3 in Gl. (7) hervorgebracht wurde, erzeugt.
Ferner wird anstelle der Operation unter Verwendung der dritten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion (der Amplitudenkorrekturfunktion), die durch Gl. (8) ausgedrückt ist, eine Operation unter Verwendung einer Funktion, die zu der dritten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion, die durch Gl. (8) ausgedrückt ist, völlig gleich ist, mit Ausnahme, dass sie den dritten Korrekturterm "+C3" nicht enthält, ausgeführt, um das zweite amplitudenkorrigierte Signal S2n, das dem zweiten Detektionssignal S2 entspricht, zu erzeugen. Spezifischer wird das zweite amplitudenkorrigierte Signal S2n durch das Ausführen einer Operation unter Verwendung einer Funktion, die durch das Ersetzen von 0 für den Korrekturparameter C3 in Gl. (8) hervorgebracht wurde, erzeugt.
Die Einzelheiten des Schrittes S213 sind die gleichen wie jene des Schrittes S113.
Als Nächstes wird der Schritt S214 beschrieben. Im Schritt S214 werden die Schritte S211 bis S213 wiederholt ausgeführt, um das erste und das zweite anfängliche Operationssignal Sap und Sbp für wenigstens eine Periode des Bezugswinkels θr, der dem Winkel θ entspricht, zu erhalten. Als Nächstes werden der Maximalwert Sap_max und der Minimalwert Sap_min des ersten anfänglichen Operationssignals Sap aus der Signalform des ersten anfänglichen Operationssignals Sap erhalten und werden der Maximalwert Sbp_max und der Minimalwert Sbp_min des zweiten anfänglichen Operationssignals Sbp aus der Signalform des zweiten anfänglichen Operationssignals Sbp erhalten.
Anstelle der Operation unter Verwendung der vierten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion (der Normierungsfunktion), die durch Gl. (12) ausgedrückt ist, wird als Nächstes eine Operation unter Verwendung einer Funktion, die zu der vierten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion, die durch Gl. (12) ausgedrückt ist, völlig gleich ist, mit Ausnahme, dass sie den vierten Korrekturterm "–C4" nicht enthält, ausgeführt, um das erste Operationssignal Sa zu erzeugen. Spezifischer wird das erste Operationssignal Sa durch das Ausführen einer Operation unter Verwendung einer Funktion, die durch das Ersetzen von 0 für den Korrekturparameter C4 in Gl. (12) hervorgebracht wurde, erzeugt.
Ferner wird anstelle der Operation unter Verwendung der vierten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion (der Normierungsfunktion), die durch Gl. (13) ausgedrückt ist, eine Operation unter Verwendung einer Funktion, die zu der vierten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion, die durch Gl. (13) ausgedrückt ist, völlig gleich ist, mit Ausnahme, dass sie den vierten Korrekturterm "+C4" nicht enthält, ausgeführt, um das zweite Operationssignal Sb zu erzeugen. Spezifischer wird das zweite Operationssignal Sb durch das Ausführen einer Operation unter Verwendung einer Funktion, die durch das Ersetzen von 0 für den Korrekturparameter C4 in Gl. (13) hervorgebracht wurde, erzeugt.
In der Korrekturterm-Bestimmungsprozedur S101 wird dann der detektierte Winkelwert θs aus Gl. (17) unter Verwendung des ersten und des zweiten Operationssignals Sa und Sb, die im Schritt S214 erzeugt werden, berechnet. Als Nächstes wird der Winkelfehler (E) aus Gl. (18) berechnet. In der Korrekturterm-Bestimmungsprozedur S101 werden ihre Schritte wiederholt ausgeführt, um den Winkelfehler E für wenigstens eine Periode des Bezugswinkels θr, der dem Winkel θ entspricht, zu berechnen. Dann werden die ersten bis vierten Korrekturterme auf der Grundlage des Winkelfehlers E bestimmt.
Nun wird ein Verfahren zum Bestimmen der ersten bis vierten Korrekturterme bezüglich der 15 und 16 ausführlich beschrieben. Der Winkelfehler E enthält die vorhergehenden ersten und zweiten Fehler. Der erste und der zweite Fehler werden durch die Symbole E1 bzw. E2 bezeichnet. 15 ist eine erklärende graphische Darstellung, die die Signalform des ersten Fehlers E1 veranschaulicht. 16 ist eine erklärende graphische Darstellung, die die Signalform des zweiten Fehlers E2 veranschaulicht. In den 15 und 16 repräsentieren die horizontalen Achsen den zu detektierenden Winkel θ, der gleich dem Bezugswinkel θr ist. Die vertikalen Achsen in 15 und 16 repräsentieren die Größen des ersten Fehlers E1 bzw. des zweiten Fehlers E2. In den 15 und 16 sind der Winkel θ und der erste und der zweite Fehler E1 und E2 in Radiant.
