DE102017202696A1

DE102017202696A1 - Verwenden einer variablen Schaltschwelle zum Bereitstellen einer Ausgabe

Info

Publication number: DE102017202696A1
Application number: DE102017202696.0A
Authority: DE
Inventors: Klaus Grambichler; Simon Hainz; Tobias Werth
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2016-02-24
Filing date: 2017-02-20
Publication date: 2017-08-31
Also published as: JP2017151104A; CN107121564A; CN107121564B; US10323962B2; JP6479068B2; US20170241812A1

Abstract

Eine Magnetschaltung kann einen Magnetsensor enthalten. Der Magnetsensor kann einen Anpassungsfaktor, der dem Berechnen einer variablen Schaltschwelle zugeordnet ist, bestimmen. Die variable Schaltschwelle kann eine konfigurierbare Schaltschwelle sein, auf der basierend der Magnetsensor Ausgaben bereitstellt, die einem Drehzahlsignal zugeordnet sind, das einer Drehung eines Zahnrads entspricht. Der Magnetsensor kann eine Ausgabe bereitstellen, die dem Drehzahlsignal zugeordnet ist, basierend auf der variablen Schaltschwelle.

Description

Hintergrund
Ein Magnetsensor kann ein Magnetfeld abfühlen, das durch ein sich drehendes Magnetrad wie z. B. ein ferromagnetisches Zahnrad produziert wird. Der Magnetsensor kann basierend auf dem abgefühlten Magnetfeld ein Signal zum Gebrauch zum Identifizieren einer Position des Magnetrads oder einer Drehgeschwindigkeit des Magnetrads ausgeben.
Kurzfassung
Gemäß einigen möglichen Implementierungen kann eine Magnetschaltung einen Magnetsensor enthalten zum: Bestimmen eines Anpassungsfaktors, der dem Berechnen einer variablen Schaltschwelle zugeordnet ist, wobei die variable Schaltschwelle eine konfigurierbare Schaltschwelle sein kann, auf der basierend der Magnetsensor Ausgaben bereitstellt, die einem Drehzahlsignal zugeordnet sind, das einer Drehung eines Zahnrads entspricht; und Bereitstellen einer Ausgabe, die dem Drehzahlsignal zugeordnet ist, basierend auf der variablen Schaltschwelle.
Gemäß einigen möglichen Implementierungen kann ein Sensor Folgendes enthalten: ein oder mehrere Abfühlelemente; und einen Prozessor zum: Bestimmen eines Anpassungsfaktors, der einer konfigurierbaren Schaltschwelle zugeordnet ist, wobei die konfigurierbare Schaltschwelle ein Schwellenwert sein kann, der dem Bereitstellen von Ausgangssignalen zugeordnet ist, die einem Signal zugeordnet sind, das einer Komponente entspricht, die durch das eine oder die mehreren Abfühlelemente detektiert wird; Bestimmen eines kleinsten Signalwerts, der dem Signal zugeordnet ist, und eines größten Signalwerts, der dem Signal zugeordnet ist; Berechnen der konfigurierbaren Schaltschwelle basierend auf dem kleinsten Signalwert, dem größten Signalwert und dem Anpassungsfaktor; und Bereitstellen eines Ausgangssignals, das dem Signal zugeordnet ist, basierend auf der konfigurierbaren Schaltschwelle.
Gemäß einigen möglichen Implementierungen kann ein Verfahren Folgendes enthalten: Identifizieren durch einen Magnetsensor eines Anpassungsfaktors, der dem Bestimmen einer variablen Schaltschwelle zugeordnet ist, wobei die variable Schaltschwelle eine konfigurierbare Schaltschwelle sein kann, die dem Bereitstellen von Ausgaben zugeordnet ist, basierend auf einem Drehzahlsignal, das einem Magnetfeld entspricht, das durch den Magnetsensor abgefühlt wird; und Bereitstellen durch den Magnetsensor einer Gruppe von Ausgaben, die dem Drehzahlsignal zugeordnet sind, basierend auf der variablen Schaltschwelle.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1A und 1B sind Diagramme einer Übersicht einer hier beschriebenen Beispielimplementierung;
Fig. ist ein Diagramm einer Beispielumgebung, in der hier beschriebene Einrichtungen implementiert sein können;
3 ist ein Diagramm von Beispielkomponenten eines Magnetsensors, der in der Beispielumgebung von 2 enthalten ist;
4 ist ein Ablaufplan eines Beispielprozesses zum Berechnen eines variablen Schaltschwellenpegels für einen Magnetsensor und Bereitstellen von Ausgaben basierend auf dem variablen Schaltschwellenpegel;
5 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels zum Vergleichen normierter Drehzahlsignale, die verschiedenen Luftspaltgrößen entsprechen, aus denen der Anpassungsfaktor identifiziert werden kann;
6 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels von Vergleichen normierter Drehzahlsignale, die verschiedenen Luftspaltgrößen entsprechen, aus denen der Anpassungsfaktor identifiziert werden kann;
7 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels, das einem Magnetsensor zugeordnet ist, der einen variablen Schaltschwellenpegel basierend auf einer Betriebsart des Magnetsensors berechnet; und
8 ist ein Diagramm einer zusätzlichen Beispielimplementierung, die sich auf den in 4 gezeigten Beispielprozess bezieht.
Ausführliche Beschreibung
Die folgende ausführliche Beschreibung von Beispielimplementierungen bezieht sich auf die begleitenden Zeichnungen. Dieselben Bezugszeichen in unterschiedlichen Zeichnungen können dieselben oder ähnliche Elemente identifizieren.
Ein Magnetsensor kann verwendet werden, um eine Drehzahl und/oder einen Drehwinkel eines sich drehenden Objekts in beispielsweise einem Kraftfahrzeug-Kontext (z. B. einer Kurbelwelle, einer Nockenwelle oder einer Achse) zu bestimmen. Der Magnetsensor kann Ausgaben basierend auf dem Abfühlen eines Magnetfelds, das an dem Magnetsensor vorhanden ist, bereitstellen. Das Magnetfeld kann durch ein Magnetrad produziert oder verzerrt werden, wie z. B. ein Zahnrad, das aus einem ferromagnetischen Material hergestellt ist, das relativ zu dem Magnetsensor positioniert ist. Als ein spezielles Beispiel kann der Magnetsensor eine erste Ausgabe (z. B. ein Signal mit einem ersten Spannungspegel, ein Signal mit einem ersten Strompegel) bereitstellen, während ein Drehzahlsignal, das der Stärke des Magnetfelds entspricht, das an dem Magnetsensor vorhanden ist, eine Schaltschwelle erfüllt (z. B. größer ist als eine spezielle Magnetfeldstärke), und kann eine zweite Ausgabe (z. B. ein Signal mit einem zweiten Spannungspegel, ein Signal mit einem zweiten Strompegel) bereitstellen, während das Drehzahlsignal die Schaltschwelle nicht erfüllt (z. B. wenn das Drehzahlsignal kleiner als oder gleich der speziellen Magnetfeldstärke ist). Typischerweise ist die Schaltschwelle eine statische Schaltschwelle, die als eine Hälfte einer Differenz zwischen einem größten Wert des Drehzahlsignals und einem kleinsten Wert des Drehzahlsignals (z. B. ein Nulldurchgang des Drehzahlsignals) konfiguriert ist. In diesem Beispiel kann der Magnetsensor zwischen der ersten Ausgabe und der zweiten Ausgabe umschalten, wenn das Drehzahlsignal die Schaltschwelle durchläuft.
Eine elektronische Steuereinheit (ECU, electronic control unit) kann die Ausgaben empfangen, die durch den Magnetsensor bereitgestellt werden, und kann basierend auf den Ausgaben die Drehzahl und/oder den Drehwinkel des Zahnrads bestimmen (z. B. zum Gebrauch zum Steuern eines oder mehrerer Systeme). Da die Drehzahl und/oder der Drehwinkel basierend auf den Ausgaben bestimmt werden und die Ausgaben basierend auf dem Drehzahlsignal, das mit der Schaltschwelle verglichen wird, bereitgestellt werden, ist es wichtig, dass der Magnetsensor das Drehzahlsignal, das der Drehung des Zahnrads entspricht, genau bestimmt (z. B. so dass die Drehzahl und/oder der Drehwinkel genau bestimmt werden können).
