Die Erfindung betrifft eine Positionsbestimmungseinrichtung mit einem entlang eines Verschiebewegs verschiebbaren Verschiebeköper. Der Verschiebekörper verfügt über eine Magnetanordnung, die ein Magnetfeld bereitstellt.The invention relates to a position-determining device with a sliding body displaceable along a displacement path. The sliding body has a magnet assembly that provides a magnetic field.
Die Positionsbestimmungseinrichtung umfasst eine Sensoranordnung, die eine Mehrzahl von Magnetfeldsensoren aufweist, die entlang des Verschiebeweg angeordnet sind. Die Magnetfeldsensoren dienen jeweils zur Erfassung des von der Magnetanordnung bereitgestellten Magnetfelds.The position determination device comprises a sensor arrangement which has a plurality of magnetic field sensors which are arranged along the displacement path. The magnetic field sensors each serve to detect the magnetic field provided by the magnet arrangement.
Die Positionsbestimmungseinrichtung ist ausgebildet, mit jedem Magnetfeldsensor einen jeweiligen Messwert bereitzustellen. Die Positionsbestimmungseinrichtung ist ferner ausgebildet, auf Basis eines bereitgestellten Messwerts und eines Sensorparameters einen Positionswert bereitzustellen, der eine Position des Verschiebekörper anzeigt.The position determining device is designed to provide a respective measured value with each magnetic field sensor. The position determination device is further configured to provide a position value indicative of a position of the displacement body based on a provided measurement value and a sensor parameter.
Der Sensorparameter, der zur Bestimmung des Positionswerts dient, definiert insbesondere einen Zusammenhang zwischen der Position des Verschiebekörpers und dem Messwert des jeweiligen Magnetfeldsensors. Beispielsweise handelt es sich bei dem Sensorparameter um die Steigung einer Sensor-Kennlinie. Der Sensorparameter ist zweckmäßigerweise eine Empfindlichkeit eines Magnetfeldsensors.In particular, the sensor parameter used to determine the position value defines a relationship between the position of the displacement body and the measured value of the respective magnetic field sensor. For example, the sensor parameter is the slope of a sensor characteristic. The sensor parameter is expediently a sensitivity of a magnetic field sensor.
Konventionell wird der Sensorparameter im Voraus in einem Speicher einer Auswerteeinheit der Positionsbestimmungseinrichtung hinterlegt und dann im Betrieb bei der Bereitstellung der Positionswerte verwendet.Conventionally, the sensor parameter is stored in advance in a memory of an evaluation unit of the position-determining device and then used during operation in the provision of the position values.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Positionsbestimmungseinrichtung so zu modifizieren, dass die Positionswerte mit einer hohen Genauigkeit bereitgestellt werden können.An object of the invention is to modify the position determining means so that the position values can be provided with high accuracy.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Positionsbestimmungseinrichtung gemäß Anspruch 1. Erfindungsgemäß ist die Positionsbestimmungseinrichtung ausgebildet, eine Kalibrierungsprozedur zur automatischen Bestimmung des Sensorparameters durchzuführen.The object is achieved by a position-determining device according to claim 1. According to the invention, the position-determining device is designed to carry out a calibration procedure for the automatic determination of the sensor parameter.
Mit einer automatischen Bestimmung des Sensorparameters soll hier insbesondere gemeint sein, dass der Sensorparameter von der Positionsbestimmungseinrichtung selbständig ermittelt wird, also insbesondere nicht von einem Benutzer eingegeben und/oder bereits im Voraus hinterlegt werden muss.An automatic determination of the sensor parameter should in this case mean, in particular, that the sensor parameter is determined independently by the position-determining device, that is, in particular not input by a user and / or already stored in advance.
Der durch den Sensorparameter dargestellte Zusammenhang zwischen dem Messwert und der Position des Verschiebekörpers hängt insbesondere ab von dem Aufbau der Positionsbestimmungseinrichtung, beispielsweise davon, welche Magnetfeldsensoren und Magnetanordnung eingesetzt werden und/oder wie die Magnetfeldsensoren von der Magnetanordnung beabstandet sind. Ferner kann der durch den Sensorparameter dargestellte Zusammenhang zwischen dem Messwert und der Position des Verschiebekörpers davon abhängen in welchem axialen Abstand die Magnetfeldsensoren angeordnet sind. Dadurch, dass der Sensorparameter von der Positionsbestimmungseinrichtung selbst erzeugt wird, kann gewährleistet werden, dass der Sensorparameter möglichst gut an den konkreten Aufbau der Positionsbestimmungseinrichtung angepasst ist und den tatsächlichen Zusammenhang zwischen dem Messwert und der Position des Verschiebekörpers möglichst gut darstellt. Folglich kann durch die automatische Bestimmung des Sensorparameters eine hohe Genauigkeit der Positionswerte erzielt werden.The relationship between the measured value and the position of the displacement body represented by the sensor parameter depends in particular on the structure of the position determination device, for example, which magnetic field sensors and magnet arrangement are used and / or how the magnetic field sensors are spaced from the magnet arrangement. Furthermore, the relationship between the measured value and the position of the displacement body represented by the sensor parameter can depend on which axial distance the magnetic field sensors are arranged. Because the sensor parameter is generated by the position-determining device itself, it can be ensured that the sensor parameter is adapted as well as possible to the specific structure of the position-determining device and represents the actual relationship between the measured value and the position of the displacement body as well as possible. Consequently, by the automatic determination of the sensor parameter, a high accuracy of the position values can be achieved.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.Advantageous developments are the subject of the dependent claims.
Nachstehend werden unter Bezugnahme auf die Figuren exemplarische Details und Ausführungsformen erläutert. Dabei zeigt
- 1 eine schematisch dargestellte Positionsbestimmungseinrichtung zusammen mit einem Schaubild, in dem Kennlinien von Magnetfeldsensoren aufgetragen sind, und
- 2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens.
Hereinafter, exemplary details and embodiments will be explained with reference to the drawings. It shows - 1 a schematically illustrated position determining device together with a graph, are plotted in the characteristics of magnetic field sensors, and
- 2 a flowchart of a method.
Die 1 zeigt eine exemplarische Ausführungsform einer Positionsbestimmungseinrichtung 10.The 1 shows an exemplary embodiment of a position determination device 10 ,
Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 umfasst einen entlang eines Verschiebewegs 6 verschiebbaren Verschiebekörper 5 mit einer Magnetanordnung 7.The position determination device 10 includes one along a displacement path 6 sliding sliding body 5 with a magnet arrangement 7 ,
Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 umfasst ferner eine Sensoranordnung 8, die eine Mehrzahl von Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4 umfasst. Die Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4 sind entlang des Verschiebewegs 6 angeordnet und dienen zur Erfassung des Magnetfelds, das von der Magnetanordnung 7 bereitgestellt wird.The position determination device 10 further comprises a sensor arrangement 8th containing a plurality of magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 includes. The magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 are along the displacement path 6 arranged and serve to detect the magnetic field from the magnet assembly 7 provided.
Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ist dazu geeignet, mit jedem Magnetfeldsensor 1, 2, 3, 4 einen diesem Magnetfeldsensor 1, 2, 3, 4 zugeordneten Messwert bereitzustellen, der auf einem mit dem zugeordneten Magnetfeldsensor 1, 2, 3, 4 erfassten Magnetfeld basiert. Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ist ausgebildet, auf Basis eines bereitgestellten Messwerts und eines Sensorparameters einen Positionswert bereitzustellen, der eine Position des Verschiebekörpers 5 anzeigt.The position determination device 10 is suitable with any magnetic field sensor 1 . 2 . 3 . 4 a magnetic field sensor 1 . 2 . 3 . 4 to provide associated measured value on a with the associated magnetic field sensor 1 . 2 . 3 . 4 detected magnetic field based. The position determination device 10 is formed on the basis of a provided measured value and a sensor parameter to provide a position value representing a position of the sliding body 5 displays.
Der Positionswert ist beispielsweise eine x-Koordinate relativ zu einem vorbestimmten Referenzpunkt, beispielsweise einer Endlage des Verschiebekörpers 5 und/oder ein Anfangspunkt oder Endpunkt des Verschiebewegs 6.The position value is, for example, an x-coordinate relative to a predetermined reference point, for example an end position of the displacement body 5 and / or a starting point or end point of the displacement path 6 ,
Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ist ferner ausgebildet, eine Kalibrierungsprozedur zur automatischen Bestimmung des Sensorparameters durchzuführen.The position determination device 10 is further configured to perform a calibration procedure for the automatic determination of the sensor parameter.
Wie vorstehend bereits erwähnt, kann dadurch, dass die Positionsbestimmungseinrichtung 10 den Sensorparameter selbständig ermittelt, der Vorteil erzielt werden, dass der Sensorparameter möglichst gut an den konkreten Aufbau der Positionsbestimmungseinrichtung 10 angepasst ist und somit eine hohe Genauigkeit der Positionswerte erzielt werden kann.As already mentioned above, the fact that the position determining device 10 the sensor parameters determined independently, the advantage can be achieved that the sensor parameters as well as possible to the specific structure of the position-determining device 10 is adapted and thus a high accuracy of the position values can be achieved.
Zweckmäßigerweise ist die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ausgebildet, die Kalibrierungsprozedur autonom durchzuführen; d.h., dass der Positionsbestimmungseinrichtung 10 von außen keine Daten bereitgestellt werden müssen, damit der Sensorparameter bestimmt werden kann.Conveniently, the position determining device 10 configured to perform the calibration procedure autonomously; ie, that of the position-determining device 10 from the outside, no data must be provided so that the sensor parameter can be determined.
Nachstehend werden weitere exemplarische Details der Positionsbestimmungseinrichtung 10 erläutert.Hereinafter, further exemplary details of the position determining device will be described 10 explained.
Zunächst zum Grundaufbau der Positionsbestimmungseinrichtung 10:First, to the basic structure of the position determination device 10 :
Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ist exemplarisch als Antriebsvorrichtung, insbesondere als Antriebszylinder, ausgebildet. Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 umfasst einen Stator - hier einen Zylinderkörper 11. Der Verschiebekörper 5 der Positionsbestimmungseinrichtung 10 umfasst exemplarisch einen Kolben 14 sowie zweckmäßigerweise eine mit dem Kolben 14 gekoppelte Kolbenstange 15. Der Verschiebekörper 5 ist relativ zum Stator verschiebbar gelagert, sodass der Verschiebekörper 5 relativ zum Stator entlang des Verschiebewegs 6 bewegt werden kann. Zweckmäßigerweise hat der Verschiebeweg 6 einen geraden Verlauf und der Verschiebekörper 5 ist dementsprechend linearbeweglich relativ zum Stator gelagert. Die Richtung des Verschiebewegs 6 wird auch als x-Richtung bezeichnet.The position determination device 10 is exemplified as a drive device, in particular as a drive cylinder formed. The position determination device 10 includes a stator - here a cylinder body 11 , The sliding body 5 the position-determining device 10 exemplifies a piston 14 and expediently one with the piston 14 coupled piston rod 15 , The sliding body 5 is slidably mounted relative to the stator, so that the sliding body 5 relative to the stator along the displacement path 6 can be moved. Conveniently, the displacement has 6 a straight course and the sliding body 5 is therefore stored linearly movable relative to the stator. The direction of the displacement path 6 is also called x-direction.