Der erste Fehler E1 ist als α·cos(θ – t) definiert, während der zweite Fehler E2 als β·cos{2(θ – s/2)} definiert ist, wobei α der Amplitude des ersten Fehlers E1 entspricht, t der Phase des ersten Fehlers E1 entspricht, β der Amplitude des zweiten Fehlers E2 entspricht und s der Phase des zweiten Fehlers E2 entspricht. Die Werte von α und β sind null oder größer. In der Korrekturterm-Bestimmungsprozedur S101 werden die Schritte S211 bis S214 ausgeführt, wie oben beschrieben worden ist, um den Winkelfehler E für wenigstens eine Periode des Bezugswinkels θr zu bestimmen. Dann werden der erste Fehler E1 und der zweite Fehler E2, die in dem Winkelfehler E enthalten sind, für wenigstens eine Periode des Bezugswinkels θr bestimmt. Dies kann z. B. durch das Anwenden einer Fourier-Transformation auf den Winkelfehler E für wenigstens eine Periode erreicht werden, um α, t, β und s zu bestimmen.
In der Korrekturterm-Bestimmungsprozedur S101 werden der erste und der zweite Korrekturterm "–C1" und "+C2" auf der Grundlage der Amplitude und der Phase des ersten Fehlers E1 bestimmt. Spezifischer werden α und t bestimmt, wie oben beschrieben worden ist, wobei der Korrekturparameter C1 aus Gl. (3) unter Verwendung von α und t bestimmt wird, während der Korrekturparameter C2 aus Gl. (4) unter Verwendung von α und t bestimmt wird. Dadurch werden der erste und der zweite Korrekturterm "–C1" und "+C2" bestimmt. Falls der erste Fehler E1 nicht auftritt, dann gilt α = 0 und folglich C1 = C2 = 0.
In der Korrekturterm-Bestimmungsprozedur S101 werden die dritten Korrekturterme "–C3" und "+C3" und die vierten Korrekturterme "–C4" und "+C4" auf der Grundlage der Amplitude und der Phase des zweiten Fehlers E2 bestimmt. Spezifischer werden β und s bestimmt, wie oben beschrieben worden ist, wobei der Korrekturparameter C3 aus Gl. (9) unter Verwendung von β und s bestimmt wird, während der Korrekturparameter C4 aus Gl. (14) unter Verwendung von β und s bestimmt wird. Dadurch werden die dritten Korrekturterme "–C3" und "+C3" und die vierten Korrekturterme "–C4" und "+C4" bestimmt. Falls der zweite Fehler E2 nicht auftritt, dann gilt β = 0 und folglich C3 = C4 = 0.
Nun wird eine Beschreibung der Beziehung zwischen dem ersten Fehler E1 und dem ersten und dem zweiten Korrekturterm gegeben. Der erste Fehler E1 enthält eine erste Komponente E1a und eine zweite Komponente E1b. Die erste Komponente E1a und die zweite Komponente E1b weisen einen Phasenunterschied von 90° auf. Mit anderen Worten, der Phasenunterschied zwischen der ersten Komponente E1a und der zweiten Komponente E1b ist zu 1/4 der ersten Periode T1 äquivalent. 17 ist eine erklärende graphische Darstellung, die den ersten Fehler E1 schematisch veranschaulicht. In 17 repräsentiert die vertikale Achse die Amplitude der ersten Komponente E1a, während die horizontale Achse die Amplitude der zweiten Komponente E1b repräsentiert. In 17 ist der durch irgendwelche gegebenen α und t definierte erste Fehler E1 durch den mit E1 beschrifteten Pfeil repräsentiert. Die Länge des Pfeils E1 entspricht α, während die Richtung des Pfeils E1 t entspricht. Wie in 17 gezeigt ist, ist die Amplitude der ersten Komponente E1a α·sin(t), während die Amplitude der zweiten Komponente E1b α·cos(t) ist.
Die Amplitude der ersten Komponente E1a ändert sich in Abhängigkeit von dem Wert des Korrekturparameters C1 des ersten Korrekturterms "–C1". Folglich ist es möglich, die erste Komponente E1a des ersten Fehlers E1 durch das Einstellen des Werts des Korrekturparameters C1 in Übereinstimmung mit der Amplitude der ersten Komponente E1a zu verringern, die durch das Ausführen der oben beschriebenen Schritte S211 bis S214 bestimmt wird. Spezifischer kann die erste Komponente E1a unter Verwendung des Produkts aus der Amplitude α·sin(t) der ersten Komponente E1a und der Amplitude S1_amp des ersten Detektionssignals S1 als der Korrekturparameter C1 verringert werden, wie durch Gl. (3) gezeigt ist.
Die Amplitude der zweiten Komponente E1b ändert sich in Abhängigkeit von dem Wert des Korrekturparameters C2 des ersten Korrekturterms "+C2". Folglich ist es möglich, die zweite Komponente E1b des ersten Fehlers E1 durch das Einstellen des Werts des Korrekturparameters C2 in Übereinstimmung mit der Amplitude der zweiten Komponente E1b zu verringern, die durch das Ausführen der oben beschriebenen Schritte S211 bis S214 bestimmt wird. Spezifischer kann die zweite Komponente E1b unter Verwendung des Produkts aus der Amplitude α·cos(t) der zweiten Komponente E1b und der Amplitude S2_amp des zweiten Detektionssignals S2 als der Korrekturparameter C2 verringert werden, wie durch Gl. (4) gezeigt ist.