Herkömmlicherweise ist der Magnetsensor als ein Sensor implementiert, wie z. B. ein Differenz-Hall-Sensor, der eine Komponente des Magnetfelds in einer Richtung abfühlt, die im Allgemeinen senkrecht zu einer Richtung der Drehung des Zahnrads ist (hier als eine z-Komponente bezeichnet). In einem solchen Fall fühlt eine Gruppe von Abfühlelementen (z. B. ein erstes Abfühlelement, und ein zweites Abfühlelement) basierend auf einem Hall-Effekt die z-Komponente des Magnetfelds an einem ersten Ort (z. B. einem ersten Rand des Magnetsensors) und einem zweiten Ort (z. B. einem zweiten Rand des Magnetsensors) ab. Hier kann der Magnetsensor das Drehzahlsignal während der Drehung des sich drehenden Objekts als eine Differenz zwischen der Stärke der Magnetfeldkomponente, die durch das erste Abfühlelement abgefühlt wird, und der Stärke der Magnetfeldkomponente, die durch das zweite Abfühlelement abgefühlt wird, bestimmen (z. B. B_z-diff = B_z1 – B_z2).
Hier, wenn der Magnetsensor identifiziert, dass das Drehzahlsignal die statischen Schaltschwelle durchläuft (z. B. B_z-diff = 0 mT), kann der Magnetsensor von Bereitstellen einer ersten Ausgabe (z. B. eines Signals mit einem ersten Spannungspegel, eines Signals mit einem ersten Strompegel) zum Bereitstellen einer zweiten Ausgabe (z. B. eines Signals mit einem zweiten Spannungspegel, eines Signals mit einem zweiten Strompegel) umschalten. Die ECU kann die Drehzahl und/oder den Drehwinkel des sich drehenden Objekts basierend auf den durch den Magnetsensor bereitgestellten Ausgaben bestimmen. Insbesondere wenn der Magnetsensor die z-Komponente des Magnetfelds (wie z. B. mit dem Differenz-Hall-Sensor) abfühlt, beeinflussen Variationen eines Luftspalts (z. B. eines Abstands zwischen den Abfühlelementen und dem Zahnrad) das Drehzahlsignal nicht. Mit anderen Worten beeinflussen Variationen des Luftspalts die Position nicht, an der der Magnetsensor bestimmt, dass das Drehzahlsignal die statische Schaltschwelle durchläuft.
Es kann jedoch vorteilhaft sein, den Magnetsensor als einen magnetoresistiven Differenz-Sensor (Differenz-MR-Sensor) zu implementieren anstatt als einen Differenz-Hall-Sensor. Ein Differenz-MR-Sensor misst die Magnetoresistenz basierend auf beispielsweise einem anisotropen Magnetoresistenz-Effekt (AMR-Effekt, AMR = anisotropic magnetoresistance), einem Riesen-Magnetoresistenz-Effekt (GMR-Effekt, GMR = giant magnetoresistance), einem Tunnel-Magnetoresistenz-Effekt (TMR-Effekt, TMR = tunnel magnetoresistance) oder dergleichen. Implementieren des Magnetsensors als ein Differenz-MR-Sensor kann darin vorteilhaft sein, dass ein MR-basiertes Abfühlen verbesserte Jitter-Leistung bei einem niedrigeren Stromverbrauch im Vergleich zu Hall-basiertem Abfühlen bereitstellt.
In dem Fall des Differenz-MR-Sensors kann der Magnetsensor jedoch eine Gruppe von Abfühlelementen enthalten, die eine Komponente des Magnetfelds in einer Richtung abfühlen, die im Allgemeinen parallel zu einer Drehrichtung des Zahnrads und im Wesentlichen orthogonal zu der z-Komponente des Magnetfelds ist (hier als eine x-Komponente des Magnetfelds bezeichnet). Hier kann der Magnetsensor ein Drehzahlsignal basierend auf einer Differenz zwischen der Stärke des Magnetfelds, wie sie durch jedes aus der Gruppe von Abfühlelementen abgefühlt wird, bestimmen (z. B. B_x1 – B_x2 = B_x-diff). Wie vorstehend beschrieben kann der Magnetsensor basierend auf dem Identifizieren, dass das Drehzahlsignal die statische Schaltschwelle durchläuft (z. B. B_x-diff = 0 mT), Ausgaben bereitstellen, aus denen die ECU die Drehzahl und/oder den Drehwinkel des sich drehenden Objekts bestimmen kann. Insbesondere kann, obwohl die hier beschriebenen Implementierungen im Kontext von MR-basierten Sensoren beschrieben sind, in einigen Implementierungen ein anderer Sensortyp, der zum Abfühlen einer Komponente eines Magnetfelds imstande ist, verwendet werden, wie z. B. ein Hall-basierter Sensor, ein Sensor mit variabler Reluktanz (VR-Sensor), der basierend auf Induktion arbeitet, oder dergleichen.
Variationen des Luftspalts können jedoch das Drehzahlsignal beeinflussen, wie es durch den Differenz-MR-Sensor bestimmt wird (anders als für den Differenz-Hall-Sensor). Beispielsweise kann eine Phase eines Drehzahlsignals, das durch den Differenz-MR-Sensor für eine erste Luftspaltgröße bestimmt wird, anders sein als eine Phase eines Drehzahlsignals, das durch den Differenz-MR-Sensor für eine zweite (d. h. unterschiedliche) Luftspaltgröße bestimmt wird. Mit anderen Worten kann aufgrund der Phasenvariationen ein Durchlaufen der statischen Schaltschwelle des Drehzahlsignals, das der ersten Luftspaltgröße zugeordnet ist, anders sein als ein Durchlaufen der statischen Schaltschwelle des Drehzahlsignals, das der zweiten Luftspaltgröße zugeordnet ist. Diese Variation der Position des Durchlaufens der statischen Schaltschwelle verursacht eine Änderung in einer Ausgabeprotokollzeit und führt zu zusätzlichen Problemen wie z. B. einer Ungenauigkeit des Zündzeitpunkts (z. B. in einem Fahrzeug-Kontext).
Es kann möglich sein, eine solche Phasenvariation zu reduzieren durch spezifisches Konstruieren des Zahnrads für einen gegebenen Kontext (d. h. unterschiedliches Konstruieren des Zahnrads basierend auf dem speziellen Kontext) und/oder durch spezifisches Konstruieren eines Rückwärts-Vorspannungsmagneten für den gegebenen Kontext (z. B. unterschiedliches Konstruieren des Rückwärts-Vorspannungsmagneten basierend auf dem speziellen Kontext). Diese Lösungen können jedoch Kosten (z. B. finanzielle Kosten oder Materialkosten), eine Zeitdauer und/oder eine Komplexität, die dem Konstruieren und/oder Produzieren einer Magnetschaltung zugeordnet sind, die den Magnetsensor enthält, steigern.
Hier beschriebene Implementierungen beziehen sich auf einen Magnetsensor, der zum Bestimmen und Konfigurieren einer variablen Schaltschwelle zum Bereitstellen von Ausgaben, die einem Magnetfeld zugeordnet sind, das an dem Magnetsensor vorhanden ist, imstande sind. Das Verwenden der variablen Schaltschwelle reduziert einen Effekt (z. B. Phasenvariationen) auf ein Drehzahlsignal, der durch Variationen eines Luftspalts, der dem Magnetsensor zugeordnet ist, verursacht ist, was zu verbesserter Leistungsfähigkeit des Magnetsensors führt (z. B. im Vergleich zum Verwenden einer statischen Schaltschwelle). Die 1A und 1B sind Diagramme einer Übersicht einer hier beschriebenen Beispielimplementierung 100. Wie in dem oberen Abschnitt von 1A gezeigt ist, kann die Beispielimplementierung 100 eine Magnetschaltung enthalten, die ein Zahnrad, einen Magnetsensor, der ein erstes Abfühlelement (z. B. das Abfühlelement 1) und ein zweites Abfühlelement (z. B. das Abfühlelement 2) enthält, und einen Rückwärts-Vorspannungsmagneten, der mit dem Magnetsensor gekoppelt ist, umfasst. Für die Zwecke der Beispielimplementierung 100 ist angenommen, dass das erste Abfühlelement konfiguriert ist, eine Stärke einer x-Komponente des Magnetfelds, das an dem ersten Abfühlelement vorhanden ist, (z. B. B_x1) abzufühlen, und dass das zweite Abfühlelement konfiguriert ist, eine Stärke der x-Komponente des Magnetfelds, das an dem zweiten Abfühlelement vorhanden ist, (z. B. B_x2) abzufühlen. Wie gezeigt kann der Magnetsensor so positioniert sein, dass ein Luftspalt der Größe d_N zwischen der Gruppe von Abfühlelementen und dem Zahnrad vorhanden ist. Der Magnetsensor kann während der Drehung des Zahnrads ein Drehzahlsignal (z. B. B_x-diff) basierend auf den Stärken der x-Komponente des Magnetfelds, die durch das erste Abfühlelement und das zweite Abfühlelement abgefühlt werden, bestimmen (z. B. B_x-diff = B_x1 – B_x2).
