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Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
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Es sind Testverfahren zum Testen von Raddrehzahlsensoren bekannt, wobei üblicherweise ein sich drehender magnetischer Encoder Teil der Testeinrichtung ist, welcher entsprechend dem zu sensierenden Target in einer Raddrehzahlsensoranordnung ausgebildet ist. Bei den bekannten Verfahren ist meist eine relativ präzise Positionierung zwischen dem zu testenden Sensor und der Testeinrichtung erforderlich.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde ein Verfahren zum Testen eines Geschwindigkeitssensors vorzuschlagen, bei welchem diese Positionierung flexibel bzw. relativ großzügig auslegbar ist und/oder welches relativ einfach und/oder kostengünstig und/oder präzise ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1.
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Der erste und der zweite Test-Leiterabschnitt sind vorzugsweise elektrisch in Reihe geschaltet und werden von einem betragsmäßig gleichen Strom mit inverser Richtung/ Orientierung durchflossen, jeweils hinsichtlich der zugeordneten sensitiven Strukturen, aufgrund ihrer geometrischen Anordnung, insbesondere weil sie als zwei Leitersegmente einer Leiterschleife ausgebildet sind. Zweckmäßigerweise ist die Stromrichtung durch den ersten und zweiten Test-Leiterabschnitt bzw. durch zwei Test-Leiterabschnitt eines Test-Leiterabschnittspaars so definiert, dass sie im Wesentlichen parallel zueinander bzw. nebeneinander angeordnet sind und der Strom durch diese beiden Leiterabschnitte eine zueinander inverse Orientierung aufweist.
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Unter der Formulierung, dass der erste Test-Leiterabschnitt der ersten sensitiven Struktur zugeordnet ist und der zweite Test-Leiterabschnitt der zweiten sensitiven Struktur zugeordnet ist wird bevorzugt verstanden, dass der Abstand dieses jeweiligen Test-Leiterabschnitts zu der zugeordneten sensitiven Struktur geringer ist als zu den anderen sensitiven Strukturen und/oder dass der jeweilige Test-Leiterabschnitt im Wesentlichen mittig mit einem definierten Abstand über oder unter der zugeordneten sensitiven Struktur angeordnet ist.
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Unter einer sensitiven Struktur wird vorzugsweise eine magnetfeldempfindliche Fläche auf einem Sensorchip vorstanden. Insbesondere ist dieser Sensorchip als ASIC ausgebildet und umfasst die sensitiven Flächen sowie die Signalverarbeitungsschaltung integriert auf einem Chip.
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Die Test-Leiterabschnitte sind bevorzugt durch einen Leadframe oder ein Kabel oder eine Leiterbahn ausgebildet, welche insbesondere ein Querverbindungsstück aufweist, dessen Länge dem Abstand der beiden Test-Leiterabschnitte eines Test-Leiterabschnittspaares entspricht.
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Es ist bevorzugt, dass die erste Leiterschleife eine Länge aufweist, welche im Wesentlichen der jeweiligen Länge des ersten und zweiten Test-Leiterabschnitts entspricht. Die Breite der ersten Leiterschleife entspricht zweckmäßigerweise im Wesentlichen dem Abstand des ersten und zweiten Test-Leiterabschnitts.
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Es ist zweckmäßig, dass der erste Test-Leiterabschnitt und der zweite Test-Leiterabschnitt Teil einer Leiterschleife sind, insbesondere einer einzigen Leiterschleife, welche zur Erzeugung eines Magnetfelds, dass von den sensitiven Strukturen des Geschwindigkeitssensors erfasst wird, genutzt wird.
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Es ist bevorzugt, dass der Stromfluss durch den ersten und zweiten Test-Leiterabschnitt, welcher mittels der Strom- und/oder Spannungsquelle erzeugt wird, ein Wechselstromfluss ist und die Strom- und/oder Spannungsquelle als Wechselstrom-/ Wechselspannungsquelle ausgebildet ist.