Der Zylinderkörper 11 verfügt über ein Zylinder-Innenvolumen 16, in dem der Verschiebekörper 5 zumindest teilweise angeordnet ist. Im gezeigten Beispiel befindet sich der Kolben 14 in dem Zylinder-Innenvolumen 16. Die Kolbenstange 15 erstreckt sich exemplarisch über die gesamte x-Erstreckung des Zylinder-Innenvolumens 6 und wird an zwei Stirnseiten des Zylinderkörpers 11 aus dem Zylinderkörper 11 herausgeführt.The cylinder body 11 has a cylinder internal volume 16 in which the sliding body 5 at least partially arranged. In the example shown is the piston 14 in the cylinder inner volume 16 , The piston rod 15 extends exemplarily over the entire x-extension of the cylinder inner volume 6 and is on two end faces of the cylinder body 11 from the cylinder body 11 led out.
Der Kolben 14 unterteilt das Zylinder-Innenvolumen 16 in zwei Druckkammern 12, 13. Mittels einer oder mehrerer in der Figur nicht gezeigter Druckfluidleitungen lässt sich die erste Druckkammer 12 und/oder die zweite Druckkammer 13 mit einem Druckfluid beaufschlagen, sodass sich zwischen den Druckkammern 12, 13 eine Druckdifferenz einstellt, die zu einem Antrieb und damit einer Bewegung des Verschiebekörper 5 entlang des Verschiebewegs 6 führt.The piston 14 divides the cylinder internal volume 16 in two pressure chambers 12 . 13 , By means of one or more pressure fluid lines not shown in the figure, the first pressure chamber can be 12 and / or the second pressure chamber 13 pressurize with a pressurized fluid, so that between the pressure chambers 12 . 13 sets a pressure difference, which leads to a drive and thus a movement of the sliding body 5 along the displacement path 6 leads.
Alternativ zu der Ausgestaltung der Positionsbestimmungseinrichtung 10 als Antriebsvorrichtung kann die Positionsbestimmungseinrichtung 10 auch anders ausgestaltet sein und beispielsweise auch nur der Positionsbestimmung dienen. Insbesondere kann die Positionsbestimmungseinrichtung auch ohne Antriebsmittel - beispielsweise ohne Antriebszylinder - bereitgestellt werden. Ferner kann die Positionsbestimmungseinrichtung auch als eine andere Antriebsvorrichtung - beispielsweise eine elektrische Antriebsvorrichtung - ausgebildet sein.As an alternative to the embodiment of the position determination device 10 as a driving device, the position-determining device 10 be designed differently and serve, for example, only the position determination. In particular, the position-determining device can also be provided without drive means, for example without a drive cylinder. Furthermore, the position-determining device can also be embodied as another drive device-for example an electric drive device.
Der Verschiebekörper 5 umfasst die Magnetanordnung 7. Sofern davon die Rede ist, dass die Position des Verschiebekörpers 5 bestimmt wird, ist damit insbesondere eine Positionsbestimmung der Magnetanordnung 7 gemeint. Exemplarisch befindet sich die Magnetanordnung 7 am Kolben 14. Bei der Bewegung des Verschiebekörper 5 entlang des Verschiebewegs 6 wird die Magnetanordnung 7 mit dem Verschiebekörper 5 mitgeführt. Zweckmäßigerweise wird die Magnetanordnung 7 dabei an mehreren, vorzugsweise sämtlichen Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4 vorbeigeführt. Bei der Magnetanordnung 7 handelt es sich vorzugsweise um einen Permanentmagneten, insbesondere um einen einzigen Permanentmagneten. Zweckmäßigerweise ist die Magnetanordnung 7 ein Stabmagnet, Ringmagnet oder Zylindermagnet. Die Polarisierung oder Polachse der Magnetanordnung 7 verläuft zweckmäßigerweise parallel zum Verschiebeweg 6. Zweckmäßigerweise wird mit der Magnetanordnung 7 genau ein Nordpol und ein Südpol bereitgestellt. Vorzugsweise verfügt der Verschiebekörper 5 nur über eine einzige Magnetanordnung 7.The sliding body 5 includes the magnet assembly 7 , If it is mentioned that the position of the sliding body 5 is determined, is thus in particular a position determination of the magnet arrangement 7 meant. Exemplary is the magnet arrangement 7 on the piston 14 , During the movement of the sliding body 5 along the displacement path 6 becomes the magnet arrangement 7 with the sliding body 5 carried. Appropriately, the magnet assembly 7 while at several, preferably all magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 past. In the magnet arrangement 7 it is preferably a permanent magnet, in particular a single permanent magnet. Conveniently, the magnet assembly 7 a bar magnet, ring magnet or cylinder magnet. The polarization or polar axis of the magnet arrangement 7 expediently runs parallel to the displacement 6 , Appropriately, with the magnet assembly 7 exactly one north pole and one south pole provided. Preferably, the sliding body 5 only via a single magnet arrangement 7 ,
Am Stator - hier dem Zylinderkörper 11 - ist die Sensoranordnung 8 vorgesehen. Exemplarisch ist die Sensoranordnung 8 auf einer Leiterplatte 18 untergebracht. Die Leiterplatte 18 ist zweckmäßigerweise in einer sich parallel zu dem Verschiebeweg 6 erstreckenden, außen am Zylinderkörper 11 vorgesehenen Nut 17 angeordnet. Die Leiterplatte 18 verfügt exemplarisch über eine längliche Gestalt, die sich parallel zum Verschiebeweg x erstreckt. Der Verschiebeweg 6 verläuft vorzugsweise parallel zur Plattenebene der Leiterplatte 18.At the stator - here the cylinder body 11 - is the sensor arrangement 8th intended. An example is the sensor arrangement 8th on a circuit board 18 accommodated. The circuit board 18 is suitably in a parallel to the displacement 6 extending, outside of the cylinder body 11 provided groove 17 arranged. The circuit board 18 exemplifies an elongated shape that extends parallel to the displacement x. Of the displacement 6 preferably runs parallel to the plane of the board 18 ,
Die Sensoranordnung 8 umfasst exemplarisch vier entlang des Verschiebewegs 2 verteilt angeordnete Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4. Die Sensoranordnung 8 kann auch mehr oder weniger Magnetfeldsensoren umfassen. Zweckmäßigerweise umfasst die Sensoranordnung 8 wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens vier Magnetfeldsensoren. Jeder Magnetfeldsensor 1, 2, 3, 4 ist vorzugsweise mit einer Beabstandung d von seinen benachbarten Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4 beabstandet. Die Beabstandung d der Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4 ist vorzugsweise größer oder kleiner als die x-Erstreckung der Magnetanordnung 7. Die Beabstandung d ist der Abstand von Magnetfeldsensor-Mitte zu Magnetfeldsensor-Mitte in Richtung des Verschiebewegs 6. Die Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4 sind zweckmäßigerweise auf einer imaginären Geraden angeordnet.The sensor arrangement 8th exemplarily includes four along the displacement path 2 distributed magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 , The sensor arrangement 8th may also include more or less magnetic field sensors. The sensor arrangement expediently comprises 8th at least two, preferably at least four magnetic field sensors. Every magnetic field sensor 1 . 2 . 3 . 4 is preferably at a spacing d from its adjacent magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 spaced. The spacing d of the magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 is preferably larger or smaller than the x-dimension of the magnet arrangement 7 , The spacing d is the distance from the magnetic field sensor center to the magnetic field sensor center in the direction of the displacement path 6 , The magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 are expediently arranged on an imaginary straight line.
Jeder der Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4 ist grundsätzlich dazu geeignet, das Magnetfeld der Magnetanordnung 7 zu erfassen. Zweckmäßigerweise ist jeder Magnetfeldsensor 1, 2, 3, 4 ausgebildet, eine Magnetfeldstärke in wenigstens einer, vorzugsweise zwei, Raumrichtungen, insbesondere einer Raumrichtung orthogonal zur x-Richtung, und/oder eine Magnetfeldrichtung zu erfassen. Zweckmäßigerweise ist jeder Magnetfeldsensor 1, 2, 3, 4 ausgebildet, die Richtung eines Magnetfelds zu erfassen, zweckmäßigerweise als Winkel relativ zur x-Richtung. Exemplarisch wird mit jedem Magnetfeldsensor 1, 2, 3, 4 die Magnetfeldstärke in x-Richtung und in einer Richtung orthogonal zur x-Richtung gemessen, und ein Arkustangens-Wert, insbesondere ein arctan2-Wert, des Verhältnisses der gemessenen Magnetfeldstärken gebildet. Zweckmäßigerweise ist jeder Magnetfeldsensor 1, 2, 3, 4 ausgebildet, einen Sensorwert bereitzustellen, der die Richtung des Magnetfelds als Winkel relativ zur x-Richtung darstellt. Der Sensorwert kann beispielsweise ein 16 bit Wert sein. Ein Winkel von 0 Grad kann beispielsweise auf die Mitte des Zahlenbereichs des Sensorwerts abgebildet sein; bei 16 bit würde ein Winkel von 0 Grad beispielsweise durch einen Zahlenwert 32768 dargestellt werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Sensorwert auch die Magnetfeldstärke in x-Richtung, in y-Richtung, und/oder den Betrag eines die Magnetfeldstärke in x-Richtung und y-Richtung umfassenden Vektors umfassen.Each of the magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 is basically suitable for the magnetic field of the magnet arrangement 7 capture. Conveniently, each magnetic field sensor 1 . 2 . 3 . 4 designed to detect a magnetic field strength in at least one, preferably two, spatial directions, in particular a spatial direction orthogonal to the x-direction, and / or a magnetic field direction. Conveniently, each magnetic field sensor 1 . 2 . 3 . 4 designed to detect the direction of a magnetic field, expediently as an angle relative to the x-direction. Exemplary becomes with each magnetic field sensor 1 . 2 . 3 . 4 the magnetic field strength is measured in the x-direction and in a direction orthogonal to the x-direction, and an arctangent value, in particular an arctan2 value, of the ratio of the measured magnetic field strengths is formed. Conveniently, each magnetic field sensor 1 . 2 . 3 . 4 configured to provide a sensor value representing the direction of the magnetic field as an angle relative to the x-direction. The sensor value may be, for example, a 16-bit value. For example, an angle of 0 degrees may be mapped to the center of the numerical range of the sensor value; at 16 bits, an angle of 0 degrees would be represented by a numerical value 32768 being represented. Alternatively or additionally, the sensor value may also include the magnetic field strength in the x-direction, in the y-direction, and / or the magnitude of a vector comprising the magnetic field strength in the x-direction and y-direction.