Wie in dem unteren Abschnitt von 1A gezeigt ist, kann für eine erste Luftspaltgröße (z. B. d_N = d₁) das Drehzahlsignal eine erste spezielle Phase aufweisen, wie in Bezug auf die mit ”d₁” bezeichnete Linie in dem unteren Abschnitt von 1A gezeigt ist. Wie gezeigt kann jedoch für eine zweite Luftspaltgröße d₂ (z. B. d_N = d₂ > d₁) die Phase des Drehzahlsignals anders sein als die Phase des Drehzahlsignals, das dem Luftspalt der Größe d₁ zugeordnet ist. Beispielsweise können, wenn die Magnetschaltung einen Luftspalt der Größe d₂ aufweist, die Durchgänge durch die statische Schaltschwelle (z. B. Nulldurchgänge) des Drehzahlsignals verschoben sein, wie in Bezug auf die mit ”d₂” bezeichnete Linie in dem unteren Abschnitt von 1A gezeigt ist. Mit anderen Worten kann das Drehzahlsignal eine Phasenvariation für einen Luftspalt der Größe d₂ im Vergleich zu dem Drehzahlsignal, das der Luftspaltgröße von d₁ zugeordnet ist, enthalten.
Wie ferner in dem unteren Abschnitt von 1A gezeigt ist, kann für eine dritte Luftspaltgröße d₃ (z. B. d_N = d₃ > d₂) die Phase des Drehzahlsignals eine erhöhte Variation von der Phase, die dem Luftspalt der Größe d₁ zugeordnet ist, erfahren (z. B. im Vergleich zu der Phasenvariation, die der Luftspaltgröße d₂ zugeordnet ist). Beispielsweise können, wenn die Magnetschaltung einen Luftspalt der Größe d₃ aufweist, die Durchgänge durch die statische Schaltschwelle des Drehzahlsignals sogar weiter verschoben sein, wie in Bezug auf die mit ”d₃” bezeichnete Linie in dem unteren Abschnitt von 1A gezeigt ist. Mit anderen Worten kann das Drehzahlsignal eine Phasenvariation für einen Luftspalt der Größe d₃ enthalten im Vergleich mit sowohl dem Drehzahlsignal, das der Luftspaltgröße von d₁ zugeordnet ist, als auch dem Drehzahlsignal, das der Luftspaltgröße von d₂ zugeordnet ist. Als solches kann die Phase des Drehzahlsignals für unterschiedliche Luftspaltgrößen unterschiedlich sein. Diese Phasenvariationen können die vorstehend beschriebenen Probleme aufgrund des Verwendens der statischen Schaltschwelle verursachen. Um solche Phasenvariationen zu korrigieren, kann der Magnetsensor wie nachstehend beschrieben imstande sein, eine variable Schaltschwelle, die dem Bereitstellen von Ausgaben für die ECU zugeordnet ist, zu bestimmen und zu konfigurieren.
Für die Zwecke von 1B ist angenommen, dass der Magnetsensor Informationen speichert oder darauf zugreifen kann, die einen Anpassungsfaktor identifizieren, der dem Berechnen eines Pegels zugeordnet ist, auf den eine variable Schaltschwelle konfiguriert sein muss. Der Anpassungsfaktor (manchmal auch als k-Faktor bezeichnet und als die Variable ”k” identifiziert) kann einen Wert enthalten, der einer Schaltschwelle entspricht, für die Phasenvariationen von Drehzahlsignalen, die aus verschiedenen Luftspalten herrühren, die dem Magnetsensor zugeordnet sind, klein (z. B. im Vergleich zu anderen k-Faktoren), minimiert (z. B. ungefähr null), kleiner als ein Schwellenwert oder dergleichen sind. Beispielsweise kann der Anpassungsfaktor ein Wert (z. B. im Bereich von 0,0 bis 1,0), ein prozentualer Anteil (z. B. im Bereich von 0% bis 100%) oder dergleichen sein. Die variable Schaltschwelle kann eine konfigurierbare Schaltschwelle (z. B. auf dem Magnetsensor konfigurierbar) enthalten, an der der Magnetsensor Ausgaben basierend auf dem Drehzahlsignal bereitstellt (anstatt Ausgaben basierend auf einer statischen Schaltschwelle, wie z. B. einem Nulldurchgang, bereitzustellen).
Wie in dem oberen Abschnitt von 1B gezeigt ist, kann der Magnetsensor während der Drehung des Zahnrads eine größte Drehzahlsignalstärke (z. B. B_x-max) und eine kleinste Drehzahlsignalstärke (z. B. B_x-min) bestimmen. Wie ferner gezeigt ist, kann der Magnetsensor basierend auf k, B_x-min und B_x-max den Pegel bestimmen, auf den die variable Schaltschwelle konfiguriert werden muss (z. B. B_cal), und kann den Magnetsensor mit dem variablen Schaltschwellenpegel dementsprechend konfigurieren. Beispielsweise kann, wie in dem unteren Abschnitt von 1B gezeigt ist, der Magnetsensor den variablen Schaltschwellenpegel als eine Magnetfeldstärke berechnen, die kleiner als null ist (z. B. B_cal < 0 mT). Hier kann der Magnetsensor die variable Schaltschwelle als einen Wert gleich dem berechneten Pegel konfigurieren. Basierend auf dieser Konfiguration kann der Magnetsensor Ausgaben basierend auf der variablen Schaltschwelle (z. B. wenn B_x-diff = B_cal) anstatt auf einem Nulldurchgang des Drehzahlsignals (z. B. wenn B_x-diff = 0) bereitstellen. Aufgrund des Schaltens der Ausgaben basierend auf der variablen Schaltschwelle anstatt auf der statischen Schaltschwelle kann ein Effekt unterschiedlicher Luftspaltgrößen auf eine Phase der Drehzahlsignale für eine Vielzahl von Luftspalten reduziert sein.
Auf diese Weise kann ein Magnetsensor eine variable Schaltschwelle bestimmen und konfigurieren, die einen Effekt (z. B. Phasenvariationen) auf ein Drehzahlsignal, der durch Variationen eines Luftspalts, der dem Magnetsensor zugeordnet ist, verursacht ist, reduziert. Das kann die Leistungsfähigkeit des Magnetsensors (z. B. im Vergleich zum Verwenden einer statischen Schaltschwelle) verbessern.
Wie vorstehend angegeben sind die 1A und 1B lediglich als ein Beispiel bereitgestellt. Andere Beispiele sind möglich und können sich von dem, was mit Bezug auf die 1A und 1B beschrieben ist, unterscheiden.
Insbesondere sind, obwohl die 1A und 1B im Kontext von B_x- und B_z-Komponenten des Magnetfelds beschrieben sind, in einigen Implementierungen zu anderen Richtungen des Magnetfelds (d. h. die hier beschriebenen Techniken sind nicht auf die B_x- und B_z-Komponenten des Magnetfelds beschränkt).
2 ist ein Diagramm einer Beispielumgebung 200, in der hier beschriebene Einrichtungen implementiert sein können. Wie in 2 gezeigt ist, kann die Umgebung 200 ein Zahnrad 205, einen Magneten 210, einen Magnetsensor 215 und eine ECU 220 enthalten.
Das Zahnrad 205 kann ein Rad enthalten, das eine Gruppe von Zähnen umfasst. In einigen Implementierungen kann das Zahnrad 205 während einer Drehung ein Magnetfeld eines Magneten 210 verzerren, so dass der Magnetsensor 215 das verzerrte Magnetfeld, das dem Magneten 210 zugeordnet ist, abfühlen kann. In einigen Implementierungen kann das Zahnrad 205 ein ferromagnetisches Material enthalten und kann ein Magnetfeld produzieren. In einigen Implementierungen kann das Zahnrad 205 ein einem Objekt angebracht oder mit ihm gekoppelt sein, für das eine Drehzahl, eine Drehrichtung und/oder einer Position gemessen werden sollen, wie z. B. eine zylindrische Struktur (z. B. eine Kurbelwelle, eine Nockenwelle oder ein sich drehender Zylinder), eine Radstruktur (z. B. einem Reifen zugeordnet), eine Achse (z. B. eine Fahrzeugachse) oder dergleichen.
In einigen Implementierungen kann das Zahnrad 205 einen ersten Bereich, der eine Gruppe von Zähnen enthält, um einen ersten Abschnitt eines Umfangs eines Zahnrads 205 und einen zweiten Bereich, der keine Zähne aufweist, um einen zweiten Abschnitt des Umfangs des Zahnrads 205 enthalten. Innerhalb des ersten Bereichs kann jeder aus der Gruppe von Zähnen durch eine spezielle Breite (hier als eine Zahnlücke bezeichnet) getrennt sein, und der zweite Bereich kann eine Breite aufweisen, die größer als eine Zahnlücke ist (hier als eine Referenzzone bezeichnet). In einigen Implementierungen wie z. B. einem Kurbelwellenkontext kann das Zahnrad 205 ein symmetrisches Zahnrad enthalten, wobei Zähne des Zahnrads 205 dieselbe Breite aufweisen und Zahnlücken des Zahnrads 205 dieselbe Breite (eine andere als innerhalb der Referenzzone) aufweisen. In einigen Implementierungen wie z. B. einem Nockenwellenkontext kann das Zahnrad 205 ein asymmetrisches Zahnrad enthalten, wobei Zähne des Zahnrads 205 variierende Breiten aufweisen und/oder Zahnlücken des Zahnrads 205 variierende Breiten aufweisen (z. B. ohne eine Referenzzone).
