DE102020134004A1

DE102020134004A1 - Vorrichtungen und verfahren zur positionsdetektion

Info

Publication number: DE102020134004A1
Application number: DE102020134004.4A
Authority: DE
Inventors: Joo Il Park; Dirk Hammerschmidt; Hyun Jeong Kim
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2022-06-23
Also published as: US20220196434A1; CN114646335A

Abstract

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine Vorrichtung (400) zur Positionsdetektion, umfassend einen Multipolmagneten (110; 810) mit Polpaaren, die sich entlang einer Multipol-Erstreckungsrichtung (114) erstrecken, einen magnetoresitiven Sensor (120), umfassend eine erste Sensorbrücke (122-1), die für eine erste in der Ebene liegende Magnetfeldkomponente sensitiv ist, und eine zweite Sensorbrücke (122-2), die für eine zweite in der Ebene liegende Magnetfeldkomponente sensitiv ist, wobei die erste Sensorbrücke und die zweite Sensorbrücke in der Ebene angeordnet sind und entlang einer Sensorachse (124) voneinander beabstandet sind, wobei die Multipol-Erstreckungsrichtung (114) und die Sensorachse (124) um einen Rotationswinkel größer als 20° und kleiner als 70° zueinander gedreht sind.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf die Positionserfassung und insbesondere auf die lineare Positionserfassung unter Verwendung von magnetoresistiven Winkelsensoren.
Hintergrund
Lineare magnetische Positionssensoren können die lineare Bewegung eines Multipol-Magnetstreifens messen. Kreisförmige Multipol-Magnetringe können auch in Anwendungen mit inkrementeller Drehung außerhalb der Achse verwendet werden. Magnetoresistive Winkelsensoren können in der Regel nicht ohne weiteres für die lineare magnetische Positionserfassung verwendet werden, da sie sensitiv für in der Ebene liegende Magnetfeldkomponenten sind. Das bedeutet, dass bei einem magnetoresistiven Winkelsensor umfassend eine oder mehrere magnetoresistive Sensorbrückenkomponenten, die z. B. eine x-y-Ebene aufspannen, die magnetoresistiven Sensorbrückenkomponenten lediglich für x- und y-Magnetfeldkomponenten sensitiv sind. Multipol-Magnetstreifen oder rotierende kreisförmige Multipol-Magnetringe, die sich relativ zu einem Magnetsensor bewegen, verursachen jedoch in der Regel eine sich ändernde Magnetfeldkomponente außerhalb der Ebene, während eine der beiden Magnetfeldkomponenten innerhalb der Ebene zu schwach ist, sogar Null. Bekannte magnetoresistive Sensortechnologien sind der anisotrope Magnetowiderstand (AMR), der Riesenmagnetowiderstand (GMR), der Tunnelmagnetowiderstand (TMR), der kolossale Magnetowiderstand (CMR) oder der außergewöhnliche Magnetowiderstand (EMR). Sie lassen sich unter dem Begriff xMR zusammenfassen.
Es könnte also ein Bedarf bestehen, vorhandene xMR-Winkelsensoren für die lineare magnetische Positionserfassung mit Multipolmagnetenzu verwenden.
Zusammenfassung
Dieser Bedarf wird durch Vorrichtungen und Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen erfüllt. Einige vorteilhafte Ausführungsbeispiele werden durch die abhängigen Ansprüche angesprochen.
Gemäß einem ersten Aspekt schlägt die vorliegende Offenbarung eine Vorrichtung zur Positionsdetektion vor. Die Vorrichtung umfasst einen Multipol-Magneten mit Polpaaren, die sich entlang einer Multipol-Erstreckungsrichtung erstrecken. Die Vorrichtung umfasst ferner einen xMR- (Winkel-) Sensor umfassend eine erste Sensorbrücke, die für eine erste Magnetfeldkomponente in der Ebene sensitiv ist, und eine zweite Sensorbrücke, die für eine zweite Magnetfeldkomponente in der Ebene sensitiv ist. Die erste Sensorbrücke und die zweite Sensorbrücke sind in einer Ebene angeordnet und entlang einer Sensorachse voneinander beabstandet. Die Multipol-Erstreckungsrichtung und die Sensorachse sind um einen Rotationswinkel von mehr als 20° und weniger als 70° zueinander gedreht.
Durch den Rotationswinkel zwischen der Multipol-Erstreckungsrichtung und der Sensorachse sowie die räumliche Trennung der ersten und der zweiten Sensorbrücke können Messsignale der ersten und der zweiten Sensorbrücke eine Phasendifferenz aufweisen. Dies kann verwendet werden, um die Bewegung des Multipolmagneten zu bestimmen. Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung können daher sowohl für Winkel- als auch für Linear-Bewegungsanwendungen eingesetzt werden.
Bei einigen Ausführungsbeispielen sind die Multipol-Erstreckungsrichtung und die Sensorachse um einen Rotationswinkel von 45°±5° zueinander gedreht. Ein Rotationswinkel von 45° kann von Vorteil sein, da die Signalkomponenten der ersten und der zweiten Sensorbrücke dann idealerweise die gleiche Amplitude haben, was einen Rechenaufwand vereinfachen kann.
Bei einigen Ausführungsbeispielen entspricht die Multipol-Erstreckungsrichtung einer geraden Linie. Bei solchen Ausführungsbeispielen ist der Multipolmagnet als linearer Multipol-Magnetstreifen implementiert.
Bei anderen Ausführungsbeispielen entspricht die Multipol-Erstreckungsrichtung einer Umfangsrichtung. Bei solchen Ausführungsbeispielen ist der Multipolmagnet als kreisförmiger Multipolmagnetring implementiert.
