DE102021128552A1

DE102021128552A1 - Verfahren zum erkennen des rad-pitches auf dem chip für magnetoresistive sensoren

Info

Publication number: DE102021128552A1
Application number: DE102021128552.6A
Authority: DE
Inventors: Georg Schrörs; Alessandro Petri; Massimiliano Zilli
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2020-11-03
Filing date: 2021-11-03
Publication date: 2022-05-05
Also published as: US20220136865A1; CN114440756A; CN114440756B; US11333528B1

Abstract

Eine Sensoreinrichtung enthält eine erste Sensoranordnung, die dazu ausgebildet ist, erste Sensorsignale basierend auf dem Erfassen eines veränderlichen Magnetfeldes, das von einem Polrad mit einem Polrad-Pitch erzeugt wird, zu erzeugen, wobei die ersten Sensorsignale ein erstes Differenzsignal, das einen ersten Messwert definiert, repräsentieren; eine zweite Sensoranordnung, die dazu ausgebildet ist, zumindest ein zweites Sensorsignal basierend auf dem Erfassen des veränderlichen Magnetfeldes zu erzeugen, wobei das zumindest eine zweite Sensorsignal einen zweiten Messwert, der gegenüber dem ersten Messwert phasenverschoben ist, definiert; und einen Signalprozessor, der dazu ausgebildet ist, den Polrad-Pitch basierend auf dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert zu ermitteln und eine Verstärkungseinstellung einer Verstärkerschaltung basierend auf dem ermittelten Polrad-Pitch einzustellen, wobei die Verstärkerschaltung dazu ausgebildet ist, das zumindest eine zweite Sensorsignal zu verstärken.