Beispielsweise handelt es sich bei den Magnetfeldsensoren jeweils um Hall-Sensoren, insbesondere um F5401-Hall-ICs.For example, the magnetic field sensors are in each case Hall sensors, in particular F5401 Hall ICs.
Zweckmäßigerweise ist jeder Magnetfeldsensor 1, 2, 3, 4 für die Positionserfassung des Verschiebekörpers 5 in einem jeweiligen Teilabschnitt des Verschiebewegs 2 zuständig. Zweckmäßigerweise verfügt jeder Magnetfeldsensor 1, 2, 3, 4 über eine Kennlinie K1, K2, K3, K4, die in dem jeweiligen Teilabschnitt einen linearen oder quasilinearen Bereich aufweist. Zweckmäßigerweise überlappen sich die linearen oder quasilinearen Bereiche benachbarter Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4.Conveniently, each magnetic field sensor 1 . 2 . 3 . 4 for the position detection of the sliding body 5 in a respective subsection of the displacement path 2 responsible. Conveniently, each magnetic field sensor 1 . 2 . 3 . 4 over a characteristic K1 . K2 . K3 . K4 which has a linear or quasi-linear region in the respective subsection. Conveniently, the linear or quasi-linear regions of adjacent magnetic field sensors overlap 1 . 2 . 3 . 4 ,
Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 verfügt ferner über eine Auswerteeinheit 9. Die Auswerteeinheit 9 ist insbesondere dafür vorgesehen, die im Folgenden noch beschriebenen, Datenverarbeitungen, insbesondere Rechenoperationen, durchzuführen. Sofern davon die Rede ist, dass die Positionsbestimmungseinrichtung 10 eine Datenverarbeitung, insbesondere eine Rechenoperation, durchführt, ist damit insbesondere eine Durchführung mittels der Auswerteeinheit 9 gemeint.The position determination device 10 also has an evaluation unit 9 , The evaluation unit 9 In particular, it is intended to carry out the data processing, in particular arithmetic operations, described below. If it is mentioned that the position-determining device 10 a data processing, in particular an arithmetic operation, performs, is thus in particular an implementation by means of the evaluation unit 9 meant.
Exemplarisch ist die Auswerteeinheit 9 separat von der Sensoranordnung 8 und der Leiterplatte 18 angeordnet. Alternativ dazu kann die Auswerteeinheit 9 auch an anderer Stelle, beispielsweise auf der Leiterplatte 18, angeordnet sein. Die Auswerteeinheit 9 umfasst einen Prozessor und kann beispielsweise als Mikrocontroller ausgebildet sein.An example is the evaluation unit 9 separately from the sensor array 8th and the circuit board 18 arranged. Alternatively, the evaluation unit 9 also elsewhere, for example on the circuit board 18 be arranged. The evaluation unit 9 includes a processor and may be formed for example as a microcontroller.
Die Auswerteeinheit 9 verfügt insbesondere über einen nichtflüchtigen Speicher, in dem der wenigstens eine Sensorparameter oder mehrere Sensorparameter gespeichert werden.The evaluation unit 9 In particular, it has a nonvolatile memory in which the at least one sensor parameter or several sensor parameters are stored.
Die Auswerteeinheit 9 kommuniziert mit den Magnetsensoren 1, 2, 3, 4 über eine Kommunikationsverbindung 19, beispielsweise über einen Kommunikationsbus. Die Auswerteeinheit 9 ist ausgebildet, Sensorwerte von den Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4 zu empfangen und darauf basierend Messwerte und/oder Positionswerte bereitzustellen. Zweckmäßigerweise ist die Auswerteeinheit 9 ausgebildet, sequentiell einen Magnetfeldsensor nach dem anderen nach einem Sensorwert anzufragen, insbesondere in der Reihenfolge, in der die Magnetfeldsensoren entlang des Verschiebewegs 6 angeordnet sind.The evaluation unit 9 communicates with the magnetic sensors 1 . 2 . 3 . 4 via a communication connection 19 , for example via a communication bus. The evaluation unit 9 is formed, sensor values from the magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 receive and provide measurements and / or position values based thereon. Conveniently, the evaluation unit 9 designed to sequentially request one magnetic field sensor after the other for a sensor value, in particular in the order in which the magnetic field sensors along the displacement path 6 are arranged.
Als „Sensorwerte“ sollen die von den Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4 bereitgestellten Rohdaten bezeichnet werden, und als „Messwerte“ sollen die auf den Sensorwerten basierenden Werte bezeichnet werden, mit denen die Positionsbestimmungseinrichtung 10, insbesondere die Auswerteeinheit 9, rechnet. Die Messwerte können auch gleich den Sensorwerten sein. In bevorzugter Ausgestaltung sind die Messwerte gegenüber den Sensorwerten Offset-korrigiert. In dem vorstehend erwähnten Fall, in dem der Sensorwert einen Winkel darstellt und der mittlere Wert des verfügbaren Zahlenbereichs einen Winkel von 0 Grad darstellt, kann der auf diesem Sensorwert basierende Messwert den Winkel von 0 Grad durch eine 0 darstellen. Alternativ oder zusätzlich kann der Messwert eine Magnetfeldstärke von 0 durch eine 0 darstellen.The "sensor values" should be those of the magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 provided raw data, and as "measured values" shall be referred to the values based on the sensor values with which the position-determining device 10 , in particular the evaluation unit 9 , calculates. The measured values can also be equal to the sensor values. In a preferred embodiment, the measured values are offset-corrected with respect to the sensor values. In the above-mentioned case where the sensor value represents an angle and the average value of the available number range represents an angle of 0 degrees, the measurement value based on this sensor value may represent the angle of 0 degree by a 0. Alternatively or additionally, the Measured value represent a magnetic field strength of 0 by a 0.
Messwerte werden nachfolgend jeweils auch als „Messwert MWi“ bezeichnet, wobei i für den jeweils zugeordneten Magnetfeldsensor - also denjenigen Magnetfeldsensor, auf dessen Magnetfelderfassung der Messwert beruht - steht.In each case, measured values are also referred to as "measured value MWi", where i stands for the respectively assigned magnetic field sensor, ie the magnetic field sensor on whose magnetic field detection the measured value is based.
Die Positionsbestimmungseinrichtung 10, insbesondere die Auswerteeinheit 9, verfügt für jeden Magnetfeldsensor 1, 2, 3, 4 über wenigstens einen Sensorparameter SPi, wobei i für den jeweils zugeordneten Magnetfeldsensor steht. Der Sensorparameter SPi definiert zweckmäßigerweise einen Zusammenhang zwischen Messwert MWi und Position des Verschiebekörpers 5.The position determination device 10 , in particular the evaluation unit 9 , features every magnetic field sensor 1 . 2 . 3 . 4 via at least one sensor parameter SPi where i stands for the respectively assigned magnetic field sensor. The sensor parameter SPi expediently defines a relationship between measured value MWi and position of the sliding body 5 ,
Als Nächstes soll auf das in der 1 gezeigte Schaubild eingegangen werden:Next on the in the 1 shown graph:
In dem in der 1 gezeigten Schaubild sind die mit den Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4 erhaltenen Messwerte MW in Abhängigkeit von der x-Position der Magnetanordnung 7 aufgetragen. Es ergeben sich die Kennlinien K1, K2, K3, K4, wobei die Kennlinie K1 die Messwerte des Magnetfeldsensors 1 umfasst, die Kennlinie K2 die Messwerte des Magnetfeldsensors 2, usw.In the in the 1 The diagram shown are those with the magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 obtained measured values MW as a function of the x-position of the magnet arrangement 7 applied. This results in the characteristics K1 . K2 . K3 . K4 , where the characteristic K1 the measured values of the magnetic field sensor 1 includes the characteristic K2 the measured values of the magnetic field sensor 2 , etc.
Die Kennlinien K1, K2, K3, K4 verfügen jeweils über sich entsprechende Kurvenformen, exemplarisch die Form einer Arkustangensfunktion, und sind in x-Richtung zueinander versetzt angeordnet. Jede Kennlinie K1, K2, K3, K4 schneidet die x-Achse. Zweckmäßigerweise sind die Nulldurchgänge jeweils um d voneinander beabstandet. Vorzugsweise wird für jeden Magnetfeldsensor 1, 2, 3, 4 als Messwert eine 0 bereitgestellt, wenn sich die Magnetanordnung 7 genau unter dem jeweiligen Magnetfeldsensor befindet. Jede Kennlinie verfügt über einen linearen oder quasilinearen Abschnitt im Bereich des jeweiligen Nulldurchgangs. Zweckmäßigerweise stellt der Nulldurchgang jeweils die Mitte des linearen oder quasilinearen Abschnitts dar. Bei zunehmendem Abstand vom Nulldurchgang wird jede Kennlinie K1, K2, K3, K4 zunehmend nicht-linear.The characteristics K1 . K2 . K3 . K4 each have corresponding waveforms, for example, the shape of an arctangent function, and are arranged offset from one another in the x-direction. Every characteristic K1 . K2 . K3 . K4 cuts the x-axis. Conveniently, the zero crossings are each spaced from each other by d. Preferably, for each magnetic field sensor 1 . 2 . 3 . 4 0 is provided as the measured value when the magnet arrangement 7 just below the respective magnetic field sensor. Each characteristic has a linear or quasi-linear section in the area of the respective zero crossing. The zero crossing is expediently the middle of the linear or quasi-linear section. As the distance from the zero crossing increases, each characteristic curve becomes K1 . K2 . K3 . K4 increasingly non-linear.
Das gezeigte Schaubild ergibt sich beispielsweise dann, wenn, wie vorstehend erläutert, die Polachse der Magnetanordnung 7 parallel zur x-Richtung ausgerichtet ist, so dass dann, wenn sich die Magnetanordnung 7 genau unter einem Magnetfeldsensor befindet, das von dem Magnetfeldsensor erfasste Magnetfeld parallel zur x-Richtung ausgerichtet ist und als Sensorwert und/oder Messwert folglich ein Winkel von 0 Grad bereitgestellt wird. Ferner kann in diesem Fall die y-Komponente (bzw. radiale Komponente) der Magnetfeldstärke minimal bzw. gleich 0 sein, so dass als Sensorwert und/oder Messwert eine Magnetfeldstärke in y-Richtung (also orthogonal zur x-Richtung) von 0 bereitgestellt werden kann. Ferner kann in diesem Fall die x-Komponente der Magnetfeldstärke und/oder der Betrag der Magnetfeldstärke (also der Betrag eines Vektors, der die x-Komponente und die y-Komponente der Magnetfeldstärke umfasst) maximal sein, so dass als Sensorwert und/oder Messwert ein maximaler Wert bereitgestellt werden kann.The diagram shown results, for example, when, as explained above, the pole axis of the magnet assembly 7 is aligned parallel to the x-direction, so that when the magnet assembly 7 is located just below a magnetic field sensor, the magnetic field detected by the magnetic field sensor is aligned parallel to the x-direction and as the sensor value and / or measured value, therefore, an angle of 0 degrees is provided. Furthermore, in this case, the y-component (or radial component) of the magnetic field strength can be at least equal to 0, so that a magnetic field strength in the y-direction (ie orthogonal to the x-direction) of 0 is provided as sensor value and / or measured value can. Furthermore, in this case, the x-component of the magnetic field strength and / or the magnitude of the magnetic field strength (ie the magnitude of a vector comprising the x-component and the y-component of the magnetic field strength) may be maximal, so that the sensor value and / or measured value a maximum value can be provided.