Der Magnet 210 kann einen Magneten enthalten, der ein Magnetfeld produziert, das durch den Magnetsensor 215 abgefühlt werden kann. In einigen Implementierungen kann der Magnet 210 so positioniert sein, dass das Magnetfeld, das durch den Magneten 210 produziert wird, durch das Zahnrad 205 verzerrt wird. Zusätzlich oder alternativ kann der Magnet 210 einen Rückwärts-Vorspannungsmagneten enthalten und/oder kann neben dem Magnetsensor 215 positioniert, in ihm enthalten und/oder an ihm angebracht sein.
Der Magnetsensor 215 kann ein Gehäuse enthalten, das einer oder mehreren Komponenten eines Sensors, wie z. B. eines magnetoresistiven Sensors (MR-Sensor) zugeordnet ist. In einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 215 mit der ECU 220 verbunden sein, so dass der Magnetsensor 215 Ausgaben, die dem Zahnrad 205 zugeordnet sind, zu der ECU 220 über eine oder mehrere Übertragungsschnittstellen (z. B. eine Spannungsschnittstelle oder eine Stromschnittstelle) und/oder über einen oder mehrere Ausgangsanschlüsse bereitstellen kann. In einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 215 einen Dreileitersensor (der z. B. einen Ausgangsanschluss enthält), einen Vierleitersensor (der z. B. zwei Ausgangsanschlüsse enthält) oder dergleichen enthalten. Zusätzliche Einzelheiten, die den Magnetsensor 215 betreffen, sind nachstehend mit Bezug auf 3 beschrieben.
Die ECU 220 kann eine Vorrichtung enthalten, die dem Steuern eines oder mehrerer elektrischer Systeme und/oder elektrischer Teilsystem, wie z. B. eines oder mehrerer elektrischer Systeme und/oder eines elektrischen Teilsystems, die in einem Kraftfahrzeug enthalten sind, zugeordnet sind. Beispielsweise kann die ECU 220 ein elektronisches/Kraftmaschinensteuerungsmodul (ECM, electronic/engine control module), ein Kraftverstärkungssteuerungsmodul (PCM, powergain control module), ein Getriebesteuerungsmodul (TCM, transmission control module), ein Bremsensteuerungsmodul (BCM, brake control module, oder EBCM), ein zentrales Steuerungsmodul (CCM, central control module), ein zentrales Zeitmodul (CTM, central timing module), ein allgemeines Elektronikmodul (GEM, general electronic module), ein Karosseriesteuerungsmodul (BCM, body control module), ein Aufhängungssteuerungsmodul (SCM, suspension control module) oder dergleichen enthalten.
In einigen Implementierungen kann die ECU 220 mit dem Magnetsensor 215 verbunden sein, so dass die ECU 220 Ausgaben, die der Drehung des Zahnrads 205 zugeordnet sind, über eine oder mehrere Übertragungsschnittstellen und/oder über eine oder mehrere Ausgabeschnittstellen empfangen kann. In einigen Implementierungen kann die ECU 220 zum Kalibrieren, Steuern, Anpassen und dergleichen des einen oder der mehreren elektrischen Systeme und/oder elektrischen Teilsysteme basierend auf den Informationen, die durch den Magnetsensor 215 übertragen werden, imstande sein.
In einigen Implementierungen können ein oder mehrere Elemente der Umgebung 200 in einer Magnetschaltung enthalten sein. Beispielsweise kann die Magnetschaltung den Magnetsensor 215; den Magnetsensor 215 und das Zahnrad 205; den Magnetsensor 215, das Zahnrad 205 und den Magneten 210 oder dergleichen enthalten.
Die Anzahl und die Anordnung der in 2 gezeigten Einrichtungen sind als ein Beispiel bereitgestellt. In der Praxis können zusätzliche Einrichtungen, weniger Einrichtungen, andere Einrichtungen oder anders angeordnete Einrichtungen als die in 2 gezeigten vorhanden sein. Darüber hinaus können die in 2 gezeigten zwei oder mehr Einrichtungen innerhalb einer einzigen Einrichtung implementiert sein, oder eine einzige Einrichtung, die in 2 gezeigt ist, kann als mehrere, verteilte Einrichtungen implementiert sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine Gruppe von Einrichtungen (z. B. eine oder mehrere Einrichtungen) der Umgebung 200 eine oder mehrere Funktionen ausführen, die so beschrieben sind, dass sie durch eine weitere Gruppe von Einrichtungen der Umgebung 200 ausgeführt werden.
3 ist ein Diagramm von Beispielkomponenten eines Magnetsensors 215, der in der Beispielumgebung 200 von 2 enthalten ist. Wie gezeigt kann der Magnetsensor 215 eine Gruppe von Abfühlelementen 310, einen Analog/Digital-Umsetzer (ADC, analog-to-digital convertor) 320, einen digitalen Signalprozessor (DSP) 330, eine optionale Speicherkomponente 340 und eine digitale Schnittstelle 350 enthalten.
Das Abfühlelement 310 kann eine oder mehrere Einrichtungen zum Abfühlen einer Amplitude einer Komponente eines Magnetfelds, das an dem Magnetsensor 215 vorhanden ist (z. B. des Magnetfelds, das durch den Magneten 210 erzeugt wird) enthalten. Beispielsweise kann das Abfühlelement 310 ein MR-Abfühlelement enthalten, das zum Abfühlen einer tangentialen Komponente eines Magnetfelds, das dem Zahnrad 205 zugeordnet ist, imstande ist. Als ein spezielles Beispiel kann das Abfühlelement 310 ein magnetoresistives Material (z. B. Nickeleisen (NiFe)) enthalten, wobei der elektrische Widerstand des magnetoresistiven Materials von einer Stärke und/oder einer Richtung des Magnetfelds, das an dem magnetoresistiven Material vorhanden ist, abhängen kann. Hier kann das Abfühlelement 310 die Magnetoresistenz basierend auf einem AMR-Effekt, einem GMR-Effekt, einem TMR-Effekt oder dergleichen messen. In einigen Implementierungen kann das Abfühlelement 310 ein analoges Signal, das dem externen Magnetfeld entspricht, für den ADC 320 bereitstellen.
Der ADC 320 kann einen Analog/Digital-Umsetzer enthalten, der ein analoges Signal aus dem einen oder den mehreren Abfühlelementen 310 in ein digitales Signal umsetzt. Beispielsweise kann der ADC 320 analoge Signale, die aus dem einen oder den mehreren Abfühlelementen 310 empfangen werden, in digitale Signale umsetzen, die durch den DSP 330 verarbeitet werden sollen. Der ADC 320 kann die digitalen Signale für den DSP 300 bereitstellen. In einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 215 einen oder mehrere ADCs 320 enthalten.
Der DSP 330 kann eine Verarbeitungsvorrichtung für digitale Signale oder eine Ansammlung von Verarbeitungsvorrichtungen für digitale Signale enthalten. In einigen Implementierungen kann der DSP 330 digitale Signale von dem ADC 320 empfangen und kann die digitalen Signale verarbeiten, um Ausgangssignale zu bilden (die z. B. für die ECU 220 wie in den 2A und 2B gezeigt bestimmt sind), wie z. B. Ausgangssignale, die dem Bestimmen des Drehwinkels des Magneten 210, der sich mit einem drehbaren Objekt dreht, zugeordnet sind.
Die optionale Speicherkomponente 340 kann einen Festwertspeicher (ROM), einen EEPROM, einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und/oder einen anderen Typ einer dynamischen oder statischen Speichervorrichtung (z. B. einen Flash-Speicher, einen Magnetspeicher oder einen optischen Speicher) enthalten, der Informationen und/oder Anweisungen zum Gebrauch durch den Magnetsensor 215 speichert. In einigen Implementierungen kann die optionale Speicherkomponente 340 Informationen speichern, die der durch den DSP 330 ausgeführten Verarbeitung zugeordnet sind. Zusätzlich oder alternativ kann die optionale Speicherkomponente 340 Konfigurationswerte (z. B. einen variablen Schaltschwellenwert) oder Parameter für Abfühlelemente 310 und/oder Informationen für eine oder mehrere Komponenten des Magnetsensors 215 wie z. B. den ADC 320 oder die digitale Schnittstelle 350 speichern.