Bei einigen Ausführungsbeispielen sind der Multipolmagnet und der xMR-Sensor relativ zueinander so angeordnet, dass eine Normale zu einer Befestigungsoberfläche (oder einer von ihr aufgespannten Ebene) der ersten und zweiten Sensorbrücke auch senkrecht zu einer der Befestigungsoberfläche zugewandten Oberfläche des Multipolmagneten verläuft. Eine solche Anordnung kann zu optimalen Messergebnissen führen.
Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst der Multipolmagnet einen linearen Multipolmagnetstreifen. Der lineare Multipolmagnetstreifen und der xMR-Sensor können parallel angeordnet sein, um eine lineare relative Bewegung zwischen dem linearen Multipolmagnetstreifen und dem xMR-Sensor zu ermöglichen.
Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst der Multipolmagnet einen kreisförmigen Multipolmagnetring, wobei sich die Polpaare des kreisförmigen Multipolmagnetrings entlang einer Umfangsrichtung erstrecken. Der xMR-Sensor kann radial innerhalb oder außerhalb des kreisförmigen Multipolmagnetrings angeordnet sein, um eine relative Rotationsbewegung zwischen dem kreisförmigen Multipolmagnetring und dem xMR-Sensor zu ermöglichen. Eine vom kreisförmigen Multipolmagnetring aufgespannte Ebene und eine vom xMR-Sensor aufgespannte Ebene können senkrecht zueinander stehen. Gleichzeitig sind die von dem Multipol-Ringmagneten aufgespannte Ebene und die Sensorachse um einen Rotationswinkel von mehr als 20° und weniger als 70° zueinander gedreht. Mit anderen Worten, eine Rotationsachse des kreisförmigen Multipolmagnetrings und die Sensorachse sind um einen Rotationswinkel von mehr als 20° und weniger als 70° zueinander gedreht. Auch hier kann ein Rotationswinkel von 45° vorteilhaft sein.
Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Vorrichtung ferner einen Prozessor, der so ausgebildet ist, dass er eine relative Position zwischen dem Multipolmagneten und dem xMR-Sensor auf der Grundlage der jeweiligen Ausgangssignale der ersten und der zweiten Sensorbrücke, einer Polteilung des Multipolmagneten, eines Abstands zwischen der ersten und der zweiten Sensorbrücke und des Rotationswinkels berechnet. Der Prozessor kann mit dem xMR-Sensor auf demselben Chip integriert sein oder als externe Vorrichtung implementiert sein.
Bei einigen Ausführungsbeispielen sind die ersten Magnetisierungsrichtungen der Referenzschichten der Magnetowiderstände der ersten Sensorbrücke orthogonal zu den zweiten Magnetisierungsrichtungen der Referenzschichten der Magnetowiderstände der zweiten Sensorbrücke. Zum Beispiel können die ersten Magnetisierungsrichtungen so angeordnet sein, dass die erste Sensorbrücke für eine x-Komponente sensitiv gemacht ist, die zweiten Magnetisierungsrichtungen können so angeordnet sein, dass die zweite Sensorbrücke für eine y-Komponente eines Magnetfeldes sensitiv gemacht ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird in der vorliegenden Offenbarung auch ein Verfahren zur Positionsdetektion vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst das Bewegen eines Multipolmagneten mit Polpaaren, die sich entlang einer Multipol-Erstreckungsrichtung relativ zu einem xMR-Sensor erstrecken, der xMR-Sensor umfassend eine erste Sensorbrücke , die für eine erste in der Ebene liegende Magnetfeldkomponente sensitiv ist, und eine zweite Sensorbrücke, die für eine zweite in der Ebene liegende Magnetfeldkomponente sensitiv ist, wobei die erste Sensorbrücke und die zweite Sensorbrücke in der Ebene angeordnet sind und entlang einer Sensorachse voneinander beabstandet sind, wobei die Multipol-Erstreckungsrichtung und die Sensorachse um einen Rotationswinkel von mehr als 20° und weniger als 70° zueinander gedreht sind. Das Verfahren umfasst ferner die Berechnung einer relativen Position zwischen dem Multipolmagneten und dem xMR-Sensor auf der Grundlage der jeweiligen Ausgangssignale der ersten und der zweiten Sensorbrücke, einer Polteilung des Multipolmagneten, eines Abstands zwischen der ersten und der zweiten Sensorbrücke und des Rotationswinkels.
Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst das Verfahren die Anordnung des Multipolmagneten und des xMR-Sensors relativ zueinander, so dass eine Normale zu einer Befestigungsoberfläche der ersten und zweiten Sensorbrücke auch senkrecht zu einer Oberfläche des Multipolmagneten verläuft, die der Befestigungsoberfläche zugewandt ist.
Bei einigen Ausführungsbeispielen ist der Multipolmagnet ein Multipol-Streifenmagnet. Die Berechnung der relativen Position kann dann die Berechnung einer linearen Verschiebung zwischen dem Multipol-Streifenmagneten und dem xMR-Sensor umfassen.
Bei einigen Ausführungsbeispielen ist der Multipol-Magnet ein Multipol-Ringmagnet. Die Berechnung der relativen Position kann dann die Berechnung eines Rotationswinkels des Multipol-Streifenmagneten gegenüber dem xMR-Sensor umfassen.
Bei einigen Ausführungsbeispielen können die Multipol-Erstreckungsrichtung und die Sensorachse um einen Rotationswinkel von 45°±5° zueinander gedreht sein.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung ermöglichen es, xMR-Winkelsensoren auf hochgenaue lineare Positionsanwendungen zu erweitern.