Im Folgenden soll auf die Bestimmung des Positionswerts näher eingegangen werden.The following section deals with the determination of the position value.
Der Positionswert wird insbesondere auf Basis eines Messwerts, eines Sensorparameters und wenigstens einer Position eines Magnetfeldsensors bereitgestellt.The position value is provided in particular on the basis of a measured value, a sensor parameter and at least one position of a magnetic field sensor.
Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 kennt zweckmäßigerweise die Positionen der Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4. Zweckmäßigerweise sind die Positionen der Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4 in der Auswerteeinheit 9 hinterlegt. Die Positionen können beispielsweise dadurch hinterlegt sein, dass die Position wenigstens eines Magnetfeldsensors 1, 2, 3 oder 4, die Reihenfolge der Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4 und die Beabstandung d der Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4 abgespeichert sind. Die Position des dritten Magnetfeldsensors 3 ergibt sich dann beispielsweise als Summe aus der Position des ersten Magnetfeldsensors 1 und zweimal der Beabstandung d.The position determination device 10 suitably knows the positions of the magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 , Conveniently, the positions of the magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 in the evaluation unit 9 deposited. The positions may be deposited, for example, by the position of at least one magnetic field sensor 1 . 2 . 3 or 4 , the order of the magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 and the spacing d of the magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 are stored. The position of the third magnetic field sensor 3 then results, for example, as the sum of the position of the first magnetic field sensor 1 and twice the spacing d.
Zweckmäßigerweise ist die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ausgebildet, bei der Bestimmung der Position des Verschiebekörpers 5 zunächst wenigstens einen, vorzugsweise genau einen, Magnetfeldsensor 1, 2, 3 oder 4 als einen aktiven Magnetfeldsensor auszuwählen und dann auf Basis des dem aktiven Magnetfeldsensors zugeordneten Messwerts den Positionswert bereitzustellen. Zweckmäßigerweise wählt die Positionsbestimmungseinrichtung 10 denjenigen Magnetfeldsensor aus, dessen Messwert aktuell im linearen Bereich der Kennlinie liegt. Exemplarisch ist das derjenige Magnetfeldsensor, dessen Abstand zur aktuellen Position der Magnetanordnung 7 am geringsten ist. Im gezeigt Beispiel ist das der Magnetfeldsensor 2.Conveniently, the position determining device 10 formed in determining the position of the sliding body 5 first at least one, preferably exactly one, magnetic field sensor 1 . 2 . 3 or 4 to select as an active magnetic field sensor and then to provide the position value based on the measured value associated with the active magnetic field sensor. Conveniently, the position-determining device selects 10 that magnetic field sensor whose measured value currently lies in the linear region of the characteristic curve. By way of example, this is the magnetic field sensor whose distance from the current position of the magnet arrangement 7 is lowest. In the example shown this is the magnetic field sensor 2 ,
Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ist ausgebildet, auf Basis des Messwerts des aktiven Magnetfeldsensors - hier der Messwert MW2 von dem Magnetfeldsensor 2 - und auf Basis des Sensorparameters - hier der Sensorparameter SP2 - den Positionswert bereitzustellen. Exemplarisch handelt es sich bei dem Sensorparameter um die Steigung der Kennlinie im linearen Bereich. Dementsprechend kann durch Division des Messwerts durch den Sensorparameter die Position der Magnetanordnung 7 (bzw. des Verschiebekörpers) in x-Richtung relativ zu dem aktiven Magnetfeldsensor berechnet werden. Zusammen mit der vorstehend erläuterten, hinterlegten Position des aktiven Magnetfeldsensors kann so die Position des Verschiebekörpers insgesamt berechnet und als Positionswert bereitgestellt werden.The position determination device 10 is formed on the basis of the measured value of the active magnetic field sensor - here the measured value MW2 of the magnetic field sensor 2 - and on the basis of the sensor parameter - here the sensor parameter SP2 - provide the position value. By way of example, the sensor parameter is the slope of the characteristic curve in the linear range. Accordingly, by dividing the measured value by the sensor parameter, the position of the magnet arrangement 7 (or the displacement body) are calculated in the x-direction relative to the active magnetic field sensor. Together with the above-described, deposited position of the active magnetic field sensor so the position of the sliding body can be calculated as a whole and provided as a position value.
Insbesondere ist die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ausgebildet, den Positionswert PW wie folgt zu berechnen:
In particular, the position determination device 10 designed to calculate the position value PW as follows:
P1 ist die Position des ersten Magnetfeldsensors in Bezug auf einen vorgegebenen Referenzpunkt, beispielsweise eine Endlage des Verschiebekörpers 5; vorzugsweise ist P1 = d/2; i ist die Nummer bzw. die Stelle des aktiven Magnetfeldsensors innerhalb der Reihe der Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4 - im gezeigten Beispiel ist der zweite Magnetfeldsensor 2 aktiv, so dass i=2 ist; d ist die Beabstandung zwischen den Magnetfeldsensoren; MWi ist der Messwert des aktiven Magnetfeldsensors und SPi ist der Sensorparameter des aktiven Magnetfeldsensors.P1 is the position of the first magnetic field sensor with respect to a predetermined reference point, for example an end position of the sliding body 5 ; preferably P1 = d / 2; i is the number or location of the active magnetic field sensor within the array of magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 - In the example shown, the second magnetic field sensor 2 active so that i = 2; d is the spacing between the magnetic field sensors; MWi is the measured value of the active magnetic field sensor and SPi is the sensor parameter of the active magnetic field sensor.
Im gezeigten Beispiel ist der zweite Magnetfeldsensor 2 aktiv; der Positionswert PW berechnet sich damit als
In the example shown, the second magnetic field sensor 2 active; the position value PW is calculated as
Vorzugsweise ist die Positionsbestimmungseinrichtung 10 demnach ausgebildet, den Positionswert basierend auf einem Messwert von nur einem Magnetfeldsensor zu berechnen; d.h. die Messwerte anderer Magnetfeldsensoren fließen zweckmäßigerweise in die Berechnung nicht mit ein.Preferably, the position determining device 10 thus configured to calculate the position value based on a measurement of only one magnetic field sensor; ie the measured values of other magnetic field sensors are expediently not included in the calculation.
Die Messwerte anderer Magnetfeldsensoren können aber bei der Auswahl des aktiven Magnetfeldsensors berücksichtigt werden, wie dies nachfolgend erläutert werden soll.However, the measured values of other magnetic field sensors can be taken into account in the selection of the active magnetic field sensor, as will be explained below.
Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ist insbesondere ausgebildet, den aktiven Magnetfeldsensor auf Basis eines Messwerts auszuwählen.The position determination device 10 is in particular designed to select the active magnetic field sensor on the basis of a measured value.
Beispielsweise wird als aktiver Magnetfeldsensor derjenige Magnetfeldsensor ausgewählt, dessen Messwert (betragsmäßig) geringer ist als ein vorbestimmter Schwellenwert. Der Schwellenwert kann z.B. so gewählt sein, dass er das Ende des linearen Bereichs der Kennlinie kennzeichnet. Zweckmäßigerweise wird als aktiver Magnetfeldsensor derjenige Magnetfeldsensor ausgewählt, dessen Messwert zwischen zwei vorbestimmten Schwellenwerten liegt, die insbesondere die beiden Enden des linearen Bereichs der Kennlinie kennzeichnen.By way of example, the active magnetic field sensor selected is that magnetic field sensor whose measured value (in terms of absolute value) is less than a predetermined threshold value. The threshold may e.g. be chosen so that it marks the end of the linear range of the characteristic. The magnetic field sensor is expediently selected as the active magnetic field sensor, the measured value of which lies between two predetermined threshold values which characterize in particular the two ends of the linear region of the characteristic curve.
Exemplarisch ist die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ausgebildet, der Reihe nach Messwerte von den Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4 durchzugehen - also beispielsweise zuerst den Messwert MW1, dann den Messwert MW2, usw. - und mit dem vorbestimmten Schwellenwert zu vergleichen. Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ist insbesondere ausgebildet, den ersten Magnetfeldsensor, dessen Messwert geringer ist als der Schwellenwert, als den aktiven Magnetfeldsensor auszuwählen. Die Messwerte nachfolgender Magnetfeldsensoren werden dann vorzugsweise nicht mehr mit dem vorbestimmten Schwellenwert verglichen und müssen auch gar nicht erst bereitgestellt werden.Exemplary is the position determination device 10 designed, in turn, readings from the magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 go through - for example, first the reading MW1 , then the reading MW2 , etc. - and to compare with the predetermined threshold. The position determination device 10 is in particular designed to select the first magnetic field sensor whose measured value is less than the threshold value as the active magnetic field sensor. The measured values of subsequent magnetic field sensors are then preferably no longer compared with the predetermined threshold and need not even be provided.
Alternativ zu dieser Vorgehensweise kann der aktive Magnetfeldsensor auch auf Basis von Messwerten von wenigstens zwei verschiedenen Magnetfeldsensoren ausgewählt werden. So kann als aktiver Magnetfeldsensor derjenige Magnetfeldsensor 1, 2, 3, 4 gewählt werden, dessen Messwert unter den berücksichtigten Messwerten betragsmäßig am geringsten oder am größten ist.As an alternative to this procedure, the active magnetic field sensor can also be selected on the basis of measured values of at least two different magnetic field sensors. Thus, as an active magnetic field sensor that magnetic field sensor 1 . 2 . 3 . 4 whose measured value is the smallest or largest among the measured values considered.
Beispielsweise ist die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ausgebildet, wenigstens zwei Messwerte von zwei verschiedenen Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4 miteinander zu vergleichen und als den aktiven Magnetfeldsensor den mit dem kleineren oder größeren Messwert zu wählen. Zweckmäßigerweise können auch die Messwerte aller Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4 verglichen werden.For example, the position determination device 10 formed, at least two measured values of two different magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 compare with each other and as the active magnetic field sensor to select the one with the smaller or larger measured value. Expediently, the measured values of all magnetic field sensors can also be used 1 . 2 . 3 . 4 be compared.