Description

HINTERGRUND
[27-001] Magnetische Geschwindigkeitssensoren werden bei der Geschwindigkeitserfassung für zahlreiche Anwendungen in vielen Branchen einschließlich Automobilindustrie für Radgeschwindigkeit, Motorgeschwindigkeit, Getriebegeschwindigkeit usw. eingesetzt. Auf dem Gebiet der Geschwindigkeitserfassung kann ein sinusförmiges Signal von einem Magnetsensor als Reaktion auf eine Drehung eines Target-Objekts wie beispielsweise eines Rads, einer Nockenwelle, einer Kurbelwelle oder dergleichen, erzeugt werden. Das sinusförmige Signal kann in Pulse umgesetzt werden, die wiederum in eine Bewegungsdetektion oder eine Geschwindigkeitsausgabe umgesetzt werden.
Informationen von einem Geschwindigkeitssensor können ein Geschwindigkeitssignal erzeugen, dem die Geschwindigkeit des Target-Objekts entnommen werden kann, sowie ein Richtungssignal, das in Kombination mit dem Geschwindigkeitssignal die Drehrichtung der Bewegung des Target-Objekts angibt. So kann ein Geschwindigkeitssensor ein Geschwindigkeitssignal und ein Richtungssignal erzeugen. Basierend auf einem oder beiden dieser Signale werden zusätzliche Ausgangssignale (z. B. gepulste Ausgangssignale) erzeugt, die einem Mikrocontroller, der das gepulste Ausgangssignal verwendet, Sensorinformationen liefern.
Ein Sensorelement-Pitch („sensor element pitch“) ist der seitliche Mitte-Mitte-Abstand zwischen zwei Magnetfeldsensorelementen, die entlang einer Drehrichtung des Target-Objekts angeordnet sind.
Ein Pitch eines Polrads ist der Mitte-Mitte-Abstand entlang eines Teilkreises („pitch circle“) zwischen zwei benachbarten Polen derselben Polarität (d. h. zwischen zwei benachbarten positiven Polen oder zwei benachbarten negativen Polen). Zwischen zwei benachbarten Polen derselben Polarität befindet sich ein Pol der entgegengesetzten Polarität. Daher ist ein Halb-Pitch eines Polrads der Mitte-Mitte-Abstand zwischen zwei benachbarten Polen unterschiedlicher (d. h. entgegengesetzter) Polarität auf einem Teilkreis. Mit anderen Worten, der Halb-Pitch ist der Abstand entlang eines Teilkreises zwischen einem Mittelpunkt eines positiven Pols und einem Mittelpunkt eines negativen Pols, der zu dem positiven Pol benachbart ist.
Für ein gutes Systemverhalten sollten der Sensorelement-Pitch einer integrierten Sensorschaltung („sensor integrated circuit (IC)“) und der Halb-Pitch des Rads zueinander passen (1:1). Mit anderen Worten, der Sensorelement-Pitch sollte die Hälfte des Rad-Pitches betragen (1:2). Dieses Verhältnis liefert ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis. Leider ist dies nicht immer möglich, da ein und derselbe Sensor-IC für verschiedene Plattformen entwickelt werden kann, die unterschiedliche Räder mit unterschiedlichen Rad-Pitches verwenden. Wenn der Sensorelement-Pitch und Halb-Pitch des Rads nicht aufeinander abgestimmt sind, kann es zu Leistungseinbußen kommen.
Daher kann es als Ziel der Erfindung angesehen werden, einen verbesserten Magnetfeldsensor bereitzustellen, der in der Lage ist, den Rad-Pitch zu bestimmen und eine darauf basierende Kompensation durchzuführen, was wünschenswert ist.
ÜBERBLICK
Das oben erwähnte Ziel wird durch die Sensoreinrichtung der Ansprüche 1 und 16 und durch das Verfahren nach Anspruch 18 erreicht. Verschiedene Ausführungsformen und Weiterentwicklungen werden durch die abhängigen Ansprüche abgedeckt. Gemäß einer Ausführungsform enthält eine Sensoreinrichtung: eine erste Sensoranordnung, die eine Mehrzahl von ersten Sensorelementen enthält, die dazu ausgebildet sind, erste Sensorsignale basierend auf dem Erfassen eines veränderlichen Magnetfeldes, das von einem Polrad mit einem Polrad-Pitch erzeugt wird, zu erzeugen, wobei die ersten Sensorsignale ein erstes Differenzsignal, das einen ersten Messwert definiert, repräsentieren; eine zweite Sensoranordnung, die zumindest ein zweites Sensorelement enthält, das dazu ausgebildet ist, zumindest ein zweites Sensorsignal basierend auf dem Erfassen des veränderlichen Magnetfeldes, das von dem Polrad erzeugt wird, zu erzeugen, wobei das zumindest eine zweite Sensorsignal einen zweiten Messwert definiert, der gegenüber dem ersten Messwert phasenverschoben ist; eine erste Verstärkerschaltung, die dazu ausgebildet ist, die ersten Sensorsignale zu empfangen und zu verstärken, um verstärkte erste Sensorsignale zu erzeugen; eine zweite Verstärkerschaltung, die dazu ausgebildet ist, das zumindest eine zweite Sensorsignal zu empfangen und zu verstärken, um zumindest ein verstärktes zweites Sensorsignal zu erzeugen; und eine Sensorschaltung, die dazu ausgebildet ist, die verstärkten ersten Sensorsignale in das erste Differenzsignal mit dem ersten Messwert umzuwandeln und das zumindest eine verstärkte zweite Sensorsignal in ein Messsignal mit dem zweiten Messwert umzuwandeln. Die Sensorschaltung enthält einen Signalprozessor, der dazu ausgebildet ist, den Polrad-Pitch basierend auf dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert zu ermitteln und eine Verstärkungseinstellung der zweiten Verstärkerschaltung basierend auf dem ermittelten Polrad-Pitch anzupassen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform enthält eine Sensoreinrichtung: eine erste Sensoranordnung, die eine Mehrzahl von ersten Sensorelementen enthält, die dazu ausgebildet sind, erste Sensorsignale basierend auf dem Erfassen eines veränderlichen Magnetfeldes, das durch ein Polrad mit einem Polrad-Pitch erzeugt wird, zu erzeugen, wobei die ersten Sensorsignale ein erstes Differenzsignal, das einen ersten Messwert definiert, repräsentieren; eine zweite Sensoranordnung, die zumindest ein zweites Sensorelement enthält, das dazu ausgebildet ist, zumindest ein zweites Sensorsignal basierend auf dem Erfassen des veränderlichen Magnetfeldes, das durch das Polrad erzeugt wird, zu erzeugen, wobei das zumindest eine zweite Sensorsignal einen zweiten Messwert, der gegenüber dem ersten Messwert phasenverschoben ist, definiert; eine erste Verstärkerschaltung, die dazu ausgebildet ist, die ersten Sensorsignale zu empfangen und zu verstärken, um verstärkte erste Sensorsignale zu erzeugen; eine zweite Verstärkerschaltung, die dazu ausgebildet ist, das zumindest eine zweite Sensorsignal zu empfangen und zu verstärken, um zumindest ein verstärktes zweites Sensorsignal zu erzeugen; und eine Sensorschaltung, die dazu ausgebildet ist, die verstärkten ersten Sensorsignale in das erste Differenzsignal mit dem ersten Messwert umzuwandeln und das zumindest eine verstärkte zweite Sensorsignal in ein Messsignal mit dem zweiten Messwert umzuwandeln. Die Sensorschaltung enthält einen Signalprozessor, der dazu ausgebildet ist, eine Kombination des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts mit einer entsprechenden Verstärkungseinstellung aus einer Mehrzahl von Verstärkungseinstellungen zu korrelieren, die entsprechende Verstärkungseinstellung aus der Mehrzahl von Verstärkungseinstellungen basierend auf der Kombination des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts auszuwählen und die ausgewählte entsprechende Verstärkungseinstellung als die Verstärkungseinstellung der zweiten Verstärkerschaltung einzustellen.
Weitere Ausführungsformen stellen ferner ein Verfahren zum Kalibrieren einer Magnetfeldsensorschaltung basierend auf einem Polrad-Pitch eines Polrads bereit. Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Verfahren: das Erzeugen erster Sensorsignale durch eine erste Sensoranordnung basierend auf dem Erfassen eines veränderlichen Magnetfeldes, das durch das Polrad erzeugt wird, wobei die ersten Sensorsignale ein erstes Differenzsignal, das einen ersten Messwert definiert, repräsentieren; das Erzeugen zumindest eines zweiten Sensorsignals durch eine zweite Sensoranordnung basierend auf dem Erfassen des veränderlichen Magnetfeldes, das durch das Polrad erzeugt wird, wobei das zumindest eine zweite Sensorsignal einen zweiten Messwert, der gegenüber dem ersten Messwert phasenverschoben ist, definiert; das Verstärken der ersten Sensorsignale durch eine erste Verstärkerschaltung, um verstärkte erste Sensorsignale zu erzeugen; das Verstärken des zumindest einen zweiten Sensorsignals durch eine zweite Verstärkerschaltung, um zumindest ein verstärktes zweites Sensorsignal zu erzeugen; das Umwandeln der verstärkten ersten Sensorsignale durch eine Sensorschaltung in das erste Differenzsignal mit dem ersten Messwert; das Umwandeln des zumindest einen verstärkten zweiten Sensorsignals durch die Sensorschaltung in ein Messsignal mit dem zweiten Messwert; das Korrelieren einer Kombination des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts durch die Sensorschaltung mit einer entsprechenden Verstärkungseinstellung aus einer Mehrzahl von Verstärkungseinstellungen; das Auswählen der entsprechenden Verstärkungseinstellung aus der Mehrzahl von Verstärkungseinstellungen basierend auf der Kombination des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts durch die Sensorschaltung; und das Einstellen der ausgewählten entsprechenden Verstärkungseinstellung als die Verstärkungseinstellung des zweiten Verstärkers durch die Sensorschaltung.
Figurenliste
Ausführungsformen werden hier unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