Die digitale Schnittstelle 350 kann eine Schnittstelle enthalten, über die der Magnetsensor 215 Informationen von einer anderen Vorrichtung wie z. B. der ECU 220 empfangen und/oder für die bereitstellen kann. Beispielsweise kann die digitale Schnittstelle die Ausgaben, die durch den DSP 330 für die ECU 220 bestimmt sind, in der Form einer Ausgangsspannung oder eines Ausgangsstroms oder dergleichen bereitstellen. In einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 215 eine Gruppe von digitalen Schnittstellen enthalten, wobei eine oder mehrere digitale Schnittstellen in der Gruppe digitaler Schnittstellen einem oder mehreren Ausgangsanschlüssen des Magnetsensors 215 zugeordnet sein können.
Die Anzahl und die Anordnung der in 3 gezeigten Komponenten sind als ein Beispiel bereitgestellt. In der Praxis kann der Magnetsensor 215 zusätzliche Komponenten, weniger Komponenten, andere Komponenten oder anders angeordnete Komponenten als die in 3 gezeigten enthalten. Zusätzlich oder alternativ kann eine Gruppe von Komponenten (z. B. eine oder mehrere Komponenten) des Magnetsensors 215 eine oder mehrere Funktionen ausführen, wie sie als durch eine weitere Gruppe von Komponenten des Magnetsensors 215 ausgeführt beschrieben sind.
4 ist ein Ablaufplan eines Beispielprozesses 400 zum Berechnen eines variablen Schaltschwellenpegels für einen Magnetsensor und Bereitstellen von Ausgaben basierend auf dem variablen Schaltschwellenpegel.
Wie in 4 ferner gezeigt ist, kann der Prozess 400 Bestimmen eines Anpassungsfaktors, der einem Magnetsensor zugeordnet ist, enthalten (Block 410). Beispielsweise kann der Magnetsensor 215 einen Anpassungsfaktor bestimmen. In einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 215 einen Anpassungsfaktor für den Magnetsensor 215 bestimmen.
Wie vorstehend beschrieben kann der Anpassungsfaktor einen Wert enthalten, der einer Schaltschwelle entspricht, für die Phasenvariationen in Drehzahlsignalen, die von verschiedenen Luftspalten herrühren, die dem Magnetsensor 215 zugeordnet sind, klein (z. B. in Bezug auf Phasenvariationen, die anderen k-Faktoren zugeordnet sind), minimiert (z. B. ungefähr null), kleiner als ein Schwellenwert oder dergleichen sind. Beispielsweise kann der Anpassungsfaktor ein Wert im Bereich von 0,0 bis 1,0, ein prozentualer Anteil im Bereich von 0% bis 100% oder dergleichen sein. In einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 215 den Pegel, an dem die variable Schaltschwelle konfiguriert sein muss, basierend auf dem Anpassungsfaktor bestimmen, wie nachstehend beschrieben.
In einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 215 den Anpassungsfaktor basierend auf Informationen, die durch den Magnetsensor 215 gespeichert oder für ihn zugreifbar sind, bestimmen. Beispielsweise kann der Magnetsensor 215 Informationen empfangen (z. B. während der Produktion des Magnetsensors 215, von einer weiteren Vorrichtung, basierend auf Anwendereingabe usw.), die den Anpassungsfaktor identifizieren, und kann die Informationen, die den Anpassungsfaktor identifizieren, dementsprechend speichern. In einigen Implementierungen kann der Anpassungsfaktor, der in dem Magnetsensor 215 gespeichert oder für ihn zugreifbar ist, während der Herstellung, der Prüfung und/oder der Produktion des Magnetsensors 215 bestimmt und/oder identifiziert werden. Beispielsweise kann die Leistungsfähigkeit einer Magnetschaltung (die z. B. den Magnetsensor 215 enthält) für eine Vielzahl von Luftspaltgrößen geprüft und/oder simuliert werden, und der Anpassungsfaktor kann identifiziert werden, wie nachstehend beschrieben.
5 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels 500 zum Vergleichen normierter Drehzahlsignale, die verschiedenen Luftspaltgrößen entsprechen, aus denen der Anpassungsfaktor identifiziert werden kann. Wie in 5 gezeigt ist, kann eine Gruppe von Drehzahlsignalen für verschiedene Luftspalte (z. B. im Bereich von d₁ bis d₇) für eine spezielle Magnetschaltung (die z. B. den Magnetsensor 215, das Zahnrad 205 mit einer speziellen Radgeometrie, und einen speziellen Magneten 210 enthält) bestimmt werden (z. B. über Prüfen oder Simulation). Wie gezeigt kann für jede Luftspaltgröße das Drehzahlsignal, das jeder Luftspaltgröße entspricht, normiert werden, so dass das Drehzahlsignal im Bereich von etwa 0% (z. B. 0,0), das einen normierten kleinsten Wert des Drehzahlsignals, das durch den Magnetsensor 215 bestimmt wird, repräsentiert, bis etwa 100% (z. 1,0), das einen normierten größten Wert des Drehzahlsignals, das durch den Magnetsensor 215 bestimmt wird, repräsentiert, ist.
In dem in 5 gezeigten Beispiel ist angenommen, dass die Drehzahlsignale normiert worden sind, so dass die typischen statischen Schaltschwellen (z. B. die Hälfte einer Differenz zwischen dem größten Drehzahlsignalwert und dem kleinsten Drehzahlsignalwert) für verschiedene Drehzahlsignale einen normierten Wert von 50% (z. B. 0,5) aufweisen. Die normierte statische Schaltschwelle ist in 5 durch die gestrichelte Linie identifiziert. Wie in 5 dargestellt und konsistent mit der vorstehenden Beschreibung weisen die Drehzahlsignale jedoch inkonsistente (d. h. unterschiedliche) Werte an der normierten statischen Schaltschwelle auf. Mit anderen Worten falls der Magnetsensor 215 die statische Schaltschwelle (z. B. einen Drehzahlsignalwert, der einem normierten Wert von 0,5 entspricht) als die Schaltschwelle verwenden müsste, würden Phasenvariationen zwischen den Drehzahlsignalen für die verschiedenen Luftspaltgrößen existieren.
In diesem Beispiel kann der Anpassungsfaktor basierend auf den normierten Drehzahlsignalen identifiziert werden, um solche Phasenvariationen zu reduzieren. Beispielsweise weisen, wie in 5 durch die Kreissymbole dargestellt, bei einem normierten Drehzahlsignalwert von ungefähr 0,7 die Drehzahlsignale einen relativ konsistenten Wert über die verschiedenen Luftspalte auf. Mit anderen Worten kann in dem in 5 gezeigten Beispiel ein Anpassungsfaktor von 0,7 dazu dienen, Phasenvariationen zwischen den Drehzahlsignalen für die verschiedenen Luftspaltgrößen zu reduzieren und/oder zu minimieren. In diesem Fall kann der Magnetsensor 215 mit einem Anpassungsfaktor von 0,7 konfiguriert sein. In einigen Implementierungen kann der Anpassungsfaktor ausgewählt sein, um Phasenvariationen zu reduzieren, wie in dem vorstehenden Beispiel beschrieben.
Zusätzlich oder alternativ kann der Anpassungsfaktor basierend auf anderen Kriterien ausgewählt werden, z. B. um die Robustheit gegen den Magnetsensor 215 zu verbessern, der unerwünschte und/oder fehlerhafte Ausgaben bereitstellt. 6 ist eine graphische Darstellung 600 eines Beispiels von Vergleichen normierter Drehzahlsignale, die verschiedenen Luftspaltgrößen entsprechen, aus denen der Anpassungsfaktor identifiziert werden kann. Wie in 6 gezeigt ist, kann eine Gruppe von Drehzahlsignalen für verschiedene Luftspalte (z. B. im Bereich von d₁ bis d₅) für eine spezielle Magnetschaltung (die z. B. den Magnetsensor 215, das Zahnrad 205 mit einer speziellen Radgeometrie, und einen speziellen Magneten 210 enthält) bestimmt werden. Wie gezeigt kann für jede Luftspaltgröße das Drehzahlsignal, das jeder Luftspaltgröße entspricht, normiert sein, so dass das Drehzahlsignal im Bereich von etwa –100% (z. B. 0,0), das einen normierten kleinsten Wert des Drehzahlsignals repräsentiert, der durch den Magnetsensor 215 bestimmt wird, bis etwa 100% (z. 1,0), das einen normierten größten Wert des Drehzahlsignals repräsentiert, das durch den Magnetsensor 215 bestimmt wird, ist.