Ferner ist es möglich, der Reihe nach die Messwerte bereitzustellen und miteinander zu vergleichen - z.B. zuerst MW1, dann MW2, usw. - und dann, wenn von einem zum nächsten Messwert ein Anstieg des Betrags des Messwerts erfolgt, den Magnetfeldsensor des bis dann betragsmäßig geringsten Messwerts als den aktiven Magnetfeldsensor auszuwählen.Furthermore, it is possible to provide the measured values one after the other and compare them with each other - eg first MW1 , then MW2 , etc. - and then, when an increase in the magnitude of the measured value takes place from one to the next measured value, to select the magnetic field sensor of the smallest value then the smallest value as the active magnetic field sensor.
Im gezeigten Beispiel wäre z.B. MW2 betragsmäßig kleiner als MW1 und MW3 betragsmäßig größer als MW2, so dass bei dem Schritt von MW2 auf MW3 ein Anstieg des Betrags des Messwerts erfolgen würde. Dementsprechend würde unter den bis dahin berücksichtigten Messwerten - also MW1, MW2, MW3 - der geringste - also MW2 - identifiziert und der zugeordnete Magnetfeldsensor - also der Magnetfeldsensor 2 - als der aktive Magnetfeldsensor gewählt werden.In the example shown would be eg MW2 in amount less than MW1 and MW3 amount greater than MW2 so that at the step of MW2 on MW3 an increase in the amount of the measured value would take place. Accordingly, among the previously considered measured values - ie MW1 . MW2 . MW3 - the least - so MW2 - Identified and the associated magnetic field sensor - so the magnetic field sensor 2 - be selected as the active magnetic field sensor.
Wie vorstehend bereits erläutert, stellt die Positionsbestimmungseinrichtung 10 den Positionswert insbesondere auf Basis des Messwerts des aktiven Magnetfeldsensors, des Sensorparameters des aktiven Magnetfeldsensors und der Position des aktiven Magnetfeldsensors bereit.As already explained above, the position determining device 10 the position value in particular based on the measured value of the active magnetic field sensor, the sensor parameter of the active magnetic field sensor and the position of the active magnetic field sensor ready.
Im Folgenden soll die Kalibrierungsprozedur zur Bestimmung des Sensorparameters SP näher erläutert werden. The calibration procedure for determining the sensor parameter SP will be explained in more detail below.
Zweckmäßigerweise verfügt die Positionsbestimmungseinrichtung 10 vor der Inbetriebnahme - also beispielsweise im Auslieferungszustand - über keinen Sensorparameter. Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ist ausgebildet, selbständig wenigstens einen Sensorparameter zu erzeugen, so dass es möglich wird, die Position des Verschiebekörpers 5 zu bestimmen.The position determination device expediently has 10 before commissioning - for example, in the delivery state - via no sensor parameters. The position determination device 10 is designed to independently generate at least one sensor parameter, so that it becomes possible to determine the position of the displacement body 5 to determine.
Beispielsweise ist die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ausgebildet, im Rahmen der Kalibrierungsprozedur zunächst einen ungefähren Sensorparameter zu bestimmen. Der ungefähre Sensorparameter kann insbesondere auf Basis wenigstens eines Messwerts MW und einer Beabstandung d erzeugt werden. Vorzugsweise ist die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ausgebildet, den ungefähren Sensorparameter bei einer beliebigen Position des Verschiebekörpers 5 entlang des Verschiebewegs 6 zu bestimmen; d.h., der Verschiebekörper 5 muss zur Bestimmung des ungefähren Sensorparameters nicht an eine bestimmte Position versetzt und/oder auf eine bestimmte Art und Weise bewegt werden.For example, the position determination device 10 designed to first determine an approximate sensor parameter as part of the calibration procedure. The approximate sensor parameter can be generated in particular on the basis of at least one measured value MW and a spacing d. Preferably, the position determining device 10 formed, the approximate sensor parameter at any position of the sliding body 5 along the displacement path 6 to determine; ie, the sliding body 5 In order to determine the approximate sensor parameter, it does not have to be moved to a specific position and / or moved in a specific manner.
Zweckmäßigerweise wird zur Bestimmung des ungefähren Sensorparameters der Messwert eines Magnetfeldsensors 1, 2, 3, 4 verwendet, der zuvor als der aktive Magnetfeldsensor in beispielsweise einer oben beschriebenen Weise ausgewählt wurde. Ein solcher ungefährer Sensorparameter kann dann einem, mehreren oder sämtlichen Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4 zugeordnet werden. Ein ungefährer Sensorparameter soll nachstehend auch als allgemeiner Sensorparameter bezeichnet werden.Expediently, the measured value of a magnetic field sensor is used to determine the approximate sensor parameter 1 . 2 . 3 . 4 previously selected as the active magnetic field sensor in, for example, a manner described above. Such an approximate sensor parameter may then be one, several or all of the magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 be assigned. An approximate sensor parameter will also be referred to below as a general sensor parameter.
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, einen Sensorparameter auf Basis von Messwerten wenigstens zweier, vorzugsweise genau zweier, Magnetfeldsensoren, insbesondere benachbarter Magnetfeldsensoren sowie unter Berücksichtigung der Beabstandung d zwischen diesen Magnetfeldsensoren zu erzeugen.It has proven to be particularly advantageous to generate a sensor parameter based on measured values of at least two, preferably exactly two, magnetic field sensors, in particular adjacent magnetic field sensors and taking into account the spacing d between these magnetic field sensors.
Die 2 zeigt ein Flussdiagramm mit einer Kalibrierungsprozedur zur Erzeugung eines Sensorparameters. Die Kalibrierungsprozedur umfasst hier exemplarisch eine erste Kalibrierungsprozedur KP1 und eine zweite Kalibrierungsprozedur KP2, die zweckmäßigerweise nacheinander durchgeführt werden.The 2 shows a flowchart with a calibration procedure for generating a sensor parameter. The calibration procedure here comprises by way of example a first calibration procedure KP1 and a second calibration procedure KP2 which are expediently carried out successively.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Positionsbestimmungseinrichtung 10 auch ausgebildet sein kann, nur die erste Kalibrierungsprozedur KP1 oder nur die zweite Kalibrierungsprozedur KP2 aufzuweisen und/oder durchzuführen.It should be noted that the position determining device 10 may also be formed, only the first calibration procedure KP1 or only the second calibration procedure KP2 to exhibit and / or perform.
Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ist zweckmäßigerweise ausgebildet, insbesondere im Normalbetrieb ständig gemäß dem in der 2 dargestellten Ablauf zu operieren.The position determination device 10 is suitably designed, especially in normal operation constantly according to the in the 2 to operate.
Zunächst zur ersten Kalibrierungsprozedur KP1:First to the first calibration procedure KP1 :
Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ist zweckmäßigerweise ausgebildet, zunächst in einem Schritt S1 die beiden Magnetfeldsensoren zu bestimmen, auf deren Basis der Sensorparameter bestimmt werden soll. Diese beiden Magnetfeldsensoren sollen nachstehend auch als erster aktiver Magnetfeldsensor und zweiter aktiver Magnetfeldsensor bezeichnet werden. Vorzugsweise werden als die beiden aktiven Magnetfeldsensoren diejenigen Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4 bestimmt, die am nächsten zu der Magnetanordnung 7 liegen, also beispielsweise diejenigen Magnetfeldsensoren, zwischen denen die Magnetanordnung 7 in x-Richtung liegt. Im Beispiel der 1 sind das die Magnetfeldsensoren 2 und 3.The position determination device 10 is suitably formed, first in one step S1 to determine the two magnetic field sensors on the basis of which the sensor parameter is to be determined. These two magnetic field sensors are to be referred to below as the first active magnetic field sensor and the second active magnetic field sensor. Preferably, the two active magnetic field sensors are those magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 determines the closest to the magnet assembly 7 lie, so for example those magnetic field sensors between which the magnet assembly 7 lies in the x direction. In the example of 1 these are the magnetic field sensors 2 and 3 ,
Der erste dieser beiden aktiven Magnetfeldsensoren 2, 3 kann dabei auf eine vorstehend beschriebene Vorgehensweise zur Bestimmung eines aktiven Magnetfeldsensors ermittelt werden. Insbesondere kann die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ausgebildet sein, einen aktiven Magnetfeldsensor durch Vergleich seines Messwerts mit einem Schwellenwert zu bestimmen. Liegt der Messwert betragsmäßig unter dem Schwellenwert, so kann davon ausgegangen werden, dass der Messwert sich im linearen Bereich der Kennlinie befindet und der Magnetfeldsensor kann als erster aktiver Magnetfeldsensor verwendet werden.The first of these two active magnetic field sensors 2 . 3 can be determined on a procedure described above for determining an active magnetic field sensor. In particular, the position determination device 10 be configured to determine an active magnetic field sensor by comparing its measured value with a threshold value. If the measured value is lower than the threshold value, it can be assumed that the measured value is in the linear region of the characteristic curve and the magnetic field sensor can be used as the first active magnetic field sensor.
Ferner ist es auch möglich, dass die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ausgebildet ist, den ersten aktiven Magnetfeldsensor durch Vergleich seines Messwerts mit wenigstens einem oder mehreren Messwerten weiterer Magnetfeldsensoren auszuwählen, wobei der Magnetfeldsensor mit dem betragsmäßig geringsten Messwert als der erste aktive Magnetfeldsensor ausgewählt wird. Wie vorstehend bereits beschrieben, kann die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ausgebildet sein, bei dieser Variante der Reihe nach die Magnetfeldsensoren durchzugehen bis von einem Magnetfeldsensor zu dem nächsten Magnetfeldsensor ein betragsmäßiger Anstieg der Messwerte festgestellt wird. Auf diese Weise kann darauf verzichtet werden, für die Bestimmung des ersten aktiven Magnetfeldsensors Messwerte von allen Magnetfeldsensoren zu berücksichtigen.Furthermore, it is also possible for the position-determining device 10 is designed to select the first active magnetic field sensor by comparing its measured value with at least one or more measured values of further magnetic field sensors, wherein the magnetic field sensor is selected with the absolute smallest measured value as the first active magnetic field sensor. As already described above, the position determining device 10 be formed in this variant in turn to pass through the magnetic field sensors until a magnitude increase in the measured values is determined by a magnetic field sensor to the next magnetic field sensor. In this way, it is possible to dispense with taking into account measured values from all magnetic field sensors for determining the first active magnetic field sensor.
Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ist zweckmäßigerweise ausgebildet, den zweiten aktiven Magnetfeldsensor auf Basis des zuvor bestimmten ersten aktiven Magnetfeldsensors zu bestimmen.The position determination device 10 is suitably formed, the second to determine active magnetic field sensor based on the previously determined first active magnetic field sensor.