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Der erste und der zweite Test-Leiterabschnitt sind vorzugsweise zueinander im Wesentlichen parallel angeordnet und weisen eine definierte Länge auf und wobei diese Länge mehr als doppelt, insbesondere dreimal bzw. fünfmal, so groß ist, wie der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Test-Leiterabschnitt, insbesondere damit der Strom durch die Querverbindung zwischen den beiden Test-Leiterabschnitten im Wesentlichen keine Rolle spielt hinsichtlich einer unerwünschten Erfassung durch die wenigstens eine sensitive Struktur.
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Es ist bevorzugt, dass die Breite der Leiterschleife und/oder der Abstand des ersten und zweiten Test-Leiterabschnitts zueinander im Wesentlichen dem Abstand der ersten und zweiten sensitiven Strukturen des Geschwindigkeitssensors zueinander entspricht.
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Es ist bevorzugt, dass die erste und die zweite sensitive Struktur des Geschwindigkeitssensors so relativ zur Leiterschleife und/oder dem ersten und zweiten Test-Leiterabschnitt angeordnet ist, dass die erste und die zweite sensitive Struktur jeweils im Wesentlichen in der Mitte bezüglich der Länge der Leiterschleife und/oder der Länge der ersten und zweiten Test-Leiterabschnitte angeordnet ist. Hierdurch ist der Abstand der sensitiven Strukturen zu einem unerwünschten Magnetfeld, dass durch einen Strom durch eine nicht in Richtung mit den Test-Leiterabschnitten ausgebildete Querverbindung oder gekrümmte Leiterstruktur erzeugt wird, relativ groß und der Messeintrag dieses unerwünschten Magnetfelds relativ gering.
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Unter dem Begriff Länge wird vorzugsweise eine Längen- bzw. Streckengröße bzw. der Begriff Längsausdehnung bzw. Längserstreckung verstanden.
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Zweckmäßigerweise sind die sensitiven Strukturen des Geschwindigkeitssensors als GMR, also gigant magnetoresistive, Sensorstrukturen ausgebildet oder alternativ vorzugsweise als AMR, als anisotrop magnetoresistive, oder TMR, also tunnelmagnetoresistive, oder Hall Strukturen ausgebildet.
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Vorzugsweise ist der Geschwindigkeitssensor so ausgebildet, dass die Ausgangssignale der ersten und zweiten sensitiven Struktur in der Signalverarbeitungsschaltung differentiell zueinander verarbeitet/ ausgewertet werden.
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Es ist bevorzugt, dass der Geschwindigkeitssensor vier sensitive Strukturen aufweist, deren Ausgangssignale paarweise differentiell zueinander in der Signalverarbeitungsschaltung verarbeitet/ ausgewertet werden und wobei insbesondere jeweils eine sensitive Struktur dieses Paares auf der einen und die andere sensitive Struktur auf der anderen Seite des Geschwindigkeitssensors, insbesondere hinsichtlich seiner Chipfläche, angeordnet sind.
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Vorzugsweise ist der Geschwindigkeitssensor zur Richtungserkennung ausgebildet, wobei die beiden Seite des Geschwindigkeitssensors, insbesondere hinsichtlich seiner Chipfläche, dabei auf der einen Seite die erste und dritte sensitive Struktur und auf der anderen Seite die zweite und vierte sensitive Struktur, den ersten und dritten Test-Leiterabschnitten auf der einen Seiten und den zweiten und vierten Test-Leiterabschnitten auf der anderen Seite zugeordnet sind.
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Es ist zweckmäßig, dass die Testeinrichtung eine erste und eine zweite Leiterschleife und/oder einen ersten und einen zweiten Test-Leiterabschnitt als erstes Test-Leiterabschnittspaar und einen dritten und einen vierten Test-Leiterabschnitt als zweites Test-Leiterabschnittspaar umfasst, und der erste und der dritte Test-Leiterabschnitt den beiden sensitiven Strukturen einer Seite des Geschwindigkeitssensors und der zweite und der vierte Test-Leiterabschnitt den beiden sensitiven Strukturen der anderen Seite des Geschwindigkeitssensors zugeordnet sind und die beiden Leiterschleifen und/oder Test-Leiterabschnittspaare und der Geschwindigkeitssensor entsprechend zueinander angeordnet/ ausgerichtet sind.