Als Nächstes wird die Beziehung zwischen dem zweiten Fehler E2 und dem dritten und dem vierten Korrekturterm beschrieben. Der zweite Fehler E2 enthält eine dritte Komponente E2a und eine vierte Komponente E2b. Die dritte Komponente E2a und die vierte Komponente E2b weisen einen Phasenunterschied von 45° auf. Mit anderen Worten, der Phasenunterschied zwischen der dritten Komponente E2a und der vierten Komponente E2b ist zu 1/4 der zweiten Periode T2 äquivalent. 18 ist eine erklärende graphische Darstellung, die den zweiten Fehler E2 schematisch veranschaulicht. In 18 repräsentiert die vertikale Achse die Amplitude der dritten Komponente E2a, während die horizontale Achse die Amplitude der vierten Komponente E2b repräsentiert. In 18 ist der durch irgendwelche gegebenen β und s definierte zweite Fehler E2 durch den mit E2 beschrifteten Pfeil repräsentiert. Die Länge des Pfeils E2 entspricht β, während die Richtung des Pfeils E2 s entspricht. Wie in 18 gezeigt ist, ist die Amplitude der dritten Komponente E2a β·sin(s), während die Amplitude der vierten Komponente E2b β·cos(s) ist.
Die Amplitude der dritten Komponente E2a ändert sich in Abhängigkeit von dem Wert des Korrekturparameters C3 der dritten Korrekturterme "–C3" und "+C3". Folglich ist es möglich, die dritte Komponente E2a des zweiten Fehlers E2 durch das Einstellen des Werts des Korrekturparameters C3 in Übereinstimmung mit der Amplitude der dritten Komponente E2a zu verringern, die durch das Ausführen der oben beschriebenen Schritte S211 bis S214 bestimmt wird. Spezifischer kann die dritte Komponente E2a unter Verwendung der Amplitude β·sin(s) der dritten Komponente E2a als der Korrekturparameter C3 verringert werden, wie durch Gl. (9) gezeigt ist.
Die Amplitude der vierten Komponente E2b ändert sich in Abhängigkeit von dem Wert des Korrekturparameters C4 der vierten Korrekturterme "–C4" und "+C4". Folglich ist es möglich, die vierte Komponente E2b des zweiten Fehlers E2 durch das Einstellen des Werts des Korrekturparameters C4 in Übereinstimmung mit der Amplitude der vierten Komponente E2b zu verringern, die durch das Ausführen der oben beschriebenen Schritte S211 bis S214 bestimmt wird. Spezifischer kann die vierte Komponente E2b unter Verwendung der Amplitude β·cos(s) der vierten Komponente E2b als der Korrekturparameter C4 verringert werden, wie durch Gl. (14) gezeigt ist.
Wie beschrieben worden ist, enthält gemäß dem Winkelsensor 1 und dem Korrekturverfahren für die Verwendung mit ihm in der vorliegenden Ausführungsform die Umwandlungsoperation eine Operation unter Verwendung wenigstens einer einen Korrekturterm enthaltenden Funktion, die einen Korrekturterm zum Verringern des ersten Fehlers E1 oder des zweiten Fehlers E2, der in dem detektierten Winkelwert θs auftritt, enthält. In der vorliegenden Ausführungsform ist der erste Korrekturterm "–C1" insbesondere zum Verringern der ersten Komponente E1a des ersten Fehlers E1 vorgesehen. Der zweite Korrekturterm "+C2" ist insbesondere zum Verringern der zweiten Komponente E1b des ersten Fehlers E1 vorgesehen. Die dritten Korrekturterme "–C3" und "+C3" sind zum Verringern der dritten Komponente E2a des zweiten Fehlers E2 vorgesehen. Die vierten Korrekturterme "–C4" und "+C4" sind zum Verringern der vierten Komponente E2b des zweiten Fehlers E2 vorgesehen.
Eine der Ursachen des Auftretens des ersten und des zweiten Fehlers E1 und E2 ist die Verzerrung der Signalform sowohl des ersten als auch des zweiten Detektionssignals S1 und S2. Ein vorstellbares Verfahren zum Verringern des ersten und des zweiten Fehlers E1 und E2 ist das Korrigieren des ersten und des zweiten Detektionssignals S1 und S2, um die Verzerrung der Signalformen des ersten und des zweiten Detektionssignals S1 und S2 zu verringern. Spezifischer kann z. B. eine Fourier-Transformation auf die Signalformen des ersten und des zweiten Detektionssignals S1 und S2 angewendet werden, um die in dem ersten und dem zweiten Detektionssignal S1 und S2 enthaltenen Fehlerkomponenten auf der Grundlage der Ergebnisse aufzuheben. Folglich erfordert das Verringern der Verzerrung der Signalformen des ersten und des zweiten Detektionssignals S1 und S2 komplizierte Operationen.