Wie bereits erläutert, kann als der erste aktive Magnetfeldsensor derjenige Magnetfeldsensor bestimmt werden, der am nächsten zu der Magnetanordnung 7 liegt - hier der Magnetfeldsensor 2. Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 kann dann den zweiten aktiven Magnetfeldsensor beispielsweise basierend darauf bestimmen, ob die Magnetanordnung 7 in x-Richtung auf einer ersten Seite oder einer zweiten Seite des ersten aktiven Magnetfeldsensors liegt.As already explained, the magnetic field sensor closest to the magnet arrangement can be determined as the first active magnetic field sensor 7 lies - here the magnetic field sensor 2 , The position determination device 10 may then determine the second active magnetic field sensor based on, for example, whether the magnet assembly 7 lies in the x-direction on a first side or a second side of the first active magnetic field sensor.
Dies kann beispielsweise auf Basis des Vorzeichens des Messwerts von dem ersten aktiven Magnetfeldsensor erfolgen. Zweckmäßigerweise haben die Kennlinien K1, K2, K3, K4 ihren Nulldurchgang dort, wo die x-Position der Magnetanordnung 7 gleich der x-Position des jeweiligen Magnetfeldsensors ist. Folglich kann anhand des Vorzeichens des Messwerts bestimmt werden, ob sich die Magnetanordnung 7 in x-Richtung links oder rechts von dem ersten aktiven Magnetfeldsensor befindet. Die Positionsbestimmungseinrichtung kann daher anhand des Messwerts des ersten aktiven Magnetfeldsensors als den zweiten aktiven Magnetfeldsensor denjenigen zu dem ersten aktiven Magnetfeldsensor benachbarten Magnetfeldsensor wählen, der näher an der Magnetanordnung 7 liegt. Im gezeigten Beispiel würde der Messwert des ersten aktiven Magnetfeldsensors 2 anzeigen, dass die Magnetanordnung 7 in x-Richtung rechts von dem Magnetfeldsensor 2 liegt und als der zweite aktive Magnetfeldsensor würde dementsprechend der Magnetfeldsensor 3 ausgewählt werden.This can be done for example on the basis of the sign of the measured value of the first active magnetic field sensor. Appropriately, the characteristics have K1 . K2 . K3 . K4 its zero crossing where the x position of the magnet assembly 7 is equal to the x position of the respective magnetic field sensor. Consequently, it can be determined on the basis of the sign of the measured value, whether the magnet arrangement 7 located in the x direction to the left or right of the first active magnetic field sensor. The position determination device can therefore use the measured value of the first active magnetic field sensor as the second active magnetic field sensor to select that magnetic field sensor adjacent to the first active magnetic field sensor which is closer to the magnet arrangement 7 lies. In the example shown, the measured value of the first active magnetic field sensor 2 show that the magnet arrangement 7 in the x direction to the right of the magnetic field sensor 2 Accordingly, as the second active magnetic field sensor, the magnetic field sensor would be 3 to be selected.
Ferner kann die Positionsbestimmungseinrichtung 10 auch ausgebildet sein, den zweiten aktiven Magnetfeldsensor auf Basis eines Vergleichs des zugeordneten Messwerts mit einem Schwellenwert und/oder auf Basis eines Vergleichs des zugeordneten Messwerts mit einem oder mehreren Messwerten anderer Magnetfeldsensoren zu bestimmen. Vorzugsweise kann die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ausgebildet sein, als den ersten und zweiten aktiven Magnetfeldsensor diejenigen Magnetfeldsensoren zu bestimmen, deren Messwerte unter einer Mehrzahl von Messwerten verschiedener Magnetfeldsensoren betragsmäßig am geringsten sind.Furthermore, the position determination device 10 also be designed to determine the second active magnetic field sensor based on a comparison of the assigned measured value with a threshold value and / or on the basis of a comparison of the assigned measured value with one or more measured values of other magnetic field sensors. Preferably, the position determination device 10 be designed to determine as the first and second active magnetic field sensor those magnetic field sensors whose measured values are the smallest in magnitude among a plurality of measured values of different magnetic field sensors.
Auf Basis der Messwerte von den beiden aktiven Magnetfeldsensoren - im gezeigten Beispiel auf Basis der Messwerte MW2 und MW3 der Magnetfeldsensoren 2, 3 - sowie auf Basis der Beabstandung d erzeugt dann die Positionsbestimmungseinrichtung 10 im Schritt S2 den Sensorparameter.Based on the measured values of the two active magnetic field sensors - in the example shown on the basis of the measured values MW2 and MW3 the magnetic field sensors 2 . 3 - And on the basis of the spacing d then generates the position-determining device 10 in step S2 the sensor parameter.
Beispielsweise berechnet die Positionsbestimmungseinrichtung 10 aus den beiden Messwerten ein Summenwert, exemplarisch die einfache Summe der Beträge - also |MW2| + |MW3| - oder eine gewichtete Summe, und teilt den Summenwert durch die Beabstandung d. Im gezeigten Beispiel berechnet die Positionsbestimmungseinrichtung 10 den Sensorparameter beispielsweise als (|MW2| + |MW3|) / d.For example, the position determination device calculates 10 from the two measured values a sum value, exemplarily the simple sum of the amounts - thus | MW2 | + | MW3 | or a weighted sum, and divides the sum value by the spacing d. In the example shown, the position determination device calculates 10 for example, the sensor parameter as (| MW2 | + | MW3 |) / d.
Als Nächstes weist die Positionsbestimmungseinrichtung 10 den berechneten Sensorparameter einem, mehreren oder sämtlichen Magnetfeldsensoren zu, insbesondere einem oder beiden der aktiven Magnetfeldsensoren. Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ist ausgebildet, nachfolgende Positionsbestimmungen auf Basis des zugewiesenen Sensorparameters durchzuführen.Next, the position determining device 10 the calculated sensor parameter to one, several or all of the magnetic field sensors, in particular one or both of the active magnetic field sensors. The position determination device 10 is configured to perform subsequent position determinations based on the assigned sensor parameter.
In der 2 ist beispielsweise ein optionaler Schritt S3 gezeigt, bei dem eine Bereitstellung eines Positionswerts auf Basis des eben bereitgestellten und zugeordneten Sensorparameters erfolgt. Zweckmäßigerweise wird dazu der Messwert und die Position des ersten aktiven Magnetfeldsensors verwendet.In the 2 is an optional step, for example S3 shown in which a provision of a position value on the basis of the just provided and assigned sensor parameter takes place. The measured value and the position of the first active magnetic field sensor are expediently used for this purpose.
Zusammenfassend werden bei der Durchführung der ersten Kalibrierungsprozedur KP1 also insbesondere zwei benachbarte Magnetfeldsensoren bestimmt, zwischen denen sich die Magnetanordnung 7 momentan befindet, und der Sensorparameter wird insbesondere auf Basis der Messwerte der beiden Magnetfeldsensoren und der Beabstandung d der beiden Magnetfeldsensoren bestimmt.In summary, when performing the first calibration procedure KP1 Thus, in particular two adjacent magnetic field sensors determined, between which the magnet arrangement 7 is currently located, and the sensor parameter is determined in particular based on the measured values of the two magnetic field sensors and the spacing d of the two magnetic field sensors.
Bei dem mittels der ersten Kalibrierungsprozedur KP1 erhaltenen Sensorparameter handelt es sich insbesondere um den vorstehend erwähnten ungefähren bzw. allgemeinen Sensorparameter. Der allgemeine Sensorparameter wird insbesondere einer Mehrzahl an Magnetfeldsensoren zugeordnet.In the case of the first calibration procedure KP1 The sensor parameters obtained are, in particular, the abovementioned approximate or general sensor parameters. The general sensor parameter is in particular assigned to a plurality of magnetic field sensors.
Im Folgenden soll die zweite Kalibrierungsprozedur KP2 beschrieben werden. Die zweite Kalibrierungsprozedur KP2 dient insbesondere dazu, einen genaueren Sensorparameter zu erzeugen. Zweckmäßigerweise wird mit der zweiten Kalibrierungsprozedur KP2 für einen, mehrere oder sämtliche Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4 jeweils ein oder zwei individuelle Sensorparameter erzeugt.The following is the second calibration procedure KP2 to be discribed. The second calibration procedure KP2 in particular, serves to generate a more accurate sensor parameter. Conveniently, with the second calibration procedure KP2 for one, several or all magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 generates one or two individual sensor parameters.
Die zweite Kalibrierungsprozedur KP2 wird zweckmäßigerweise nach der ersten Kalibrierungsprozedur KP1 durchgeführt. Alternativ dazu kann die zweite Kalibrierungsprozedur KP2 auch ohne vorherige Durchführung der ersten Kalibrierungsprozedur KP1 durchgeführt werden.The second calibration procedure KP2 is expediently after the first calibration procedure KP1 carried out. Alternatively, the second calibration procedure KP2 even without first performing the first calibration procedure KP1 be performed.
Die zweite Kalibrierungsprozedur KP2 wird zweckmäßigerweise im Normalbetrieb der Positionsbestimmungseinrichtung 10 durchgeführt, also dann, wenn der Verschiebekörper 5 betriebsmäßig bewegt wird und die Positionsbestimmungseinrichtung 10 vorzugsweise bereits auf Basis eines zuvor mit der ersten oder zweiten Kalibrierungsprozedur erhaltenen Sensorparameters Positionsbestimmungen durchführt.The second calibration procedure KP2 is expediently in normal operation of the position-determining device 10 performed, that is, when the sliding body 5 is moved operationally and the position determining device 10 preferably already based on a previously with the first or second calibration procedure obtained sensor parameters performs position determinations.
Zweckmäßigerweise ist die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ausgebildet, die zweite Kalibrierungsprozedur KP2 im Normalbestrieb ständig zu wiederholen.Conveniently, the position determining device 10 formed, the second calibration procedure KP2 to repeat constantly in normal operation.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Positionsbestimmungseinrichtung 10 auch ausgebildet sein, die zweite Kalibrierungsprozedur im Rahmen eines Kalibrierungsbetriebs durchzuführen, bei dem der Verschiebekörper 5 speziell zur Erzeugung des Sensorparameter um eine vorbestimmte Distanz in x-Richtung verschoben wird, vorzugsweise um wenigstens eine oder mehrere Beabstandungen d und zweckmäßigerweise über den gesamten Verschiebeweg 6.Alternatively or additionally, the position determination device 10 be configured to perform the second calibration procedure in the context of a calibration operation in which the sliding body 5 is moved specifically for generating the sensor parameter by a predetermined distance in the x direction, preferably by at least one or more spacings d and expediently over the entire displacement path 6 ,
Bei der zweiten Kalibrierungsprozedur KP2 überwacht die Positionsbestimmungseinrichtung in einem Schritt S5, ob zwei Messwerte zweier benachbarter Magnetfeldsensoren eine vorbestimmte Beziehung zueinander aufweisen. Zweckmäßigerweise überwacht die Positionsbestimmungseinrichtung dies bei zwei Magnetfeldsensoren, die beispielsweise wie vorstehend bereits im Zusammenhang mit Schritt S1 erläutert als aktive Magnetfeldsensoren bestimmt wurden. Die Bestimmung der aktuell aktiven Magnetfeldsensoren kann in einem dem Schritt S5 vorgelagerten Schritt S4 erfolgen.In the second calibration procedure KP2 monitors the position-determining device in one step S5 whether two measured values of two adjacent magnetic field sensors have a predetermined relationship to each other. The position determining device expediently monitors this in the case of two magnetic field sensors which, for example, as already described above in connection with step S1 explained as active magnetic field sensors were determined. The determination of the currently active magnetic field sensors can in one step S5 upstream step S4 respectively.
Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ist insbesondere ausgebildet, im Schritt S5 die Konstellation zu detektieren, bei der der Betrag eines Messwerts gleich (oder ungefähr gleich) dem Betrag eines Messwerts eines benachbarten Magnetfeldsensors ist. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass überwacht wird, ob die Differenz der Beträge der Messwerte kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.The position determination device 10 is specially designed in step S5 to detect the constellation in which the magnitude of a measurement value is equal to (or approximately equal to) the magnitude of a measurement value of an adjacent magnetic field sensor. This can be done, for example, by monitoring whether the difference between the amounts of the measured values is smaller than a predetermined threshold value.
Wie dem Schaubild der 1 entnommen werden kann, ist für den Fall, dass sich die Magnetanordnung 7 in x-Richtung genau zwischen zwei benachbarten Magnetfeldsensoren befindet, der Betrag des Messwertes des einen Magnetfeldsensors ungefähr gleich dem Betrag des anderen Magnetfeldsensors. Ist dies der Fall, so kann auf Basis wenigstens eines der Messwerte ein recht genauer Sensorparameter bestimmt werden.Like the graph of 1 can be taken is in the event that the magnet assembly 7 In the x-direction exactly between two adjacent magnetic field sensors, the amount of the measured value of the one magnetic field sensor is approximately equal to the amount of the other magnetic field sensor. If this is the case, a fairly accurate sensor parameter can be determined on the basis of at least one of the measured values.
Liegt die im Schritt 5 zu detektierende Konstellation also vor, so fährt die Positionsbestimmungseinrichtung 10 mit dem Schritt S7 fort, in dem ein Sensorparameter bestimmt und zugeordnet wird.Is that in the step 5 So before to be detected constellation, so the position determining device moves 10 with the step S7 in which a sensor parameter is determined and assigned.
Beispielsweise kann der Sensorparameter als Verhältnis eines der Messwerte der aktiven Magnetfeldsensoren zu der halben Beabstandung d/2 bestimmt werden. In erwähnten Fall, in dem sich die Magnetanordnung 7 zwischen den Magnetfeldsensoren 1 und 2 befindet, würde sich der Sensorparameter beispielsweise als |MW1|/(d/2) ergeben.For example, the sensor parameter can be determined as the ratio of one of the measured values of the active magnetic field sensors to half the spacing d / 2. In the case mentioned, in which the magnet arrangement 7 between the magnetic field sensors 1 and 2 For example, the sensor parameter would result in | MW1 | / (d / 2).
Alternativ dazu könnte der Sensorparameter auch wie in der ersten Kalibrierungsprozedur bestimmt werden, insbesondere als Verhältnis eines Summenwerts der Messwerte zu der Beabstandung d - in dem konkreten Fall als (|MW1| + |MW2|) / d.Alternatively, the sensor parameter could also be determined as in the first calibration procedure, in particular as the ratio of a sum value of the measured values to the spacing d - in the specific case as (| MW1 | + | MW2 |) / d.
Liegt die im Schritt S5 zu detektierende Konstellation nicht vor, so kehrt die Positionsbestimmungseinrichtung 10 zweckmäßigerweise zu dem Schritt S4 zurück. Zwischen den Schritten S5 und S4 kann optional ein Schritt S6 ausgeführt werden, bei dem auf Basis eines bereits verfügbaren Sensorparameters ein Positionswert berechnet wird. Dies erfolgt zweckmäßigerweise auf Basis des Messwerts und der Position des ersten aktiven Magnetfeldsensors.Is that in the step S5 not to be detected constellation, the position determining device returns 10 expediently to the step S4 back. Between the steps S5 and S4 can optionally be a step S6 in which a position value is calculated on the basis of an already available sensor parameter. This is expediently carried out on the basis of the measured value and the position of the first active magnetic field sensor.
Ferner kann optional nach dem Schritt S7 ein Schritt S8 durchgeführt werden, in dem auf Basis des im Schritt S7 erzeugten Sensorparameters ein Positionswert berechnet wird, zweckmäßigerweise auf Basis des Messwerts und der Position des ersten aktiven Magnetfeldsensors.Furthermore, optionally after the step S7 a step S8 in which based on the in step S7 generated sensor parameter, a position value is calculated, expediently on the basis of the measured value and the position of the first active magnetic field sensor.
Nach dem Schritt S7 oder nach dem optionalen Schritt S8 fährt die Positionsbestimmungseinrichtung 10 zweckmäßigerweise mit dem Schritt S4 fort. Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 kann dementsprechend die zweite Kalibrierungsprozedur KP2 ständig wiederholen.After the step S7 or after the optional step S8 the position determination device moves 10 expediently with the step S4 continued. The position determination device 10 accordingly, the second calibration procedure KP2 constantly repeat.
Zusammenfassend wird bei der zweiten Kalibrierungsprozedur KP2 - im Gegensatz zur ersten Kalibrierungsprozedur KP1 - der Sensorparameter nur dann erzeugt, wenn sich die Magnetanordnung 7 an einer bestimmten Position befindet - insbesondere in der Mitte zwischen zwei benachbarten Magnetfeldsensoren.In summary, in the second calibration procedure KP2 - in contrast to the first calibration procedure KP1 - The sensor parameter generated only when the magnet assembly 7 located at a certain position - especially in the middle between two adjacent magnetic field sensors.
Dadurch kann in der Regel ein genauerer Sensorparameter als mit der ersten Kalibrierungsprozedur KP1 erzeugt werden. Vorzugsweise ist die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ausgebildet, einen mit der ersten Kalibrierungsprozedur KP1 gewonnenen Sensorparameter durch einen mit der zweiten Kalibrierungsprozedur KP2 gewonnenen Sensorparameter zu ersetzen.This usually allows a more accurate sensor parameter than the first calibration procedure KP1 be generated. Preferably, the position determining device 10 trained, one with the first calibration procedure KP1 obtained sensor parameters by one with the second calibration procedure KP2 replaced sensor parameters.
Beispielsweise ist die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ausgebildet, bei der Inbetriebnahme zunächst mehreren Magnetsensoren 1, 2, 3, 4 jeweils einen gleichen, allgemeinen Sensorparameter (der insbesondere mit der ersten Kalibrierungsprozedur KP1 gewonnen wird) zuzuordnen und, daran anschließend, im Betrieb nach und nach jedem Magnetsensor 1, 2, 3, 4 wenigstens einen, vorzugsweise zwei, individuelle Sensorparameter (der mit der zweiten Kalibrierungsprozedur KP2 gewonnen wird) zuzuordnen.For example, the position determination device 10 designed, when commissioning first several magnetic sensors 1 . 2 . 3 . 4 in each case a same, general sensor parameter (in particular with the first calibration procedure KP1 is gained) and, at it subsequently, gradually during operation, each magnetic sensor 1 . 2 . 3 . 4 at least one, preferably two, individual sensor parameters (the one with the second calibration procedure KP2 won).
Zweckmäßigerweise ist die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ausgebildet, im Betrieb, insbesondere im Normalbetrieb, ständig zu überwachen, ob eine Bestimmung eines Sensorparameters gemäß Schritt S7 ausgelöst werden soll, beispielsweise, indem gemäß Schritt S4 und Schritt S5 ständig anhand von Messwerten geprüft wird, ob sich die Magnetanordnung 7 genau zwischen zwei aktiven Magnetfeldsensoren befindet, also insbesondere, ob die Beträge der Messwerte zweier benachbarter Magnetfeldsensoren ungefähr gleich sind. Ist dies der Fall, so wird der Schritt S7 ausgeführt. Der erhaltene Sensorparameter ersetzt dann insbesondere einen zuvor (mit der ersten oder der zweiten Kalibrierungsprozedur) erhaltenen Sensorparameter. Auf diese Weise ist es insbesondere auch möglich, mit der zweiten Kalibrierungsprozedur KP2 erhaltene Sensorparameter ständig zu aktualisieren.Conveniently, the position determining device 10 designed to constantly monitor in operation, in particular in normal operation, whether a determination of a sensor parameter according to step S7 should be triggered, for example, by according to step S4 and step S5 is constantly checked by measurements, whether the magnet assembly 7 is located exactly between two active magnetic field sensors, so in particular whether the amounts of the measured values of two adjacent magnetic field sensors are approximately equal. If this is the case, then the step S7 executed. The obtained sensor parameter then replaces, in particular, a sensor parameter previously obtained (with the first or the second calibration procedure). In this way it is also possible, in particular, with the second calibration procedure KP2 constantly update received sensor parameters.
Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ist insbesondere ausgebildet, unter wiederholter Durchführung der Kalibrierungsprozedur, insbesondere der zweiten Kalibrierungsprozedur KP2, für jeden aus einer Mehrzahl von Magnetfeldsensoren, insbesondere sämtlichen Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4, wenigstens einen individuellen Sensorparameter zu bestimmen und zuzuordnen. Mit einem „individuellen“ Sensorparameter ist ein Sensorparameter gemeint, der nur einem oder maximal zwei Magnetfeldsensoren zugeordnet wird.The position determination device 10 is in particular designed, with repeated execution of the calibration procedure, in particular the second calibration procedure KP2 , for each of a plurality of magnetic field sensors, in particular all magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 to determine and assign at least one individual sensor parameter. By an "individual" sensor parameter is meant a sensor parameter associated with only one or a maximum of two magnetic field sensors.
Beispielsweise kann, wenn sich die Magnetanordnung 7 zwischen den Magnetfeldsensoren 1, 2 befindet, der Sensorparameter SP1 als |MW1|/(d/2) bestimmt werden und der Sensorparameter SP2 als |MW2|/(d/2) bestimmt werden. Zweckmäßigerweise kann also für jeden Magnetfeldsensor ein individueller Sensorparameter erzeugt werden, der sich aus dem Verhältnis des jeweiligen Messwerts und der halben Beabstandung d/2 ergibt. Somit kann für jeden Magnetfeldsensor ein individueller Sensorparameter erhalten werden.For example, when the magnet assembly 7 between the magnetic field sensors 1 . 2 is the sensor parameter SP1 as | MW1 | / (d / 2) and the sensor parameter SP2 be determined as | MW2 | / (d / 2). Expediently, therefore, an individual sensor parameter can be generated for each magnetic field sensor, which results from the ratio of the respective measured value and half the spacing d / 2. Thus, an individual sensor parameter can be obtained for each magnetic field sensor.