Figurenliste
Nachfolgend werden einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren ausschließlich beispielhaft und Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen gilt:

1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Positionserfassungsanordnung mit einem Multipol-Streifenmagneten und einem xMR-Sensor, wobei die Erstreckungsrichtung des Multipolmagneten und die Sensorachse nicht zueinander verdreht sind;
2 zeigt die Ausgangssignale des Sensors für einen Fall, dass die Sensorachse um 45° gegenüber der Erstreckungsrichtung des Multipols gedreht ist und sich die Sensorbrückenschaltungen an derselben Stelle befinden;
3 zeigt einen xMR-Sensor, umfassend eine erste und eine zweite Sensorbrückenschaltung, die auf einem gemeinsamen planaren Substrat befestigt und durch einen Abstand s getrennt sind;
4 zeigt eine Vorrichtung zur Positionsdetektion gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
5 zeigt die Sensorausgangssignale für den Aufbau von 4;
6 zeigt eine relative Position θ die in Abhängigkeit von der Polteilung periodisch ist,
7A zeigt einen iterativen Prozess zum Erhalten der absoluten Position eines Multipolmagneten;
7B zeigt einen Pseudocode zur Bestimmung eines Winkelinkrements; und
8 zeigt eine Vorrichtung zur Positionsdetektion gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.

Detaillierte Beschreibung
Verschiedene Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Beispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Stärken von Linien, Schichten und/oder Regionen der Klarheit halber übertrieben sein.
Während sich weitere Beispiele für verschiedene Modifikationen und alternative Formen eignen, sind dementsprechend einige bestimmte Beispiele derselben in den Figuren gezeigt und werden nachfolgend ausführlich beschrieben. Allerdings beschränkt diese detaillierte Beschreibung weitere Beispiele nicht auf die beschriebenen bestimmten Formen. Weitere Beispiele können alle Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken, die in den Schutzbereich der Offenbarung fallen. Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente, die bei einem Vergleich miteinander identisch oder in modifizierter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, die Elemente direkt, oder über ein oder mehrere Zwischenelemente verbunden oder gekoppelt sein können. Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B, sofern dies nicht explizit oder implizit anderweitig angegeben ist. Eine alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen ist „zumindest eines von A und B“ oder „A und/oder B“. Das Gleiche gilt entsprechend für Kombinationen von mehr als zwei Elementen.
Die Terminologie, die hierin zu dem Zweck des Beschreibens bestimmter Beispiele verwendet wird, soll nicht begrenzend für weitere Beispiele sein. Wenn eine Singularform, z. B. „ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch Pluralelemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Ähnlich, wenn eine Funktionalität nachfolgend als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktionalität unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei Gebrauch das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Handlungen, Elemente und/oder Komponenten präzisieren, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Handlungen, Elemente, Komponenten und/oder irgendeiner Gruppe derselben ausschließen.
Sofern nicht anderweitig definiert, werden alle Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) hier in ihrer üblichen Bedeutung des Gebiets verwendet, zu dem die Beispiele gehören.
1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Positionserfassungsanordnung 100, die einen linearen Multipol-Streifenmagneten 110 mit einer Mehrzahl von Polpaaren 112-S, 112-N umfasst, die sich entlang einer Multipol-Erstreckungsrichtung 114 erstrecken. In dem dargestellten Beispiel entspricht die Erstreckungsrichtung 114 der x-Richtung, die auch die Bewegungs- oder Verschieberichtung des Multipol-Streifenmagneten 110 ist. Der magnetische Süd- und Nordpol 112-S, 112-N des Multipol-Streifenmagneten 110 haben jeweils eine Breitep, die einer Polteilung des Multipol-Streifenmagneten 110 entspricht.
Die Positionserfassungsanordnung 100 umfasst ferner einen xMR-Sensor 120, der im Wesentlichen parallel zu einer oberen oder unteren Fläche des Multipol-Streifenmagneten 110 über oder unter dem Multipol-Streifenmagneten 110 angeordnet sein kann. So sind der Multipol-Streifenmagnet 110 und der xMR-Sensor 120 relativ zueinander so angeordnet, dass eine Normale zu einer Oberfläche des xMR-Sensors 120 auch senkrecht zu einer dem xMR-Sensor 120 zugewandten Oberfläche des Multipol-Streifenmagneten 110 verläuft. Im gezeigten Beispiel sind der Multipol-Streifenmagnet 110 und der xMR-Sensor 120 in x-Richtung relativ zueinander bewegbar.
Der xMR-Sensor 120 kann z. B. ein xMR-Winkelsensor sein, der als AMR-, GMR- oder TMR-Winkelsensor ausgeführt ist. Der xMR-Sensor 120 umfasst eine erste Sensor-Brückenschaltung 122-1, die für eine erste in der Ebene liegende Magnetfeldkomponente, beispielsweise in x-Richtung, sensitiv ist. Der xMR-Sensor 120 umfasst auch eine zweite Sensor-Brückenschaltung 122-2, die für eine zweite in der Ebene liegende Magnetfeldkomponente, beispielsweise in y-Richtung, sensitiv ist. Die erste Sensorbrückenschaltung 122-1 und die zweite Sensorbrückenschaltung 122-2 sind in der Ebene (d.h. in der x-y-Ebene) angeordnet und entlang einer Sensorachse 124, die sich durch die erste Sensorbrückenschaltung 122-1 und die zweite Sensorbrückenschaltung 122-2 in x-Richtung erstreckt, voneinander beabstandet. Beispielsweise können die Sensorbrückenschaltungen 122-1, 122-2 nebeneinander auf einem gemeinsamen Substrat implementiert in einen gemeinsamen Sensorchip integriert sein.