Im Gegensatz wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Verringerung des ersten Fehlers E1 und des zweiten Fehlers E2 anstelle des Korrigierens des ersten und des zweiten Detektionssignals S1 und S2, um die Verzerrung der Signalformen des ersten und des zweiten Detektionssignals S1 und S2 zu verringern, durch Operationen unter Verwendung der ersten bis vierten einen Korrekturterm enthaltenden Funktionen, die entsprechend die ersten bis vierten Korrekturterme enthalten, möglich gemacht. Jeder der ersten bis vierten Korrekturterme ist durch einen Operator, der irgendeine der vier arithmetischen Operationen repräsentiert, und einen ihm folgenden Korrekturparameter gebildet. Die vorliegende Ausführungsform ermöglicht folglich die Verringerung des ersten und des zweiten Fehlers E1 und E2 mit einer einfachen Operation.
In der vorliegenden Ausführungsform werden das erste und das zweite versatzkorrigierte Signal S1a und S2a aus den Gln. (1) und (2) erzeugt, von denen jede einen Korrekturterm enthält. Folglich weist in den meisten Fällen jedes der Signale S1a und S2a einen geringen Versatz auf. In der vorliegenden Ausführungsform werden das erste und das zweite amplitudenkorrigierte Signal S1n und S2n aus den Gln. (7) und (8) erzeugt, von denen jede einen Korrekturterm enthält. Folglich sind in den meisten Fällen die Amplituden des ersten und des zweiten amplitudenkorrigierten Signals S1n und S2n etwas voneinander verschieden, wobei im Ergebnis der Phasenunterschied zwischen dem ersten anfänglichen Operationssignal Sap und dem zweiten anfänglichen Operationssignal Sbp etwas von 90° abweicht. Ferner werden in der vorliegenden Ausführungsform das erste und das zweite Operationssignal Sa und Sb aus den Gln. (12) und (13) erzeugt, von denen jede einen Korrekturterm enthält. Folglich sind in den meisten Fällen die Amplituden des ersten und des zweiten Operationssignals Sa und Sb etwas voneinander verschieden. In dieser Weise wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Signal, das durch eine Operation unter Verwendung der einen Korrekturterm enthaltenden Funktion erhalten wird, absichtlich von einem Signal, das durch eine Operation unter Verwendung der Originalfunktion erhalten wird, verschieden gemacht. Dies ist von einem herkömmlichen allgemeinen Korrekturstandpunkt unvorstellbar, weil der Unterschied eine Ursache eines Winkelfehlers wird. Wie beschrieben worden ist, ermöglicht jedoch die vorliegende Ausführungsform stattdessen die Verringerung des ersten und des zweiten Fehlers E1 und E2.
[Die zweite Ausführungsform]
Nun wird ein Winkelsensorsystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung bezüglich 19 beschrieben. 19 ist eine erklärende graphische Darstellung, die die allgemeine Konfiguration des Winkelsensorsystems gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Wie in der ersten Ausführungsform ist die Einheit 4 zum Erzeugen physikalischer Informationen in der zweiten Ausführungsform eine Magnetfeld-Erzeugungseinheit zum Erzeugen eines Magnetfelds als die physikalischen Informationen. Als ein Beispiel der Magnetfeld-Erzeugungseinheit zeigt 19 einen Magneten 6, der ein oder mehrere Paare aus N- und S-Polen enthält, die in einer ringförmigen Form abwechselnd angeordnet sind. In dem in 19 gezeigten Beispiel ist die Ebene der Zeichnung der 19 eine XY-Ebene, während eine Richtung senkrecht zu der Ebene die Z-Richtung ist.
Der Winkelsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform detektiert die Richtung eines von dem äußeren Umfang des Magneten 6 erzeugten Magnetfelds. Die relative Position des Magneten 6 bezüglich des Winkelsensors 1 ändert sich in einer derartigen Weise, dass sie sich um eine Mittelachse dreht. Dies wird durch eine Drehung des Magneten 6 um eine vorgegebene Mittelachse, die zu der Z-Richtung parallel ist, in Reaktion auf eine Drehbewegung eines (nicht veranschaulichten) sich bewegenden Objekts erreicht. Die Richtung eines Magnetfeldes, die durch den Winkelsensor 1 zu detektieren ist, dreht sich bei Änderungen der relativen Position des Magneten 6 bezüglich des Winkelsensors 1 um die Mittelachse (die Z-Richtung). In dem in 19 gezeigten Beispiel dreht sich der Magnet 6 im Uhrzeigersinn, während sich die Richtung des durch den Winkelsensor 1 zu detektierenden Magnetfelds entgegen dem Uhrzeigersinn dreht.
Die Detektionssignal-Erzeugungseinheit 2 des Winkelsensors 1 kann wie in der ersten Ausführungsform eine erste Detektionsschaltung 10 und eine zweite Detektionsschaltung 20 enthalten. Die erste und die zweite Detektionsschaltung 10 und 20 befinden sich an der gleichen Position in der Drehrichtung des Magneten 6.
Der Rest der Konfiguration, der Funktion und der Wirkungen der zweiten Ausführungsform sind zu jenen der ersten Ausführungsform ähnlich.