In dem in 6 gezeigten Beispiel ist angenommen, dass die Drehzahlsignale normiert worden sind, so dass die typische statische Schaltschwelle der verschiedenen Drehzahlsignale einen normierten Wert von 0% (z. B. die Hälfte der Differenz zwischen dem normierten kleinsten Drehzahlsignal und dem normierten größten Drehzahlsignal) aufweist. Insbesondere kann in diesem Beispiel das Verwenden der typischen statischen Schaltschwelle (z. B. bei 0%, was 0,5 entspricht) nicht zu signifikanten Phasenvariationen für die verschiedenen Luftspaltgrößen führen. Das Verwenden von Nulldurchgängen kann jedoch zu unerwünschtem Schalten (z. B. zwischen ungefähr 140° und 145° während einer Drehung) führen, wenn der Luftspalt, der dem Magnetsensor 215 zugeordnet ist, von der Größe d₁ ist. Der Bereich, der dem unerwünschten Schalten zugeordnet ist, kann beispielsweise eine Referenzzone des Zahnrads 205 sein.
Wie in 6 gezeigt ist, weisen für einen normierten Drehzahlsignalwert von ungefähr –20% (z. B. 0,4) die Drehzahlsignale einen relativ konsistenten Wert über die verschiedenen Luftspalte auf, und die Wahrscheinlichkeit für unerwünschtes Schalten ist signifikant reduziert. Mit anderen Worten kann in dem in 6 gezeigten Beispiel ein Anpassungsfaktor von 0,4 dazu dienen, unerwünschtes Schalten zu reduzieren und/oder zu minimieren, während die Phasenvariationen zwischen den Drehzahlsignalen für die verschiedenen Luftspaltgrößen relativ unerheblich gehalten werden. In diesem Fall kann der Magnetsensor 215 mit einem Anpassungsfaktor von 0,4 konfiguriert sein.
Unter erneuter Bezugnahme auf 4 kann der Prozess 400 ferner Bestimmen eines kleinsten Drehzahlsignalwerts und eines größten Drehzahlsignalwerts, die dem Magnetsensor zugeordnet sind, enthalten (Block 420). Beispielsweise kann der Magnetsensor 215 einen kleinsten Drehzahlsignalwert und einen größten Drehzahlsignalwert, die dem Magnetsensor 215 zugeordnet sind, bestimmen. In einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 215 den kleinsten Drehzahlsignalwert und den größten Drehzahlsignalwert während einer oder mehrerer Drehungen des Zahnrads 205 bestimmen.
Der kleinste Drehzahlsignalwert (z. B. B_x-min) kann eine kleinste Stärke des Drehzahlsignals enthalten, das der x-Komponente des Magnetfelds zugeordnet ist, bestimmt durch den Magnetsensor 215, während einer Drehung des Zahnrads 205. Ähnlich kann der größte Drehzahlsignalwert (z. B. B_x-max) eine größte Stärke des Drehzahlsignals enthalten, das der x-Komponente des Magnetfelds zugeordnet ist, bestimmt durch den Magnetsensor 215, während der Drehung des Zahnrads 205. In einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 215 einen Pegel, an dem eine variable Schaltschwelle konfiguriert sein muss (hier als ein variabler Schaltschwellenpegel bezeichnet), basierend auf dem kleinsten Drehzahlsignalwert und dem größten Drehzahlsignalwert berechnen, wie nachstehend beschrieben.
Wie in 4 ferner gezeigt ist, kann der Prozess 400 Berechnen eines variablen Schaltschwellenpegels basierend auf dem kleinsten Drehzahlsignalwert, dem größten Drehzahlsignalwert und dem Anpassungsfaktor enthalten (Block 430). Beispielsweise kann der Magnetsensor 215 den variablen Schaltschwellenpegel basierend auf dem kleinsten Drehzahlsignalwert, dem größten Drehzahlsignalwert und dem Anpassungsfaktor berechnen. In einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 215 den variablen Schaltschwellenpegel berechnen, nachdem der Magnetsensor 215 den Anpassungsfaktor bestimmt hat. Zusätzlich oder alternativ kann der Magnetsensor 215 den variablen Schaltschwellenpegel berechnen, wenn der Magnetsensor 215 den kleinsten Drehzahlsignalwert und den größten Drehzahlsignalwert bestimmt.
In einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 215 den variablen Schaltschwellenpegel basierend auf dem Anpassungsfaktor (z. B. k), dem kleinsten Drehzahlsignalwert (z. B. B_x-min) und dem größten Drehzahlsignalwert (z. B. B_x-max) bestimmen. Beispielsweise kann der Magnetsensor 215 den variablen Schaltschwellenpegel unter Verwendung der folgenden Formel bestimmen: B_cal = B_x-min + (B_x-max – B_x-min) × k wobei B_cal den variablen Schaltschwellenpegel repräsentiert und k den Anpassungsfaktor repräsentiert. Als solcher kann der variable Schaltschwellenpegel (z. B. B_cal) einen Drehzahlsignalwert (z. B. mit Einheiten in mT), der zwischen B_x-min und B_x-max ist, enthalten. In einigen Implementierungen kann der variable Schaltschwellenpegel ein positiver Wert, ein negativer Wert oder ein Wert gleich null sein.
In einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 215 die variable Schaltschwelle auf andere Weise und/oder basierend auf anderen Informationen berechnen. Beispielsweise kann in einigen Implementierungen der Magnetsensor 215 den variablen Schaltschwellenpegel basierend auf einem oder mehreren Informationselementen, die dem Magnetsensor 215 und/oder der Magnetschaltung, die den Magnetsensor 215 enthält, zugeordnet sind, berechnen, wie z. B. einem mittleren Minimum des Drehzahlsignals (das z. B. mehreren Drehungen des Zahnrads 205 zugeordnet ist), einem mittleren Maximum des Drehzahlsignals (das z. B. mehrere Drehungen des Zahnrads 205 zugeordnet ist), einer Länge eines oder mehrerer Zähne und/oder Kerben des Zahnrads 205, einem Zahn/Kerben-Verhältnis, das dem Zahnrad 205 zugeordnet ist, oder dergleichen.
Wie vorstehend beschrieben kann der variable Schaltschwellenpegel verwendet werden, um eine variable Schaltschwelle des Magnetsensors 215 zu konfigurieren. Wie vorstehend beschrieben kann die variable Schaltschwelle eine konfigurierbare Schaltschwelle (z. B. eine konfigurierbare Magnetfeldstärke) enthalten, an der der Magnetsensor 215 konfiguriert sein kann, Ausgaben bereitzustellen (anstatt Ausgaben basierend auf nur der statischen Schaltschwelle bereitzustellen).
In einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 215 den variablen Schaltschwellenpegel berechnen und kann die variable Schaltschwelle des Magnetsensors 215 konfigurieren, um zu bewirken, dass der Magnetsensor 215 Ausgaben basierend auf dem variablen Schaltschwellenpegel ausgibt, wie nachstehend beschrieben.
In einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 215 periodisch den variablen Schaltschwellenpegel berechnen (z. B. um einen aktualisierten variablen Schaltschwellenpegel zu bestimmen). Beispielsweise kann der Magnetsensor 215 konfiguriert sein, periodisch (z. B. einmal pro 100 Millisekunden (ms), einmal pro Sekunde oder einmal pro Minute) einen aktualisierten Anpassungsfaktor, ein aktualisiertes B_x-max und/oder ein aktualisiertes B_x-min zu bestimmen und dementsprechend einen aktualisierten Schaltschwellenpegel zu bestimmen. Auf diese Weise kann der variable Schaltschwellenpegel basierend auf Änderungen des Drehzahlsignals aktualisiert werden, um sicherzustellen, dass der Anpassungsfaktor auf das Drehzahlsignal genau angewandt wird. In einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 215 die Konfiguration des variablen Schaltschwellenpegels basierend auf der Aktualisierung durch beispielsweise Ersetzen eines vorherigen variablen Schaltschwellenpegels durch den aktualisierten variablen Schaltschwellenpegel, Ersetzen des vorhergehenden variablen Schaltschwellenpegels durch ein gewichtetes Mittel eines oder mehrerer vorheriger variabler Schaltschwellenpegel und des aktualisierten variablen Schaltschwellenpegels oder dergleichen aktualisieren.
Zusätzlich oder alternativ kann der Magnetsensor 215 den variablen Schaltschwellenpegel basierend auf einer Betriebsart des Magnetsensors 215 berechnen. Beispielsweise kann der Magnetsensor 215 konfiguriert sein, den variablen Schaltschwellenpegel mit einer ersten Häufigkeit oder mit einer ersten Frequenz zu berechnen, während sich der Magnetsensor 215 in einer ersten Betriebsart befindet, und kann konfiguriert sein, den variablen Schaltschwellenpegel mit einer zweiten Häufigkeit oder mit einer zweiten Frequenz zu berechnen, während sich der Magnetsensor 215 in einer zweiten Betriebsart befindet.