Winkelmesssysteme umfassen typischerweise die SINUS- (typischerweise Y-Komponente genannt) und COSINUS- (typischerweise X-Komponente genannt) Messung mit Winkelberechnung mittels der ARCTAN-Funktion (oder auch tan^-1 genannt): $\hat{a} = {tan}^{- 1} \frac{Y}{X}$
Der Fachmann, der von der vorliegenden Offenbarung profitiert, wird verstehen, dass Magnetfeldkomponenten, die sich von dem Multipol-Streifenmagneten 110 durch den über dem Multipol-Streifenmagneten 110 angeordneten xMR-Sensor 120 erstrecken, Komponenten in x-Richtung (in-plane; in der Ebene) und z-Richtung (out-of-plane; außerhalb der Ebene) aufweisen. In dem gezeigten Beispiel von 1 liegt die Sensorachse 124 parallel zu der Multipol-Erstreckungsrichtung 114 (x-Richtung). Das heißt, die Multipol-Erstreckungsrichtung 114 und die Sensorachse 124 sind nicht zueinander gedreht.
In der Anordnung von 1 mit paralleler Sensorachse 124 und Multipol-Erstreckungsrichtung 114 erfasst der oberhalb des Multipol-Streifenmagneten 110 angeordnete xMR-(Winkel-)Sensor 120 möglicherweise nur Magnetfeldkomponenten in x-Richtung. Der xMR-Sensor 120 erfasst keine Magnetfeldkomponenten in y-Richtung. Unter der Annahme einer relativen linearen Bewegung zwischen dem xMR-Sensor 120 und dem Multipol-Streifenmagneten 110 gibt der xMR-Sensor 120 daher ein oszillierendes x-Signal 126-1, aber kein (Null-) y-Signal 126-2 aus. Bei einem Rotationswinkel von 0° (oder 180°) zwischen der Multipol-Erstreckungsrichtung 114 und der Sensorachse 124 können das x-Signal 126-1 und das y-Signal 126-2 wie in 1 dargestellt aussehen, unabhängig davon, ob die erste Sensorbrückenschaltung (x-Brückenschaltung) 122-1 und die zweite Sensorbrückenschaltung (y-Brückenschaltung) 122-2 entlang der Sensorachse 124 beabstandet sind oder sich an der gleichen Position (auf der Sensorachse 124) befinden. Somit können das x-Signal 126-1 und das y-Signal 126-2, die mit der Erfassungsanordnung 100 von 1 erzeugt werden, für die Positions- oder Bewegungsdetektion unbrauchbar sein.
2 zeigt ein beispielhaftes x-Signal 126-1 und y-Signal 126-2 für einen Fall, in dem die Sensorachse 124 um ±45° gegenüber der Multipol-Erstreckungsrichtung (x-Richtung) 114 gedreht ist und die x-Brückenschaltung 122-1 und die y-Brückenschaltung 122-2 an der gleichen (x, y) Stelle (z.B. übereinander gestapelt) in dem xMR-Sensor 120 angeordnet sind. Der feste Rotationswinkel von ±45° zwischen der Multipol-Erstreckungsrichtung 114 und der Sensorachse 124 führt dazu, dass die Ausgangssignale sowohl für die erste Sensorbrückenschaltung 122-1 als auch für die zweite Sensorbrückenschaltung 122-2 idealerweise die gleiche Amplitude aufweisen. Da jedoch die Phasendifferenz zwischen dem x-Signal 126-1 und dem y-Signal 126-2 entweder 180° oder 0° für die kollokierten Sensorbrückenschaltungen 122-1, 122-2 beträgt, können das x-Signal 126-1 und das y-Signal 126-2 weiterhin für die Positionsdetektion unbrauchbar sein.
3 zeigt eine typische Implementierung eines xMR- (Winkel-) Sensors 120, der eine erste Sensorbrückenschaltung 122-1 (für die x-Komponente) und eine zweite Sensorbrückenschaltung 122-2 (für die y-Komponente) umfasst, die seitlich nebeneinander auf einem gemeinsamen planaren Substrat 128 befestigt sind. Wie aus 3 ersichtlich ist, kann ein physikalischer Abstand s entlang der Sensorachse 124 zwischen der ersten Sensorbrückenschaltung 122-1 und der zweiten Sensorbrückenschaltung 122-2 größer als Null gewählt werden. Hier sind die erste Sensorbrückenschaltung 122-1 und die zweite Sensorbrückenschaltung 122-2 in einer Ebene auf dem Substrat 128 angeordnet und entlang der Sensorachse 124 um den physikalischen Abstand s voneinander beabstandet. Dieser physikalische Abstand s in Kombination mit einem Rotationswinkel α ungleich Null zwischen der Multipol-Erstreckungsrichtung 114 und der Sensorachse 124 kann eine lineare Positionsdetektion mit vorhandenen xMR-Winkelsensoren ermöglichen. Dies wird nachfolgend ausführlicher erklärt.
4 zeigt eine Vorrichtung 400 zur (linearen) Positionsdetektion gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung.
Die Vorrichtung 400 umfasst einen Multipol-Streifenmagneten 110 mit Polpaaren 112-S, 112-N, die sich entlang der Multipol-Erstreckungsrichtung 114 erstrecken. Die Multipol-Erstreckungsrichtung 114 entspricht einer Längsachse des Multipol-Streifenmagneten 110. Die Vorrichtung 400 umfasst ferner einen xMR- (Winkel-) Sensor 120 umfassend eine erste Sensor-Brückenschaltung (x-Brückenschaltung) 122-1, die für eine erste Magnetfeldkomponente in der Ebene (x-Komponente) sensitiv ist, und eine zweite Sensor-Brückenschaltung (y-Brückenschaltung) 122-2, die für eine zweite Magnetfeldkomponente in der Ebene (y-Komponente) sensitiv ist. Die erste Sensorbrückenschaltung 122-1 und die zweite Sensorbrückenschaltung 122-2 sind so ausgebildet, dass sie entsprechende Ausgangssignale (x- und y-Signale) 126-1, 126-2 bereitstellen, die zur Positionsdetektion verwendet werden können.