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Vorzugsweise ist der Geschwindigkeitssensor so ausgebildet, dass der Abstand der sensitiven Strukturen, paarweise oder alleine, auf dem Chip des Geschwindigkeitssensors, also insbesondere der Abstand der am nächsten zueinander angeordneten sensitiven Strukturen von der einen Seite zur sensitiven Struktur auf der anderen Seite des Chips, hinsichtlich der Breite der sensitiven Strukturen selbst so ausgebildet ist, dass dieser Abstand, der nächsten sensitiven Struktur der einen Seite zur sensitiven Struktur der anderen Seite, gegenüber bzw. zu der Breite mindestens das fünffache beträgt.
Besonders bevorzugt ist dieses Verhältnis Abstand zu Breite: mindestens 10 oder 50.
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Die wenigstens eine Leiterschleife, insbesondere umfassend ein Test-Leiterabschnittspaar, ist vorzugsweise im Wesentlichen rechteckig ausgebildet.
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Es ist zweckmäßig, dass die erste und die zweite Leiterschleife und/oder das erste und das zweite Test-Leiterabschnittspaar nicht in Reihe geschaltet sind.
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Vorzugsweise ist die Testeinrichtung zumindest hinsichtlich der Verschaltung bzw. Ansteuerung der beiden Leiterschleifen und/oder Test-Leiterabschnittspaare mit der wenigstens einen Strom- und/oder Spannungsquelle so ausgebildet, dass der Strom durch die beiden Leiterschleifen bzw. Test-Leiterabschnittspaare ein Wechselstrom ist oder ein sich änderndes definiertes Stromsignal umfasst und die beiden Ströme durch die beiden Leiterschleifen bzw. Test-Leiterabschnittspaare einen definierten Phasenversatz und/oder Zeitversatz zueinander aufweisen. Hierzu weist die Testeinrichtung besonders bevorzugt zwei Strom- und/oder Spannungsquellen auf oder eine Strom- und/oder Spannungsquelle und eine Signalverarbeitungseinrichtung, mit welcher der definierte Phasenversatz bzw. Phasenversatz delta t zwischen den Strömen l1 und l2 durch die beiden Leiterschleifen und/oder Test-Leiterabschnittspaare bereitgestellt bzw. erzeugt wird, wobei die Ströme ganz besonders bevorzugt ein Stromprofil aufweisen und dabei den definierten Phasenversatz zueinander. Zweckmäßigerweise wird dieser Phasenversatz zwischen den Strömen durch die beiden Leiterschleifen und/oder Test-Leiterabschnittspaare verwendet, wenn der Geschwindigkeitssensor als differentiell messender Sensor, insbesondere für eine Drehrichtungserkennung ausgebildet, ausgebildet ist.
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Es ist bevorzugt, dass dieses Verfahren zum Testen am Bandende im Zuge einer Produktion von Kraftfahrzeugen oder in einem Sensortestlabor verwendet wird.
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Bevorzugt ist der Geschwindigkeitssensor als Raddrehzahlsensor, insbesondere mit einer Drehrichtungserkennung, und/oder Getriebedrehzahlsensor und/oder Turbodrehzahlsensor ausgebildet.
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Vorzugsweise weist die Testeinrichtung eine einzige Leiterschleife bzw. genau zwei Leiterschleifen auf, und insbesondere keine Spule.
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Es ist zweckmäßig, dass die Testeinrichtung so ausgebildet ist, dass die zwei Leiterschleifen nebeneinander angeordnet sind oder übereinander mit einem definierten Versatz in Richtung der Abstandsrichtung bzw. die zwei Test-Leiterabschnittspaare sind entsprechend mit einem Abstand oder Versatz in Abstandsrichtung der beiden einzelnen Test-Leiterabschnitte zueinander angeordnet, wobei Abstand bzw. seitlicher Versatz der beiden Leiterschleifen zueinander oder der beiden zueinander, im Wesentlichen dem Abstand der sensitiven Strukturen von der einen Seite zu anderen Seite auf der Chipfläche entspricht.