7 ist eine graphische Darstellung eines Beispiels 700, das einem Magnetsensor 215 zugeordnet ist, der den variablen Schaltschwellenpegel basierend auf einer Betriebsart des Magnetsensors 215 berechnet. Wie in 7 gezeigt ist, kann der Magnetsensor 215 den variablen Schaltschwellenpegel nicht berechnen, während der Magnetsensor 215 in einer ersten Betriebsart (z. B. einer Anfangsbetriebsart) ist. Wie weiter gezeigt ist, kann, während der Magnetsensor 215 in einer zweiten Betriebsart (z. B. einer vorkalibrierten Betriebsart, in die er nach der Anfangsbetriebsart eintritt) ist, der Magnetsensor 215 die variable Schaltschwelle periodisch (z. B. alle 100 Millisekunden (ms)) berechnen. Wie durch die Bezugszeichen 705, 710 und 715 gezeigt ist, kann der Magnetsensor 215 den variablen Schaltschwellenpegel drei Mal im Zusammenhang mit der zweiten Betriebsart berechnen. Wie ferner gezeigt ist, kann, während der Magnetsensor 215 in einer dritten Betriebsart (z. B. einer kalibrierten Betriebsart, in die er nach der vorkalibrierten Betriebsart eintritt) ist, der Magnetsensor 215 die variable Schaltschwelle berechnen. Wie durch das Bezugszeichen 720 gezeigt ist, kann der Magnetsensor 215 die variable Schaltschwelle ein einziges Mal berechnen, wenn der Magnetsensor 215 in die dritte Betriebsart eintritt. In einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 215 die variable Schaltschwelle periodisch (z. B. jede 1 Sekunde) berechnen, während der Magnetsensor 215 in der dritten Betriebsart ist.
Unter erneuter Bezugnahme auf 4 kann der Prozess 400 ferner Bereitstellen einer Ausgabe basierend dem variablen Schaltschwellenpegel enthalten (Block 440). Beispielsweise kann der Magnetsensor 215 eine Ausgabe basierend auf dem variablen Schaltschwellenpegel bereitstellen. In einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 215 die Ausgabe bereitstellen, nachdem der Magnetsensor 215 den variablen Schaltschwellenpegel berechnet und die variable Schaltschwelle des Magnetsensors 215 dementsprechend konfiguriert hat.
In einigen Implementierungen kann, wie vorstehend beschrieben, der Magnetsensor 215 eine Ausgabe basierend darauf bereitstellen, ob ein Drehzahlsignal, das durch den Magnetsensor 215 bestimmt wird, den variablen Schaltschwellenpegel erfüllt. Beispielsweise kann der Magnetsensor 215 eine erste Ausgabe (z. B. ein Ausgangssignal mit einem ersten Spannungspegel, wie z. B. 1 Volt) bereitstellen, während das Drehzahlsignal den variablen Schaltschwellenpegel erfüllt (z. B. während B_x-diff größer ist als B_cal). Ähnlich kann der Magnetsensor 215 eine zweite Ausgabe (z. B. ein Ausgangssignal mit einem zweiten Spannungspegel, wie z. B. 0 Volt) bereitstellen, während das Drehzahlsignal den variablen Schaltschwellenpegel nicht erfüllt (z. B. während B_x-diff kleiner als oder gleich B_cal ist). Auf diese Weise kann der Magnetsensor 215 Ausgaben basierend auf Vergleichen des Drehzahlsignals mit der variablen Schaltschwelle bereitstellen, anstatt Ausgaben basierend auf einer statischen Schaltschwelle bereitzustellen, die zu Phasenvariationen des Drehzahlsignals führen können.
Obwohl 4 Beispielblöcke des Prozesses 400 zeigt, kann in einigen Implementierungen der Prozess 400 zusätzliche Blöcke, weniger Blöcke, andere Blöcke oder anders angeordnete Blöcke enthalten als die, die in 4 abgebildet sind. Zusätzlich oder alternativ können zwei oder mehr aus den Blöcken des Prozesses 400 parallel ausgeführt werden.
8 ist ein Diagramm einer Beispielimplementierung 800, die sich auf den in 4 gezeigten Beispielprozess 400 bezieht. Für die Zwecke der Beispielimplementierung 800 ist angenommen, dass der Magnetsensor 215 mit einem Anpassungsfaktor von 0,7 (z. B. k = 0,7) konfiguriert ist. Ferner ist angenommen, dass während einer Drehung des Zahnrads 205 der Magnetsensor 215 einen kleinsten Drehzahlsignalwert von 20 mT (z. B. B_x-min = 20 mT) und einen größten Drehzahlsignalwert von 80 mT (z. B. B_x-max = 80 mT) bestimmt.
Wie in 8 gezeigt kann der Magnetsensor 215 einen variablen Schaltschwellenpegel von 62 mT berechnen (z. B. B_cal = 20 mT + (80 mT – 20 mT) × 0.7 = 20 mT + 42 mT = 62 mT).
Hier kann der Magnetsensor 215 eine variable Schaltschwelle des Magnetsensors 215 mit dem berechneten variablen Schaltschwellenpegel konfigurieren und kann dementsprechend Ausgaben bereitstellen. Wie gezeigt kann sich die variable Schaltschwelle von der typischen statischen Schaltschwelle (d. h. der Hälfte der Differenz zwischen B_x-min und B_x-max oder 50 mT) unterscheiden.
Wie vorstehend angegeben, ist 8 lediglich als ein Beispiel bereitgestellt. Andere Beispiele sind möglich und können sich von dem unterscheiden, was mit Bezug auf 8 beschrieben wurde.
Hier beschriebene Implementierungen können einen Magnetsensor beschreiben, der zum Bestimmen und Konfigurieren einer variablen Schaltschwelle zum Bereitstellen von Ausgaben, die einem Magnetfeld zugeordnet sind, das an dem Magnetsensor vorhanden ist, imstande sind. Das Verwenden der variablen Schaltschwelle reduziert einen Effekt (z. B. die Phasenvariationen) auf ein Drehzahlsignal, der durch Variationen eines Luftspalts, der dem Magnetsensor zugeordnet ist, verursacht wird, was zu verbesserter Leistungsfähigkeit des Magnetsensors führt (z. B. im Vergleich mit dem Verwenden einer statischen Schaltschwelle).
Die vorstehende Offenbarung stellt Darstellung und Beschreibung bereit, sie ist jedoch nicht vorgesehen, um vollständig zu sein oder die Implementierungen auf die präzise offenbarte Form einzuschränken. Modifikationen und Variationen sind angesichts der vorstehenden Offenbarung möglich oder können aus der Praxis der Implementierungen erhalten werden.
Obwohl spezielle Kombinationen von Merkmalen in den Ansprüchen vorgetragen und/oder in der Spezifikation offenbart sind, sind diese Kombinationen nicht dafür vorgesehen, um die Offenbarung möglicher Implementierungen einzuschränken. Tatsächlich können viele dieser Merkmale auf Arten kombiniert werden, die nicht spezifisch in den Ansprüchen vorgetragen und/oder in der Spezifikation offenbart sind. Obwohl jeder nachstehend aufgeführte abhängige Anspruch direkt nur von einem Anspruch abhängen kann, enthält die Offenbarung möglicher Implementierungen jeden abhängigen Anspruch in Kombination mit jedem anderen Anspruch in dem Anspruchssatz.
Kein/e Element, Vorgang oder Anweisung, das/der/die hier verwendet ist, soll als kritisch oder wesentlich betrachtet werden, solange es/er/sie nicht ausdrücklich als solches beschrieben ist. Ebenfalls soll, wie er hier verwendet ist, der Artikel ”ein” ein oder mehrere Elemente enthalten, und kann mit ”einem oder mehreren” austauschbar verwendet sein. Darüber hinaus soll, wie er hier verwendet ist, der Begriff ”Gruppe” ein oder mehrere Elemente (z. B. ähnliche Elemente, nicht ähnliche Elemente, eine Kombination ähnlicher und nicht ähnlicher Elemente, usw.) enthalten und kann mit ”einem oder mehreren” austauschbar verwendet sein. Wenn nur ein Element bezeichnet werden soll, ist der Begriff ”ein” oder ähnliche Worte verwendet. Außerdem sollen, wie sie hier verwendet sind, die Begriffe ”weist auf”, ”aufweisend” oder dergleichen offene Begriffe sein. Ferner soll der Ausdruck ”basierend auf” ”wenigstens teilweise basierend auf' bedeuten, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.