Die erste Sensor-Brückenschaltung 122-1 und die zweite Sensor-Brückenschaltung 122-2 können jeweils eine Wheatstone-Brückenschaltung mit z. B. vier Magnetowiderständen umfassen. Der Fachmann, der von der vorliegenden Offenbarung profitiert, wird verstehen, dass die Magnetisierungsrichtungen der Referenzschichten der Magnetowiderstände der ersten Sensorbrückenschaltung 122-1 orthogonal zu den zweiten Magnetisierungsrichtungen der Referenzschichten der Magnetowiderstände der zweiten Sensorbrückenschaltung 122-2 sind. Die Magnetisierungsrichtungen der Referenzschichten können parallel oder antiparallel zu der zu erfassenden Magnetfeldkomponente sein. Die Magnetowiderstände der ersten Sensor-Brückenschaltung 122-1 sind in einer Ebene auf einem gemeinsamen Substrat 128 mit den Magnetowiderständen der zweiten Sensor-Brückenschaltung 122-2 angeordnet. Die jeweiligen Mittelpunkte der ersten Sensor-Brückenschaltung 122-1 und der zweiten Sensor-Brückenschaltung 122-2 sind entlang der Sensorachse 124 um den physikalischen Abstand s beabstandet. Bei dem Ausführungsbeispiel von 4 sind die Multipol-Erstreckungsrichtung oder die Längsachse 114 des Multipol-Streifenmagneten 110 und die Sensorachse 124 um einen festen Rotationswinkel α von 45° gedreht.
Im Allgemeinen sind die Grundsätze der vorliegenden Erfindung anwendbar, wenn der Rotationswinkel α von 0°, 90° oder 180° oder ganzzahligen Mehrfachen davon verschieden ist. Der Rotationswinkel α kann bei einigen Ausführungsbeispielen beispielsweise größer als 20° und kleiner als 70° sein. Im Aufbau von 4 sind der Multipol-Streifenmagnet 110 und der xMR-Sensor 120 so relativ zueinander angeordnet, dass eine Normale des Substrats 128 der ersten und zweiten Sensor-Brückenschaltung 122-1, 122-2 auch senkrecht zu einer dem Substrat 128 zugewandten Oberfläche des Multipolmagneten 110 steht (Befestigungsoberfläche).
Der Fachmann, der von der vorliegenden Offenbarung profitiert, wird verstehen, dass eine Genauigkeit des Rotationswinkels α und anderer hier beschriebener geometrischer Beziehungen von Fertigungstoleranzen abhängen kann. Ein Rotationswinkel von 45° umfasst also auch Rotationswinkel, die geringfügig von 45° abweichen, z. B. 45°±5° oder 45°±1°. Ein Rotationswinkel von 45° kann von Vorteil sein, da die Amplituden der resultierenden Ausgangssignale 126-1, 126-2 im Wesentlichen identisch sind. Ein von 45° unterschiedlicher Rotationswinkel kann z.B. durch mathematische Kalibrierungs-/Kompensationskonzepte berücksichtigt werden.
5 zeigt ein beispielhaftes x-Signal 126-1 und y-Signal 126-2 für den Positionserfassungsaufbau von 4, d.h. für den Fall, dass die von dem Multipol-Streifenmagneten 110 und dem xMR-Sensor 120 aufgespannten Ebenen weiterhin parallel sind, aber wo die Sensorachse 124 gegenüber der Multipol-Erstreckungsrichtung (x-Richtung) 114 um 45° gedreht ist und die x-Brückenschaltung 122-1 und die y-Brückenschaltung 122-2 entlang der Sensorachse 124 um den physikalischen Abstand s beabstandet sind. Der Rotationswinkel von 45° zwischen der Multipol-Erstreckungsrichtung 114 und der Sensorachse 124 zusammen mit dem physikalischen Abstand s führt zu phasenverschobenen Ausgangssignalen 126-1, 126-2 sowohl für die x-Brückenschaltung 122-1 als auch für die y-Brückenschaltung 122-2, wobei die Ausgangssignale 126-1, 126-2 idealerweise die gleiche Amplitude aufweisen. Der Fachmann, der von der vorliegenden Offenbarung profitiert, wird verstehen, dass die gedrehte erste Sensor-Brückenschaltung 122-1 und die zweite Sensor-Brückenschaltung 122-2 beide die jeweiligen Projektionen der x-Komponente des Magnetfeldes erfassen, das vom Multipol-Streifenmagneten 110 ausgeht und sich in x-Richtung erstreckt.
Die Vorrichtung 400 kann ferner einen Prozessor (nicht dargestellt) umfassen, der so ausgebildet ist, dass er die Ausgangssignale 126-1, 126-2 empfängt und eine relative Position, beispielsweise eine lineare Verschiebung, zwischen dem Multipolmagneten 110 und dem xMR-Sensor 120 auf der Grundlage der jeweiligen Ausgangssignale 126-1, 126-2 der ersten und der zweiten Sensorbrückenschaltung 122-1, 122-2, der Polteilung p des Multipolmagneten 110, des Abstands s zwischen der ersten und der zweiten Sensorbrückenschaltung 122-1, 122-2 und des festen Rotationswinkels α berechnet. Eine elektrische Schaltung des Prozessors kann in einen gemeinsamen Sensorchip mit der ersten und der zweiten Sensorbrückenschaltung 122-1, 122-2 integriert sein. Alternativ kann der Prozessor auch außerhalb der zweiten Sensorbrückenschaltungen 122-1, 122-2 angeordnet sein.