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Es zeigen in schematischer Darstellung, beispielhaft,
- 1a) und b) jeweils ein Ausführungsbeispiel der Chipfläche mit den sensitiven Strukturen des Geschwindigkeitssensors,
- 2 und 3 jeweils eine beispielhafte Anordnung der Testeinrichtung und des Geschwindigkeitssensors zueinander.
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Bei der folgenden beispielhaften Berechnung hinsichtlich der vom Geschwindigkeitssensor erfassten Magnetfeldes durch die beiden Test-Leiterabschnitte ist der Abstand der Leiterschleife bzw. der Test-Leiterabschnitte zu den jeweils zugeordneten sensitiven Strukturen mit R benannt.
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Nach einer Maxwell'schen Gleichung für das anhand der 2 a) gezeigte Ausführungsbeispiel gilt: H * 2πR = I Beispielhaft beträgt die Dicke der Test-Leiterabschnitte 0.8 mm. Der Abstand R zwischen den Test-Leiterabschnitten zu den jeweils zugeordneten sensitiven Strukturen beträgt jeweils R= 0.93 + 0.4 = 1.33 mm oder 0.00133 m ; H, also die magnetische Feldstärke ist 95 A/m, und der Strom I durch die beiden Test-Leiterabschnitte beträgt I = 0.8 A. Diese Stromstärke ist ausreichend um ein Schalten des Geschwindigkeitssensors anzuregen, insbesondere hinsichtlich eines mit der Testeinrichtung simulierten Nord-Süd Übergangs bzw. eines Zahn-Lücke-Übergangs eines sich drehenden Encoders. Hinsichtlich dieser Berechnung bezieht sich die Stromstärke von I = 0.8A auf einen einzigen stromdurchflossenen Test-Leiterabschnitt, dessen Magnetfeld von einer sensitiven Struktur erfasst wird. Wenn beispielgemäß zwei stromdurchflossene Test-Leiterabschnitte 11 und 12 auf jeweils die erste und zweite sensitive Struktur magnetisch wirken, dann ergibt sich hinsichtlich der überlagerten Magnetfelder eine gegenläufige Wechselwirkung so dass die Stromstärke durch die Test-Leiterabschnitte mit I= 1.3 A bzw. I= 1.4A eingestellt werden soll, bei einem Abstand der sensitiven Strukturen zueinander von 1,9mm, bei einem Geschwindigkeitssensor mit Drehrichtungserkennung, und von 1,75mm Abstand der sensitiven Strukturen zueinander, bei einem Geschwindigkeitssensor ohne Drehrichtungserkennung.
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Für den Test eines Geschwindigkeitssensors mit einer Drehrichtungserkennung weisen die beiden Ströme durch das erste und das zweite Test-Leiterabschnittspaares einen Phasenversatz zueinander auf.
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1 a) und 1b) zeigen den schematisch den Innenaufbau eines jeweils beispielhaften Geschwindigkeitssensors 1. In beiden Figuren weist der Geschwindigkeitssensor 1 einen Chip 7 auf, auf welchem die sensitiven Strukturen ,2 3, 4 ,5 auf dessen Chipfläche angeordnet sind und in welchen die nicht dargestellte Signalverarbeitungsschaltung integriert ist. Dieser Chip, als ASIC ausgebildet, ist jeweils auf einem Leadframe 6 angeordnet und durch Kontaktierungspads 8 des Leadframes elektrisch kontaktiert mittels Bonddrähten. Außerdem weist der Geschwindigkeitssensor 1 jeweils einen Schutzkondensator 9 auf, welcher mit dem linken und rechten Leiterpfad des Leadframes 6 kontaktiert ist.