Claims

Magnetschaltung, die Folgendes umfasst: einen Magnetsensor zum: Bestimmen eines Anpassungsfaktors, der dem Berechnen einer variablen Schaltschwelle zugeordnet ist, wobei die variable Schaltschwelle eine konfigurierbare Schaltschwelle ist, basierend auf der der Magnetsensor Ausgaben bereitstellt, die einem Drehzahlsignal zugeordnet sind, das einer Drehung eines Zahnrads entspricht; und Bereitstellen einer Ausgabe, die dem Drehzahlsignal zugeordnet ist, basierend auf der variablen Schaltschwelle.
Magnetschaltung nach Anspruch 1, wobei der Magnetsensor ferner dient zum: Bestimmen eines kleinsten Drehzahlsignalwerts und eines größten Drehzahlsignalwerts während der Drehung des Zahnrads; und Berechnen der variablen Schaltschwelle basierend auf dem kleinsten Drehzahlsignalwert, dem größten Drehzahlsignalwert und dem Anpassungsfaktor.
Magnetschaltung nach Anspruch 2, wobei der Magnetsensor, wenn er die variable Schaltschwelle berechnet, dient zum: Multiplizieren einer Differenz zwischen dem größten Drehzahlsignalwert und dem kleinsten Drehzahlsignalwert mit dem Anpassungsfaktor, um ein Ergebnis zu bestimmen; und Addieren des kleinsten Drehzahlsignalwerts zu dem Ergebnis, um einen Wert der variablen Schaltschwelle zu bestimmen.
Magnetschaltung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der kleinste Drehzahlsignalwert ein erster kleinster Drehzahlsignalwert ist, der größte Drehzahlsignalwert ein erster größter Drehzahlsignalwert ist und der variable Schaltschwellenpegel eine erste variable Schaltschwelle ist, wobei der Magnetsensor ferner dient zum: Bestimmen eines zweiten kleinsten Drehzahlsignalwerts und eines zweiten größten Drehzahlsignalwerts während der Drehung des Zahnrads; Berechnen einer zweiten variablen Schaltschwelle basierend auf dem zweiten kleinsten Drehzahlsignalwert, dem zweiten größten Drehzahlsignalwert und dem Anpassungsfaktor; und Konfigurieren des Magnetsensors mit der zweiten variablen Schaltschwelle.
Magnetschaltung nach Anspruch 4, wobei der Magnetsensor, wenn er den Magnetsensor mit der zweiten variablen Schaltschwelle konfiguriert, dient zum: Überschreiben der ersten variablen Schaltschwelle mit der zweiten variablen Schaltschwelle.
Magnetschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Magnetsensor, wenn er die Ausgabe bereitstellt, dient zum: Bereitstellen einer ersten Ausgabe, während das Drehzahlsignal die variable Schaltschwelle erfüllt; und Bereitstellen einer zweiten Ausgabe, während das Drehzahlsignal die variable Schaltschwelle nicht erfüllt, wobei die erste Ausgabe von der zweiten Ausgabe verschieden ist.
Magnetschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Magnetsensor ein magnetoresistiver Sensor, ein Hall-Sensor oder ein Sensor mit variabler Reluktanz ist.
Magnetschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Magnetsensor dient zum: Speichern von Informationen, die den Anpassungsfaktor identifizieren; und Bestimmen des Anpassungsfaktors basierend auf den gespeicherten Informationen.
Sensor, der Folgendes umfasst: ein oder mehrere Abfühlelemente; und einen Prozessor zum: Bestimmen eines Anpassungsfaktors, der einer konfigurierbaren Schaltschwelle zugeordnet ist, wobei die konfigurierbare Schaltschwelle ein Schwellenwert ist, der dem Bereitstellen von Ausgangssignalen zugeordnet ist, die einem Signal zugeordnet sind, das einer Komponente entspricht, die durch das eine oder die mehreren Abfühlelemente detektiert wird; Bestimmen eines kleinsten Signalwerts, der dem Signal zugeordnet ist, und eines größten Signalwerts, der dem Signal zugeordnet ist; Berechnen der konfigurierbaren Schaltschwelle basierend auf dem kleinsten Signalwert, dem größten Signalwert und dem Anpassungsfaktor; und Bereitstellen eines Ausgangssignals, das dem Signal zugeordnet ist, basierend auf der konfigurierbaren Schaltschwelle.
Sensor nach Anspruch 9, wobei der Prozessor, wenn er die konfigurierbare Schaltschwelle berechnet, dient zum: Multiplizieren einer Differenz zwischen dem größten Signalwert und dem kleinsten Signalwert mit dem Anpassungsfaktor, um ein Ergebnis zu bestimmen; und Kombinieren des kleinsten Signalwerts und des Ergebnisses, um einen Wert der konfigurierbaren Schaltschwelle zu bestimmen.
Sensor nach Anspruch 9 bis 10, wobei der Anpassungsfaktor Folgendes enthält: einen konstanten Wert; einen variablen Wert; die in einem Speicherort, der dem Sensor zugeordnet ist, gespeichert sind; oder von einer Amplitude des Signals abhängig sind.
Sensor nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Prozessor ferner dient zum: Bestimmen eines aktualisierten kleinsten Signalwerts und eines aktualisierten größten Signalwerts; Berechnen einer aktualisierten Schaltschwelle basierend auf dem aktualisierten kleinsten Signalwert, dem aktualisierten größten Signalwert und dem Anpassungsfaktor; und Konfigurieren des Sensors basierend auf der aktualisierten Schaltschwelle.
Sensor nach Anspruch 12, wobei der Prozessor, wenn er die aktualisierte Schaltschwelle berechnet, dient zum: Bestimmen einer mittleren Schaltschwelle basierend auf der konfigurierbaren Schaltschwelle und der aktualisierten Schaltschwelle; und Berechnen der aktualisierten Schaltschwelle basierend auf der mittleren Schaltschwelle.
Sensor nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei das Signal ein Drehzahlsignal ist, das einem sich drehenden Zahnrad zugeordnet ist.
Verfahren, das Folgendes umfasst: Identifizieren durch einen Magnetsensor eines Anpassungsfaktors, der dem Bestimmen einer variablen Schaltschwelle zugeordnet ist, wobei die variable Schaltschwelle eine konfigurierbare Schaltschwelle ist, die dem Bereitstellen von Ausgaben basierend auf einem Drehzahlsignal, das einem Magnetfeld entspricht, das durch den Magnetsensor abgefühlt wird, zugeordnet ist; und Bereitstellen durch den Magnetsensor einer Gruppe von Ausgaben, die dem Drehzahlsignal zugeordnet sind, basierend auf der variablen Schaltschwelle.
Verfahren nach Anspruch 15, das ferner Folgendes umfasst: Bestimmen eines kleinsten Drehzahlsignalwerts während einer Drehung eines Zahnrads; Bestimmen eines größten Drehzahlsignalwerts während der Drehung des Zahnrads; und Bestimmen der variablen Schaltschwelle basierend auf dem kleinsten Drehzahlsignalwert, dem größten Drehzahlsignalwert und dem Anpassungsfaktor.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei das Bestimmen der variablen Schaltschwelle Folgendes umfasst: Multiplizieren einer Differenz zwischen dem größten Drehzahlsignalwert und dem kleinsten Drehzahlsignalwert mit dem Anpassungsfaktor, um ein Ergebnis zu bestimmen; und Addieren des kleinsten Drehzahlsignalwerts zu dem Ergebnis, um die variable Schaltschwelle zu bestimmen.
Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei der kleinste Drehzahlsignalwert ein erster kleinster Drehzahlsignalwert ist, der größte Drehzahlsignalwert ein erster größter Drehzahlsignalwert ist und die variable Schaltschwelle eine erste Schaltschwelle ist, wobei das Verfahren ferner Folgendes umfasst: Bestimmen eines zweiten kleinsten Drehzahlsignalwerts und eines zweiten größten Drehzahlsignalwerts während der Drehung des Zahnrads; Bestimmen einer zweiten Schaltschwelle basierend auf dem zweiten kleinsten Drehzahlsignalwert, dem zweiten größten Drehzahlsignalwert und dem Anpassungsfaktor; und Konfigurieren des Magnetsensors mit der zweiten Schaltschwelle.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei das Bereitstellen der Gruppe von Ausgaben Folgendes umfasst: Bereitstellen einer ersten Ausgabe, wenn das Drehzahlsignal die variable Schaltschwelle erfüllt; und Bereitstellen einer zweiten Ausgabe, wenn das Drehzahlsignal die variable Schaltschwelle nicht erfüllt, wobei die erste Ausgabe von der zweiten Ausgabe verschieden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 19, wobei der Magnetsensor eine Gruppe von Abfühlelementen enthält, die konfiguriert sind, eine Komponente des Magnetfelds in einer Richtung, die im Allgemeinen parallel zu einer Richtung der Drehung des Zahnrads ist, abzufühlen.