Eine relative Position zwischen dem Multipolmagneten 110 und dem xMR- (Winkel-) Sensor 120 kann auch als Winkel θ ausgedrückt werden, wobei ein Winkel von θ = ±2π einer relativen Position oder Bewegung des Multipol-Streifenmagneten 110 von ±2p entspricht. Die Person, die von der vorliegenden Offenbarung profitiert, wird verstehen, dass vorhandene xMR-Winkelsensoren für die Implementierung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können. Für einen Rotationswinkel α=45° zwischen dem Multipolmagneten 110 und dem xMR-Sensor 120 kann die relative Position, ausgedrückt als Winkel θ, wie folgt bestimmt werden:

Das Ausgangssignal 126-1 der ersten Sensorbrückenschaltung 122-1 kann mathematisch ausgedrückt werden als x = cosθ. Das Ausgangssignal 126-2 der zweiten Sensor-Brückenschaltung 122-2 kann mathematisch ausgedrückt werden als y = cos(θ+ϕ), wobei ϕ = π/p*s und θ =π/p*x.

Mit $\frac{x}{y} = \frac{1}{cos ϕ - tan θ sin ϕ},$
kann die relative Position θ bestimmt werden als $θ = {tan}^{- 1} \frac{x cos ϕ - y}{x sin ϕ}$
Wie aus 6 ersichtlich ist, kann die relative Position (oder der Winkel) θ ein periodisches Signal sein, das von der Polteilung p abhängt. Um also eine absolute Position (oder einen absoluten Winkel) des Multipolmagneten 110 zu erhalten, kann die relative Position θ iterativ akkumuliert werden, um die absolute Winkelposition ϕ_k bei Iteration k ausgehend von einer beliebigen Referenzposition θ₀ bei Iteration 0 zu bestimmen. Dies ist gezeigt in 7A, B.
Der akkumulierte Winkel $ϕ_{k} = \sum_{i = 0}^{k} Δ θ_{i} Δ θ_{i} < π, k = 0,1,2, \dots$
kann in eine absolute (lineare) Position umgewandelt werden durch $absolute Position = 2 p/ 2 π * ϕ_{k} .$
Der Fachmann, der von der vorliegenden Offenbarung profitiert, wird verstehen, dass die Messgenauigkeit von verschiedenen Faktoren abhängen kann, wie z. B. von der Qualität der verwendeten Analog-Digital-Wandler (ADCs), die zur Umwandlung des x-Signals 126-1 und des y-Signals 126-2 vom analogen in den digitalen Bereich verwendet werden.
Das vorgeschlagene Prinzip kann nicht nur für die Positionserfassung von Multipol-Streifenmagneten, sondern auch für die Positionserfassung in Verbindung mit Multipol-Ringmagneten verwendet werden.
8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel 800 der vorliegenden Offenbarung, bei der der Multipolmagnet als Multipol-Ringmagnet 810 mit Polpaaren 812-S, 812-N ausgeführt ist, die sich entlang einer Umfangsrichtung 814 um eine Rotationsachse 815 des Multipol-Ringmagneten 810 erstrecken. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der xMR-Sensor 120 radial außerhalb des Multipol-Ringmagneten 810 angeordnet, um eine relative Drehbewegung zwischen dem Multipol-Ringmagneten 810 und dem xMR-Sensor 120 zu ermöglichen. Eine (x-y-) Ebene, die vom Multipol-Ringmagneten 810 aufgespannt wird, erstreckt sich durch den xMR-Sensor. Die vom Multipol-Ringmagneten 810 aufgespannte (x-y-) Ebene und eine vom xMR-Sensor 120 aufgespannte (x-z-) Ebene 820 stehen senkrecht zueinander. Außerdem werden die (x-y-)Ebene, die von dem Multipol-Ringmagneten 810 aufgespannt wird, und die Sensorachse 124 des xMR-Sensors 120 um einen Rotationswinkel gedreht, der größer als 20° und kleiner als 70° sein kann. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Rotationswinkel 45°.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung ermöglichen es, existierende xMR-Winkelsensoren auf hochgenaue Linear- oder Rotations-Positionsanwendungen zu erweitern. Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, einen Multipolmagneten 110, 810 mit Polpaaren, die sich entlang einer Multipol-Erstreckungsrichtung 114; 814 erstrecken, relativ zu einem magnetoresitiven Sensor 120 zu bewegen, wobei der magnetoresitive Sensor 120 eine erste Sensorbrücke 122-1, die für eine erste in der Ebene liegende Magnetfeldkomponente sensitiv ist, und eine zweite Sensorbrücke 122-2, die für eine zweite in der Ebene liegende Magnetfeldkomponente sensitiv ist, umfasst, wobei die erste Sensorbrücke und die zweite Sensorbrücke in der Ebene liegend angeordnet und entlang einer Sensorachse 124 beabstandet sind. Die Multipol-Erstreckungsrichtung 114, 814 und die Sensorachse 124 sind um einen Rotationswinkel größer als 20° und kleiner als 70° zueinander gedreht. Eine relative Position zwischen dem Multipolmagneten 110; 810 und dem magnetoresitiven Sensor 120 wird auf der Grundlage von jeweiligen Ausgangssignalen 126-1, 126-2 der ersten und der zweiten Sensorbrücke, einer Polteilung des Multipolmagneten, eines Abstands zwischen der ersten und der zweiten Sensorbrücke und des Rotationswinkels berechnet.
Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorher detaillierten Beispiele und Figuren erwähnt und beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein gleiches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das andere Beispiel zusätzlich einzuführen.