[Die dritte Ausführungsform]
Nun wird ein Winkelsensorsystem gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung bezüglich 20 beschrieben. 20 ist eine erklärende graphische Darstellung, die eine allgemeine Konfiguration des Winkelsensorsystems gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht. Wie in der ersten Ausführungsform ist die Einheit 4 zum Erzeugen physikalischer Informationen in der dritten Ausführungsform eine Magnetfeld-Erzeugungseinheit zum Erzeugen eines Magnetfelds als die physikalischen Informationen. Als ein Beispiel der Magnetfeld-Erzeugungseinheit zeigt 20 einen Magneten 7, der mehrere Paare aus N- und S-Polen enthält, die in einer linearen Konfiguration abwechselnd angeordnet sind. In dem in 20 gezeigten Beispiel ist die Ebene der Zeichnung der 20 eine XY-Ebene, während eine Richtung senkrecht zu der Ebene die Z-Richtung ist. Die N- und S-Pole des Magneten 7 sind auf die X-Richtung ausgerichtet.
Der Winkelsensor 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform detektiert die Richtung eines vom Rand des Magneten 7 erzeugten Magnetfelds. Die relative Position des Magneten 7 bezüglich des Winkelsensors 1 ändert sich in einer linearen Weise. Dies wird durch eine lineare Bewegung entweder des Winkelsensors 1 oder des Magneten 7 in der X-Richtung in Reaktion auf die Bewegung eines (nicht veranschaulichten) sich bewegenden Objekts erreicht. Die Richtung des Magnetfelds, die durch den Winkelsensor 1 zu detektieren ist, dreht sich bei Änderungen der relativen Position des Magneten 7 bezüglich des Winkelsensors 1 um die Z-Achse.
Die Detektionssignal-Erzeugungseinheit 2 des Winkelsensors 1 kann wie in der ersten Ausführungsform eine erste Detektionsschaltung 10 und eine zweite Detektionsschaltung 20 enthalten. Die erste und die zweite Detektionsschaltung 10 und 20 befinden sich in der X-Richtung an der gleichen Position.
Der Rest der Konfiguration, der Funktion und der Wirkungen der dritten Ausführungsform sind zu jenen der ersten Ausführungsform ähnlich.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorhergehenden Ausführungsformen eingeschränkt, wobei an ihr verschiedene Modifikationen ausgeführt werden können. In der Umwandlungsoperationsprozedur S102 können z. B. der Versatzkorrekturschritt S111 und der Amplitudenkorrekturschritt S112 in einer zu der in den vorhergehenden Ausführungsformen entgegengesetzten Reihenfolge ausgeführt werden. In der Korrekturterm-Bestimmungsprozedur S101 können der Schritt S211 und der Schritt S212 in einer zu der in den vorhergehenden Ausführungsformen entgegengesetzten Reihenfolge ausgeführt werden. In einem derartigen Fall wendet die Amplitudenkorrektur-Operationseinheit 322 die Amplitudenkorrekturoperation sowohl auf das erste als auch auf das zweite Detektionssignal S1 und S2 an, um das erste und das zweite amplitudenkorrigierte Signal zu erzeugen. Die Versatzkorrektur-Operationseinheit 321 wendet die Versatzkorrekturoperation sowohl auf das erste als auch auf das zweite amplitudenkorrigierte Signal an, um das erste und das zweite versatzkorrigierte Signal zu erzeugen. Die Operationseinheit 323A für eine anfängliche Phasenkorrektur der Phasenkorrektur-Operationseinheit 323 führt die anfängliche Phasenkorrekturoperation auf der Grundlage des ersten und des zweiten versatzkorrigierten Signals aus, um das erste und das zweite anfängliche Operationssignal Sap und Sbp zu erzeugen.
Die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion kann wenigstens eine Funktion enthalten, die einen Korrekturterm enthält, um in wenigstens einem des ersten anfänglichen Operationssignals Sap, des zweiten anfänglichen Operationssignals Sbp, des ersten Operationssignals Sa und des zweiten Operationssignals Sb absichtlich einen Versatz zu erzeugen. Der Korrekturterm, der in einer derartigen wenigstens einen Funktion enthalten ist, dient dazu, den ersten Fehler E1 zu verringern.
Der in jedem Korrekturterm verwendete Operator kann ein Operator sein, der eine Multiplikation oder eine Division angibt. Ein optimaler Wert des Korrekturparameters in jedem Korrekturterm wird in Übereinstimmung mit dem Typ des Operators bestimmt.
Die vorliegende Erfindung ist nicht nur auf magnetische Winkelsensoren, sondern auf alle Typen von Winkelsensoren, einschließlich z. B. optischer Sensoren, und auf alle Typen von Winkelsensorsystemen anwendbar. In dem Fall eines Winkelsensorsystems, das einen optischen Sensor und eine optische Skala enthält, sind die physikalischen Informationen die optischen Informationen, die sich in Abhängigkeit von der relativen Position der optischen Skala bezüglich des Winkelsensors ändern. In einem derartigen Fall ist der zu detektierende Winkel z. B. ein Winkel, der die relative Position der optischen Skala bezüglich des Winkelsensors mit einer Teilung der optischen Skala als 360° repräsentiert.