Zweckmäßigerweise ist es auch möglich, einem, mehreren oder sämtlichen Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4 jeweils zwei Sensorparameter, insbesondere zwei individuelle Sensorparameter, zuzuordnen. Der erste Sensorparameter kann zur Bereitstellung des Positionswerts verwendet werden, wenn sich die Magnetanordnung 7 auf einer ersten Seite des zugeordneten Magnetfeldsensors befindet und der zweite Sensorparameter kann zur Bereitstellung des Positionswerts dienen, wenn sich die Magnetanordnung 7 auf einer zweiten Seite des zugeordneten Magnetfeldsensors befindet.Appropriately, it is also possible, one, several or all magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 each two sensor parameters, in particular two individual sensor parameters to assign. The first sensor parameter may be used to provide the position value when the magnet assembly 7 is located on a first side of the associated magnetic field sensor and the second sensor parameter may be used to provide the position value when the magnet assembly 7 located on a second side of the associated magnetic field sensor.
Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ist insbesondere ausgebildet, die Kalibrierungsprozedur, insbesondere die zweite Kalibrierungsprozedur KP2 wiederholt durchzuführen und beispielsweise bei einer ersten Durchführung einen ersten Sensorparameter und bei einer zweiten Durchführung einen zweiten Sensorparameter zu erzeugen.The position determination device 10 is specifically designed, the calibration procedure, in particular the second calibration procedure KP2 repeatedly and, for example, to generate a first sensor parameter in a first implementation and a second sensor parameter in a second implementation.
Beispielsweise wird dann, wenn ein Messwert MW2 eines ersten aktiven Magnetfeldsensors 2 und ein Messwert MW1 eines benachbarten zweiten aktiven Magnetfeldsensors 1 (auf einer ersten Seite des ersten Magnetfeldsensors 2) betragsmäßig gleich sind, der erste Sensorparameter SP21(für den ersten aktiven Magnetfeldsensor 2) auf Basis des Messwerts MW2 des ersten Magnetfeldsensors 2 erzeugt. Ferner wird, wenn ein Messwert MW2 des ersten aktiven Magnetfeldsensors 2 und ein Messwert MW3 eines benachbarten zweiten aktiven Magnetfeldsensors 3 (auf einer zweiten Seite des ersten Magnetfeldsensors 2) betragsmäßig gleich sind, der zweite Sensorparameter SP22(für den ersten aktiven Magnetfeldsensor 2) auf Basis des Messwerts MW2 des ersten Magnetfeldsensors 2 erzeugt. Die beiden erzeugten Sensorparameter SP21, SP22 werden dann dem ersten aktiven Magnetfeldsensor 2 zugeordnet und im Betrieb von der Positionsbestimmungseinrichtung 10 für die Berechnung des Positionswerts verwendet.For example, if a reading MW2 a first active magnetic field sensor 2 and a reading MW1 an adjacent second active magnetic field sensor 1 (on a first side of the first magnetic field sensor 2 ) are equal in magnitude, the first sensor parameter SP21 (for the first active magnetic field sensor 2 ) based on the measured value MW2 of the first magnetic field sensor 2 generated. Further, if a reading MW2 of the first active magnetic field sensor 2 and a reading MW3 an adjacent second active magnetic field sensor 3 (on a second side of the first magnetic field sensor 2 ) are equal in magnitude, the second sensor parameter SP22 (for the first active magnetic field sensor 2 ) based on the measured value MW2 of the first magnetic field sensor 2 generated. The two generated sensor parameters SP21, SP22 are then the first active magnetic field sensor 2 assigned and in operation by the position-determining device 10 used for the calculation of the position value.
Zweckmäßigerweise bestimmt die Positionsbestimmungseinrichtung 10 zuerst, ob sich die Magnetanordnung in x-Richtung links oder rechts von dem ersten aktiven Magnetfeldsensor 2 befindet und wählt dann entsprechend den Sensorparameter SP21 oder SP22 aus, um schließlich auf Basis des gewählten Sensorparameters und des Messwerts des ersten aktiven Magnetfeldsensors den Positionswert bereitzustellen.The position determination device expediently determines 10 First, whether the magnet arrangement in the x-direction left or right of the first active magnetic field sensor 2 then selects and accordingly selects the sensor parameters SP21 or SP22 to finally provide the position value based on the selected sensor parameter and the measured value of the first active magnetic field sensor.
Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 kann ferner ausgebildet sein, auf Basis wenigstens zweier Positionswerte einen Geschwindigkeitswert bereitzustellen, den Geschwindigkeitswert mit einem erwarteten Geschwindigkeitswert zu vergleichen und auf Basis des Vergleichs einen oder mehrere Sensorparameter zu verändern.The position determination device 10 Furthermore, it may be configured to provide a speed value based on at least two position values, to compare the speed value to an expected speed value, and to modify one or more sensor parameters based on the comparison.
Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die linearen Bereiche der Kennlinien K1, K2, K3, K4 möglichst sprungfrei verkettet werden; d.h., dass die Sensorparameter benachbarter Magnetfeldsensoren 1, 2, 3, 4 möglichst gut aufeinander abgestimmt sind, so dass bei dem Übergang der Magnetanordnung 7 von dem linearen Bereich eines Magnetfeldsensors in den linearen Bereich des nächsten Magnetfeldsensors bei den Positionswerten kein Sprung auftritt.In this way it can be achieved that the linear regions of the characteristics K1 . K2 . K3 . K4 be chained as possible without jumps; ie, that the sensor parameters of adjacent magnetic field sensors 1 . 2 . 3 . 4 are matched as well as possible, so that at the transition of the magnet assembly 7 from the linear region of a magnetic field sensor into the linear region of the next magnetic field sensor, no jump occurs at the position values.
Ein solcher Sprung kann durch die vorgenannte Geschwindigkeitsbeobachtung auf Basis wenigstens zweier Positionswerte detektiert werden. Zweckmäßigerweise wird die Geschwindigkeitsbeobachtung für zwei Positionswerte durchgeführt, die auf Basis von Messwerten zweier benachbarter Magnetfeldsensoren bereitgestellt wurden. Durch eine Differenzierung, insbesondere des Positionswerteverlaufs über der Zeit, oder Subtraktion der Positionswerte kann ein Geschwindigkeitswert erhalten werden. Der Geschwindigkeitswert wird mit einem erwarteten Geschwindigkeitswert verglichen. Auf Basis des Vergleichs wird wenigstens ein Sensorparameter einer der Magnetfeldsensoren so angepasst, dass bei einem mit diesem Sensorparameter bereitgestellten Messwert die Differenz zwischen dem Geschwindigkeitswert und dem erwarteten Geschwindigkeitswert verringert ist.Such a jump can be detected by the aforementioned speed observation based on at least two position values. Expediently, the speed observation is carried out for two position values which were provided on the basis of measured values of two adjacent magnetic field sensors. By a differentiation, in particular of the position value course over time, or subtraction of the position values, a speed value can be obtained. The speed value is compared to an expected speed value. On the basis of the comparison, at least one sensor parameter of one of the magnetic field sensors is adapted so that the difference between the speed value and the expected speed value is reduced in the case of a measured value provided with this sensor parameter.
Beispielsweise bewegt sich die Magnetanordnung 7 von links nach rechts und befindet sich zunächst im linearen Bereich des Magnetfeldsensors 2. Der Magnetfeldsensor 2 ist dementsprechend aktiv und die Position des Verschiebekörpers 5 wird auf Basis des Messwerts des Magnetfeldsensors 2 und des Sensorparameters des Magnetfeldsensors 2 bestimmt.For example, the magnet arrangement moves 7 from left to right and is initially in the linear region of the magnetic field sensor 2 , The magnetic field sensor 2 is accordingly active and the position of the sliding body 5 is based on the measured value of the magnetic field sensor 2 and the sensor parameter of the magnetic field sensor 2 certainly.
Die Magnetanordnung 7 bewegt sich nun in den linearen Bereich des benachbarten Magnetfeldsensors 3. Dementsprechend ist nun der Magnetfeldsensor 3 aktiv und die Positionsbestimmungseinrichtung 10 bestimmt die Position des Verschiebekörpers 5 auf Basis des Messwerts des Magnetfeldsensors 3 und des Sensorparameters des Magnetfeldsensors 3.The magnet arrangement 7 now moves into the linear region of the adjacent magnetic field sensor 3 , Accordingly, the magnetic field sensor is now 3 active and the position-determining device 10 determines the position of the sliding body 5 based on the measured value of the magnetic field sensor 3 and the sensor parameter of the magnetic field sensor 3 ,
Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 bildet nun die Differenz der beiden Positionswerte oder eine Ableitung des Positionswertverlaufs über der Abtastzeit, um den Geschwindigkeitswert zu erhalten, und vergleicht den Geschwindigkeitswert mit einem erwarteten Geschwindigkeitswert. Der erwartete Geschwindigkeitswert kann beispielsweise dadurch erhalten werden, dass zu dem Zeitpunkt, zu dem der zweite Positionswert bestimmt wird - also wenn sich die Magnetanordnung 7 in dem linearen Bereich des Magnetfeldsensors 3 befindet - ein Positionswert auf Basis des Messwerts von dem Magnetfeldsensor 2 und des Sensorparameters von dem Magnetfeldsensor 2 erzeugt wird. Die Differenz dieses Positionswerts und des ersten Positionswerts, insbesondere dividiert durch die Abtastzeit, oder Ableitung des Positionswertverlaufs kann dann als der erwartete Geschwindigkeitswert dienen. Die Positionsbestimmungseinrichtung 10 ist zweckmäßigerweise ausgebildet, einen oder mehrere Sensorparameter des Magnetfeldsensors 2 oder 3 so zu verändern, dass die Differenz zwischen dem erwarteten Geschwindigkeitswert und der Differenz des ersten und zweiten Positionswerts, insbesondere dividiert durch die Abtastzeit, verkleinert wird.The position determination device 10 now forms the difference of the two position values or a derivation of the position value curve over the sampling time, in order to obtain the speed value, and compares the speed value with an expected speed value. The expected speed value can be obtained, for example, by the fact that at the time at which the second position value is determined - that is, when the magnet arrangement 7 in the linear region of the magnetic field sensor 3 a position value based on the measured value from the magnetic field sensor 2 and the sensor parameter from the magnetic field sensor 2 is produced. The difference of this position value and the first position value, in particular divided by the sampling time, or derivation of the position value profile can then serve as the expected speed value. The position determination device 10 is expediently formed, one or more sensor parameters of the magnetic field sensor 2 or 3 be changed so that the difference between the expected speed value and the difference of the first and second position value, in particular divided by the sampling time, is reduced.