Beispiele können weiterhin ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Ausführen eines oder mehrerer der vorangehenden Verfahren aufweist, sein oder sich auf ein solches beziehen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor ausgeführt wird. Schritte, Operationen oder Prozesse von verschiedenen, oben beschriebenen Verfahren können durch programmierte Computer oder Prozessoren ausgeführt werden. Beispiele können auch Programmspeichervorrichtungen, wie beispielsweise Digitaldatenspeicherungsmedien, abdecken, die maschinen-, prozessor- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare, prozessorausführbare oder computerausführbare Programme von Anweisungen codieren. Die Anweisungen führen einige oder alle der Schritte der vorangehend beschriebenen Verfahren aus oder verursachen deren Ausführung. Die Programmspeichervorrichtungen können z. B. Digitalspeicher, magnetische Speichermedien wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeichermedien umfassen oder sein. Weitere Beispiele können auch Computer, Prozessoren oder Steuereinheiten, die zum Ausführen der Schritte der vorangehend beschriebenen Verfahren programmiert sind, oder (feld-)programmierbare Logik-Arrays ((F)PLAs; (Field) Programmable Logic Arrays) oder (feld-)programmierbare Gate-Arrays ((F)PGA; (Field) Programmable Gate Arrays), die zum Ausführen der Schritte der vorangehend beschriebenen Verfahren programmiert sind, abdecken.
Durch die Beschreibung und Zeichnungen werden nur die Grundsätze der Offenbarung dargestellt. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele grundsätzlich ausdrücklich nur darstellenden Zwecken dienen, um den Leser bei dem Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen. Alle Aussagen hierin über Grundsätze, Aspekte und Beispiele der Offenbarung sowie konkrete Beispiele derselben sollen deren Entsprechungen umfassen.
Ein als „Mittel für...“ bezeichneter Funktionsblock, der eine bestimmte Funktion ausführt, kann sich auf eine Schaltung beziehen, die zum Ausführen einer bestimmten Funktion ausgebildet ist. Somit kann ein „Mittel für etwas“ als ein „Mittel ausgebildet für oder geeignet für etwas“ implementiert sein, wie beispielsweise eine Vorrichtung oder eine Schaltung, die ausgebildet ist für oder geeignet ist für die jeweilige Aufgabe.
Funktionen verschiedener in den Figuren gezeigter Elemente einschließlich jeder als „Mittel“, „Mittel zum Bereitstellen eines Signals“, „Mittel zum Erzeugen eines Signals“, etc. bezeichneter Funktionsblöcke kann in Form dedizierter Hardware, z. B „eines Signalanbieters“, „einer Signalverarbeitungseinheit“, „eines Prozessors“, „einer Steuerung“ etc. sowie als Hardware fähig zum Ausführen von Software in Verbindung mit zugehöriger Software implementiert sein. Bei Bereitstellung durch einen Prozessor können die Funktionen durch einen einzelnen dedizierten Prozessor, durch einen einzelnen gemeinschaftlich verwendeten Prozessor oder durch eine Mehrzahl von individuellen Prozessoren bereitgestellt sein, von denen einige oder von denen alle gemeinschaftlich verwendet werden können. Allerdings ist der Begriff „Prozessor“ oder „Steuerung“ bei Weitem nicht auf ausschließlich zur Ausführung von Software fähige Hardware begrenzt, sondern kann Digitalsignalprozessor- (DSP; Digital Signal Processor) Hardware , Netzwerkprozessor, anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC; Application Specific Integrated Circuit), feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA; Field Programmable Gate Array), Nurlesespeicher (ROM; Read Only Memory) zum Speichern von Software, Direktzugriffsspeicher (RAM; Random Access Memory) und nichtflüchtige Speicherung (storage) umfassen. Sonstige Hardware, herkömmliche und/oder kundenspezifische, kann auch eingeschlossen sein.
Ein Blockdiagramm kann zum Beispiel ein detailliertes Schaltdiagramm darstellen, das die Grundsätze der Offenbarung implementiert. Auf ähnliche Weise können ein Flussdiagramm, ein Ablaufdiagramm, ein Zustandsübergangsdiagramm, ein Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse, Operationen oder Schritte repräsentieren, die zum Beispiel im Wesentlichen in computerlesbarem Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor explizit gezeigt ist. In der Beschreibung oder in den Patentansprüchen offenbarte Verfahren können durch eine Vorrichtung implementiert werden, die ein Mittel zum Ausführen eines jeden der jeweiligen Schritte dieser Verfahren aufweist.
Es versteht sich, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht explizit oder implizit anderweitig, z. B. aus technischen Gründen, angegeben ist. Daher werden diese durch die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Ferner kann bei einigen Beispielen eine einzelne Handlung, Funktion, Prozess, Operation oder Schritt jeweils mehrere Teilhandlungen, -funktionen, -prozesse, - operationen oder -schritte umfassen und/oder in dieselben aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können umfasst sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht explizit ausgeschlossen sind.
Weiterhin sind die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Obwohl jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hier explizit vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für irgendeinen anderen unabhängigen Anspruch umfasst sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.

Claims

Eine Vorrichtung (400; 800) zur Positionsdetektion, umfassend einen Multipolmagneten (110; 810) mit Polpaaren, die sich entlang einer Multipol-Erstreckungsrichtung (114; 814) erstrecken; einen magnetoresitiven Sensor (120), umfassend eine erste Sensorbrücke (122-1), die für eine erste in der Ebene liegende Magnetfeldkomponente sensitiv ist, und eine zweite Sensorbrücke (122-2), die für eine zweite in der Ebene liegende Magnetfeldkomponente sensitiv ist, wobei die erste Sensorbrücke und die zweite Sensorbrücke in der Ebene angeordnet sind und entlang einer Sensorachse (124) voneinander beabstandet sind, wobei die Multipol-Erstreckungsrichtung (114; 814) und die Sensorachse (124) um einen Rotationswinkel größer als 20° und kleiner als 70° zueinander gedreht sind.