In Anbetracht der obigen Lehren sind offensichtliche viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich. Folglich ist es selbstverständlich, dass die Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche und ihrer Äquivalente in anderen Ausführungsformen als den vorhergehenden am bevorzugtesten Ausführungsformen praktiziert werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2008-043183 A [0006]

Claims

Winkelsensor (1), der Folgendes umfasst: eine Detektionssignal-Erzeugungseinheit (2) zum Erzeugen mehrerer Detektionssignale, von denen jedes eine Übereinstimmung mit einem zu detektierenden Winkel aufweist; und eine Winkeldetektionseinheit (3) zum Erzeugen eines detektierten Winkelwerts auf der Grundlage der mehreren Detektionssignale, wobei der detektierte Winkelwert eine Übereinstimmung mit dem zu detektierenden Winkel aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkeldetektionseinheit (3) Folgendes umfasst: eine Signalumwandlungseinheit (32) zum Ausführen einer Umwandlungsoperation, um die mehreren Detektionssignale in ein erstes Operationssignal und ein zweites Operationssignal umzuwandeln, die bei einer Winkeloperation zu verwenden sind, um den detektierten Winkelwert zu berechnen; und eine Winkeloperationseinheit (33) zum Ausführen der Winkeloperation unter Verwendung des ersten und des zweiten Operationssignals, die Umwandlungsoperation eine Operation umfasst, die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion verwendet, die einen Korrekturterm zum Verringern eines ersten Fehlers oder eines zweiten Fehlers, der in dem detektierten Winkelwert auftritt, enthält, und der erste Fehler und der zweite Fehler Fehler sind, die sich mit einer ersten Periode bzw. einer zweiten Periode ändern, wobei, wenn sich der zu detektierende Winkel mit einer vorgegebenen Periode ändert, die erste Periode gleich der vorgegebenen Periode ist und die zweite Periode 1/2 der vorgegebenen Periode ist.
Winkelsensor nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion wenigstens eine Versatzkorrekturfunktion enthält, um eine Versatzkorrektur auf wenigstens eines der mehreren Detektionssignale anzuwenden, und der in der wenigstens einen Versatzkorrekturfunktion enthaltene Korrekturterm zum Verringern des ersten Fehlers vorgesehen ist.
Winkelsensor nach Anspruch 1, wobei die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion wenigstens eine Amplitudenkorrekturfunktion enthält, um eine Amplitudenkorrektur auf wenigstens eines der mehreren Detektionssignale anzuwenden, und der in der wenigstens einen Amplitudenkorrekturfunktion enthaltene Korrekturterm zum Verringern des zweiten Fehlers vorgesehen ist.
Winkelsensor nach Anspruch 1, wobei die Umwandlungsoperation Folgendes enthält: eine Operation zum Erzeugen eines ersten anfänglichen Operationssignals und eines zweiten anfänglichen Operationssignals auf der Grundlage der mehreren Detektionssignale; und eine Normierungsoperation zum Normieren der Amplituden des ersten anfänglichen Operationssignals und des zweiten anfänglichen Operationssignals, um das erste anfängliche Operationssignal und das zweite anfängliche Operationssignal in das erste Operationssignal bzw. das zweite Operationssignal zu verarbeiten, wenn sich der zu detektierende Winkel mit einer vorgegebenen Periode ändert, das erste Operationssignal eine erste ideale Komponente und eine erste Fehlerkomponente, die von der ersten idealen Komponente verschieden ist, enthält und das zweite Operationssignal eine zweite ideale Komponente und eine zweite Fehlerkomponente, die von der zweiten idealen Komponente verschieden ist, enthält, die erste ideale Komponente und die zweite ideale Komponente sich in einer derartigen Weise periodisch ändern, um eine ideale sinusförmige Kurve zu verfolgen, die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion wenigstens eine Normierungsfunktion enthält, die bei der Normierungsoperation zu verwenden ist, um die Amplitude wenigstens eines des ersten anfänglichen Operationssignals und des zweiten anfänglichen Operationssignals zu korrigieren, und der in der wenigstens einen Normierungsfunktion enthaltene Korrekturterm zum Verringern des zweiten Fehlers vorgesehen ist.
Winkelsensor nach Anspruch 1, wobei der erste Fehler eine erste Komponente und eine zweite Komponente enthält, die erste Komponente und die zweite Komponente einen Phasenunterschied aufweisen, der zu 1/4 der ersten Periode äquivalent ist, und die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion eine erste einen Korrekturterm enthaltende Funktion, die einen ersten Korrekturterm zum Verringern der ersten Komponente enthält, und eine zweite einen Korrekturterm enthaltende Funktion, die einen zweiten Korrekturterm zum Verringern der zweiten Komponente enthält, enthält.