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Hinsichtlich des Abstands der sensitiven Strukturen, paarweise wie in 1 a) oder alleine, wie in 1b), auf dem Chip 7 des Geschwindigkeitssensors, also der Abstand a der am nächsten zueinander angeordneten sensitiven Strukturen von der einen Seite 2, 4 zur sensitiven Struktur auf der anderen Seite 3, 5 des Chips 7, hinsichtlich der Breite b der sensitiven Strukturen 2, 3, 4 5 selbst so ausgebildet ist, dass dieser Abstand a, der nächsten sensitiven Struktur 2, 4 der einen Seite zur sensitiven Struktur 3, 5 der anderen Seite, gegenüber bzw. zu der Breite b mindestens das 10fache beträgt.
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Der in 1 a) gezeigte bespielhafte Geschwindigkeitssensor 1 weist vier sensitive Strukturen 2, 4 ,3 5 auf, deren Ausgangssignale paarweise 2, 3 und 4, 5 differentiell zueinander in der Signalverarbeitungsschaltung verarbeitet/ ausgewertet werden und wobei insbesondere jeweils eine sensitive Struktur 2, 4 dieses Paares auf der einen und die andere sensitive Struktur 3, 5 auf der anderen Seite des Geschwindigkeitssensors 1 hinsichtlich seiner Chipfläche 7, angeordnet sind. Dadurch ist dieser Geschwindigkeitssensor 1 aus 1 a) zur Richtungserkennung ausgebildet, während der Geschwindigkeitssensor 1, aus 1 b) nur zwei sensitive Strukturen 2, 3 aufweist, welche auch differentiell ausgewertet bzw. gemessen werden, aber welcher keine Richtungserkennung ermöglicht.
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2 a) und 3 a) zeigen jeweils eine beispielhafte Testeinrichtung mit Test-Leiterabschnitten 11, 12 und 11, 12, 21, 22, welche den sensitiven Strukturen eines Geschwindigkeitssensors 1 zugeordnet sind und von den Strömen I1 und I2 durchflossen werden.
Anhand der 2 b) und 3 b) sind dazu jeweils die Seitenansichten veranschaulicht. Dabei ist jeweils der Abstand R der Test-Leiterabschnitte, genauer gesagt von deren Mitte, zu den sensitiven Strukturen veranschaulicht.
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Das Ausführungsbeispiel aus 3 a) und b) zeigt im Unterschied zu dem aus 2 einen Geschwindigkeitssensor 1 zur Drehrichtungserkennung, welcher dafür vier sensitive Strukturen 2, 3, 4 5 aufweist und die Testeinrichtung zwei Test-Leiterabschnittspaare 11, 12 und 21, 22 auf, welche als Leiterschleifen ausgebildet ist und von den Strömen l1 und l2 durchflossen werden, wobei l1 und l2 einen um circa 10% unterschiedlichen Stromstärkewert aufweist und beispielgemäß einen Phasenversatz zueinander. Die Ströme durch die Test-Leiterabschnitte eines Test-Leiterabschnittspaares sind dabei invers hinsichtlich der Stromrichtung. Die Test-Leiterabschnitte 11, 12 sind dabei den sensitiven Strukturen 2, 3 und die Test-Leiterabschnitte 21, 22 den sensitiven Strukturen 4, 5 zugeordnet. Die sensitiven Strukturen 2, 3, 4 5 erfassen dabei das durch die stromdurchflossenen Test-Leiterabschnitte 11, 12, 21, 22 erzeugte Magnetfeld und dabei bevorzugt das Magnetfeld des zugeordneten Test-Leiterabschnitts und die nicht dargestellte Signalverarbeitungsschaltung des Geschwindigkeitssensors wertet die Ausgangssignale der sensitiven Strukturen paarweise 2 und 3 sowie 4 und 5 oder in 2 nur 2 und 3 differentiell aus.
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In 2a) und 3a) ist erkennbar, dass der Geschwindigkeitssensors 1 hinsichtlich seiner sensitiven Strukturen so relativ zur Leiterschleife bzw. den Test-Leiterabschnitten 11, 12, 21, 22 angeordnet ist, dass die sensitiven Strukturen jeweils im Wesentlichen in der Mitte bezüglich der Länge der Leiterschleife bzw. der Länge L der Test-Leiterabschnitte angeordnet ist.