Die Vorrichtung (400; 800) gemäß Anspruch 1, wobei die Multipol-Erstreckungsrichtung (114; 814) und die Sensorachse (124) um einen Rotationswinkel von 45°± zueinander gedreht sind.
Die Vorrichtung (400; 800) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Multipol-Erstreckungsrichtung (114) einer Geraden entspricht oder wobei die Multipol-Erstreckungsrichtung (814) einer Umfangsrichtung entspricht.
Die Vorrichtung (400; 800) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Multipolmagnet und der magnetoresitive Sensor relativ zueinander so angeordnet sind, dass eine Normale zu einer Befestigungsoberfläche der ersten und zweiten Sensorbrücke auch senkrecht zu einer der Befestigungsoberfläche zugewandten Oberfläche des Multipolmagneten ist.
Die Vorrichtung (400; 800) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Multipolmagnet (110) einen Multipol-Streifenmagneten umfasst und wobei der Multipol-Streifenmagnet (110) und der magnetoresitive Sensor (120) parallel angeordnet sind, um eine lineare relative Bewegung zwischen dem Multipol-Streifenmagneten und dem magnetoresitiven Sensor zu ermöglichen.
Die Vorrichtung (400; 800) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Multipolmagnet (810) einen Multipol-Ringmagneten umfasst, wobei sich Polpaare des Multipol-Ringmagneten entlang einer Umfangsrichtung erstrecken, wobei der magnetoresitive Sensor (120) radial außerhalb des Multipol-Ringmagneten (810) angeordnet ist, um eine relative Rotationsbewegung zwischen dem Multipol-Ringmagneten und dem magnetoresitiven Sensor zu ermöglichen, wobei eine Ebene, die von dem Multipol-Ringmagneten (810) aufgespannt wird, und eine Ebene, die von dem magnetoresitiven Sensor (120) aufgespannt wird, senkrecht zueinander sind, und wobei die Ebene, die von dem Multipol-Ringmagneten aufgespannt wird, und die Sensorachse (124) um einen Rotationswinkel größer als 20° und kleiner als 70° zueinander gedreht sind.
Die Vorrichtung (400; 800) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, ferner umfassend: einen Prozessor, der so ausgebildet ist, dass er eine relative Position zwischen dem Multipolmagneten (110; 810) und dem magnetoresitiven Sensor (120) auf der Grundlage von jeweiligen Ausgangssignalen (126-1; 126-2) der ersten und der zweiten Sensorbrücke (122-1; 122-2), einer Polteilung des Multipolmagneten, einem Abstand zwischen der ersten und der zweiten Sensorbrücke und dem Rotationswinkel berechnet.
Die Vorrichtung (400; 800) gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei erste Magnetisierungsrichtungen von Referenzschichten von Magnetowiderständen der ersten Sensorbrücke (122-1) orthogonal zu zweiten Magnetisierungsrichtungen von Referenzschichten von Magnetowiderständen der zweiten Sensorbrücke (122-2) sind.
Ein Verfahren zur Positionsdetektion, umfassend Bewegen eines Multipolmagneten (110; 810) mit Polpaaren, die sich entlang einer Multipol-Erstreckungsrichtung (114; 814) relativ zu einem magnetoresitiven Sensor (120) erstrecken, den magnetoresitiven Sensor (120), umfassend eine erste Sensorbrücke (122-1), die für eine erste in der Ebene liegende Magnetfeldkomponente sensitiv ist, und eine zweite Sensorbrücke (122-2), die für eine zweite in der Ebene liegende Magnetfeldkomponente sensitiv ist, wobei die erste Sensorbrücke und die zweite Sensorbrücke in der Ebene angeordnet sind und entlang einer Sensorachse (124) voneinander beabstandet sind, wobei die Multipol-Erstreckungsrichtung (114; 814) und die Sensorachse (124) um einen Rotationswinkel größer als 20° und kleiner als 70° zueinander gedreht sind; und Berechnen einer relativen Position zwischen dem Multipolmagneten (110; 810) und dem magnetoresitiven Sensor (120) auf der Grundlage von jeweiligen Ausgangssignalen der ersten und der zweiten Sensorbrücke, einer Polteilung des Multipolmagneten, eines Abstands zwischen der ersten und der zweiten Sensorbrücke und des Rotationswinkels.
Das Verfahren gemäß Anspruch 9, umfassend das Anordnen des Multipolmagneten (110; 810) und des magnetoresitiven Sensors (120) relativ zueinander, so dass eine Normale zu einer Befestigungsoberfläche der ersten und zweiten Sensorbrücke auch senkrecht zu einer der Befestigungsoberfläche zugewandten Oberfläche des Multipolmagneten verläuft.
Das Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei der Multipolmagnet (110; 810) ein Multipol-Streifenmagnet (110) ist und wobei das Berechnen der relativen Position das Berechnen einer linearen Verschiebung zwischen dem Multipol-Streifenmagneten und dem magnetoresitiven Sensor umfasst.
Das Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei der Multipolmagnet (110; 810) ein Multipol-Ringmagnet (810) ist und wobei das Berechnen der relativen Position das Berechnen eines Rotationswinkels des Multipol-Streifenmagneten gegenüber dem magnetoresitiven Sensor umfasst.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Multipol-Erstreckungsrichtung (114; 814) und die Sensorachse (124) um einen Rotationswinkel von 45°±5° zueinander gedreht werden.