Winkelsensor nach Anspruch 1, wobei der zweite Fehler eine dritte Komponente und eine vierte Komponente enthält, die dritte Komponente und die vierte Komponente einen Phasenunterschied aufweisen, der zu 1/4 der zweiten Periode äquivalent ist, und die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion eine dritte einen Korrekturterm enthaltende Funktion, die einen dritten Korrekturterm zum Verringern der dritten Komponente enthält, und eine vierte einen Korrekturterm enthaltende Funktion, die einen vierten Korrekturterm zum Verringern der vierten Komponente enthält, enthält.
Winkelsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der zu detektierende Winkel ein Winkel ist, den eine Richtung eines Magnetfeldes an einer Bezugsposition bezüglich einer Bezugsrichtung bildet.
Korrekturverfahren für die Verwendung mit einem Winkelsensor (1), wobei der Winkelsensor (1) Folgendes enthält: eine Detektionssignal-Erzeugungseinheit (2) zum Erzeugen mehrerer Detektionssignale, von denen jedes eine Übereinstimmung mit einem zu detektierenden Winkel aufweist; und eine Winkeldetektionseinheit (3) zum Erzeugen eines detektierten Winkelwerts auf der Grundlage der mehreren Detektionssignale, wobei der detektierte Winkelwert eine Übereinstimmung mit dem zu detektierenden Winkel aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkeldetektionseinheit (3) Folgendes enthält: eine Signalumwandlungseinheit (32) zum Ausführen einer Umwandlungsoperation, um die mehreren Detektionssignale in ein erstes Operationssignal und ein zweites Operationssignal umzuwandeln, die bei einer Winkeloperation zu verwenden sind, um den detektierten Winkelwert zu berechnen; und eine Winkeloperationseinheit (33) zum Ausführen der Winkeloperation unter Verwendung des ersten und des zweiten Operationssignals, die Umwandlungsoperation eine Operation umfasst, die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion verwendet, die einen Korrekturterm zum Verringern eines ersten Fehlers oder eines zweiten Fehlers, der in dem detektierten Winkelwert auftritt, enthält, und der erste Fehler und der zweite Fehler Fehler sind, die sich mit einer ersten Periode bzw. einer zweiten Periode ändern, wobei dann, wenn sich der zu detektierende Winkel mit einer vorgegebenen Periode ändert, die erste Periode gleich der vorgegebenen Periode ist und die zweite Periode 1/2 der vorgegebenen Periode ist, wobei das Korrekturverfahren Folgendes umfasst: eine Korrekturterm-Bestimmungsprozedur (S101), um den Korrekturterm zu bestimmen, der in die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion aufzunehmen ist; und eine Umwandlungsoperationsprozedur (S102), um die Umwandlungsoperation durch die Anwendung des durch die Korrekturterm-Bestimmungsprozedur (S101) bestimmten Korrekturterms auszuführen, um wenigstens einen des ersten Fehlers und des zweiten Fehlers zu verringern, wobei die Korrekturterm-Bestimmungsprozedur (S101) den Korrekturterm auf der Grundlage des ersten Fehlers und/oder des zweiten Fehlers bestimmt, die in dem detektierten Winkelwert im Ergebnis des Ausführens einer Operation unter Verwendung wenigstens einer Funktion, die zu der einen Korrekturterm enthaltenden Funktion völlig gleich ist, mit Ausnahme, dass sie den Korrekturterm nicht enthält, anstatt der Operation unter Verwendung der wenigstens einen einen Korrekturterm enthaltenden Funktion auftreten.
Korrekturverfahren nach Anspruch 8, wobei die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion wenigstens eine Versatzkorrekturfunktion enthält, um eine Versatzkorrektur auf wenigstens eines der mehreren Detektionssignale anzuwenden, und der in der wenigstens einen Versatzkorrekturfunktion enthaltene Korrekturterm zum Verringern des ersten Fehlers vorgesehen ist.
Korrekturverfahren nach Anspruch 8, wobei die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion wenigstens eine Amplitudenkorrekturfunktion enthält, um eine Amplitudenkorrektur auf wenigstens eines der mehreren Detektionssignale anzuwenden, und der in der wenigstens einen Amplitudenkorrekturfunktion enthaltene Korrekturterm zum Verringern des zweiten Fehlers vorgesehen ist.
Korrekturverfahren nach Anspruch 8, wobei die Umwandlungsoperation Folgendes enthält: eine Operation zum Erzeugen eines ersten anfänglichen Operationssignals und eines zweiten anfänglichen Operationssignals auf der Grundlage der mehreren Detektionssignale; und eine Normierungsoperation zum Normieren der Amplituden des ersten anfänglichen Operationssignals und des zweiten anfänglichen Operationssignals, um das erste anfängliche Operationssignal und das zweite anfängliche Operationssignal in das erste Operationssignal bzw. das zweite Operationssignal zu verarbeiten, wenn sich der zu detektierende Winkel mit einer vorgegebenen Periode ändert, das erste Operationssignal eine erste ideale Komponente und eine erste Fehlerkomponente, die von der ersten idealen Komponente verschieden ist, enthält und das zweite Operationssignal eine zweite ideale Komponente und eine zweite Fehlerkomponente, die von der zweiten idealen Komponente verschieden ist, enthält, sich die erste ideale Komponente und die zweite ideale Komponente in einer derartigen Weise periodisch ändern, um eine ideale sinusförmige Kurve zu verfolgen, die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion wenigstens eine Normierungsfunktion enthält, die bei der Normierungsoperation zu verwenden ist, um die Amplitude wenigstens eines des ersten anfänglichen Operationssignals und des zweiten anfänglichen Operationssignals zu korrigieren, und der in der wenigstens einen Normierungsoperation enthaltene Korrekturterm zum Verringern des zweiten Fehlers vorgesehen ist.
Korrekturverfahren nach Anspruch 8, wobei der erste Fehler eine erste Komponente und eine zweite Komponente enthält, die erste Komponente und die zweite Komponente einen Phasenunterschied aufweisen, der zu 1/4 der ersten Periode äquivalent ist, die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion eine erste einen Korrekturterm enthaltende Funktion, die einen ersten Korrekturterm zum Verringern der ersten Komponente enthält, und eine zweite einen Korrekturterm enthaltende Funktion, die einen zweiten Korrekturterm zum Verringern der zweiten Komponente enthält, enthält und die Korrekturterm-Bestimmungsprozedur (S101) den ersten und den zweiten Korrekturterm auf der Grundlage der Amplitude und der Phase des ersten Fehlers bestimmt, der in dem detektierten Winkelwert im Ergebnis des Ausführens einer Operation unter Verwendung einer Funktion, die zu der ersten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion völlig gleich ist, mit Ausnahme, dass sie den ersten Korrekturterm nicht enthält, und einer Operation unter Verwendung einer Funktion, die zu der zweiten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion völlig gleich ist, mit Ausnahme, dass sie den zweiten Korrekturterm nicht enthält, anstelle einer Operation unter Verwendung der ersten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion und einer Operation unter Verwendung der zweiten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion auftritt.
Korrekturverfahren nach Anspruch 8, wobei der zweite Fehler eine dritte Komponente und eine vierte Komponente enthält, die dritte Komponente und die vierte Komponente einen Phasenunterschied aufweisen, der zu 1/4 der zweiten Periode äquivalent ist, die wenigstens eine einen Korrekturterm enthaltende Funktion eine dritte einen Korrekturterm enthaltende Funktion, die einen dritten Korrekturterm zum Verringern der dritten Komponente enthält, und eine vierte einen Korrekturterm enthaltende Funktion, die einen vierten Korrekturterm zum Verringern der vierten Komponente enthält, enthält und die Korrekturterm-Bestimmungsprozedur (S101) den dritten und den vierten Korrekturterm auf der Grundlage der Amplitude und der Phase des zweiten Fehlers bestimmt, der in dem detektierten Winkelwert im Ergebnis des Ausführens einer Operation unter Verwendung einer Funktion, die zu der dritten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion völlig gleich ist, mit Ausnahme, dass sie den dritten Korrekturterm nicht enthält, und einer Operation unter Verwendung einer Funktion, die zu der vierten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion völlig gleich ist, mit Ausnahme, dass sie den vierten Korrekturterm nicht enthält, anstelle einer Operation unter Verwendung der dritten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion und einer Operation unter Verwendung der vierten einen Korrekturterm enthaltenden Funktion auftritt.
Korrekturverfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, wobei der zu detektierende Winkel ein Winkel ist, den eine Richtung eines Magnetfeldes an einer Bezugsposition bezüglich einer Bezugsrichtung bildet.
Winkelsensorsystem, das Folgendes umfasst: den Winkelsensor (1) nach Anspruch 1; und eine Einheit (4) zum Erzeugen physikalischer Informationen zum Erzeugen physikalischer Informationen, die eine Übereinstimmung mit dem zu detektierenden Winkel aufweisen, wobei die Detektionssignal-Erzeugungseinheit (2) konfiguriert ist, die physikalischen Informationen zu detektieren, um die mehreren Detektionssignale zu erzeugen.
Winkelsensorsystem nach Anspruch 15, wobei die Einheit (4) zum Erzeugen physikalischer Informationen eine Magnetfeld-Erzeugungseinheit zum Erzeugen eines Magnetfelds als die physikalischen Informationen ist, und der zu detektierende Winkel ein Winkel ist, den eine Richtung des Magnetfelds an einer Bezugsposition bezüglich einer Bezugsrichtung bildet.
Winkelsensorsystem nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Einheit (4) zum Erzeugen physikalischer Informationen konfiguriert ist, ihre relative Position bezüglich des Winkelsensors (1) zu ändern, so dass sich der zu detektierende Winkel ändert.
Winkelsensorsystem nach Anspruch 17, wobei sich die relative Position der Einheit (4) zum Erzeugen physikalischer Informationen bezüglich des Winkelsensors (1) in einer derartigen Weise ändert, so dass sie sich um eine Mittelachse dreht.
Winkelsensorsystem nach Anspruch 17, wobei sich die relative Position der Einheit (4) zum Erzeugen physikalischer Informationen bezüglich des Winkelsensors (1) in einer linearen Weise ändert.