1A veranschaulicht ein Magnetfelderfassungsprinzip unter Verwendung eines Polrads gemäß einer oder mehr Ausführungsformen;
1B und 1C veranschaulichen ein Pitch-Abgleich-Prinzip gemäß einer oder mehr Ausführungsformen;
2 ist ein schematisches Blockschaltbild, das einen magnetischen Geschwindigkeitssensor gemäß einer oder mehr Ausführungsformen veranschaulicht;
3A ist eine schematische Darstellung einer ersten Sensoranordnung mit einem Vorverstärker gemäß einer oder mehr Ausführungsformen;
3B ist eine schematische Darstellung einer zweiten Sensoranordnung mit einem Vorverstärker gemäß einer oder mehr Ausführungsformen; und
3C zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Geschwindigkeitssensoranordnung und einer Richtungssensoranordnung eines magnetischen Geschwindigkeitssensors gemäß einer oder mehr Ausführungsformen.

AUSFFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden Einzelheiten dargelegt, um eine genauere Erläuterung der beispielhaften Ausführungsformen zu liefern. Fachleuten wird jedoch klar sein, dass die Ausführungsformen auch ohne diese spezifischen Einzelheiten praktiziert werden können. In anderen Fällen werden wohlbekannte Strukturen und Einrichtungen in Form eines Blockdiagramms oder in einer schematischen Ansicht und nicht im Detail dargestellt, um eine Verschleierung der Ausführungsformen zu vermeiden. Darüber hinaus können Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen, die im Folgenden beschrieben werden, miteinander kombiniert werden, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Es versteht sich auch, dass andere Ausführungsformen verwendet und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne den durch die Ansprüche definierten Rahmen zu verlassen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist daher nicht in einem einschränkenden Sinn zu verstehen.
Ferner werden gleichwertige oder ähnliche Elemente oder Elemente mit gleichwertiger oder ähnlicher Funktionalität in der folgenden Beschreibung mit gleichwertigen oder ähnlichen Bezugsnummern bezeichnet. Da gleiche oder funktional äquivalente Elemente in den Figuren mit denselben Bezugsnummern versehen sind, kann eine wiederholte Beschreibung für Elemente, die mit denselben Bezugsnummern versehen sind, entfallen. Daher sind Beschreibungen für Elemente mit gleichen oder ähnlichen Bezugsnummern untereinander austauschbar.
Richtungsbezogene Terminologie wie beispielsweise „oben“, „unten“, „oberhalb“, „unterhalb“, „vorne“, „hinten“, „dahinter“, „voran“, „hinten“, „darüber“, „darunter“ usw. können in Bezug auf die Ausrichtung der beschriebenen Figuren und/oder Elemente verwendet werden. Da die Ausführungsformen in einer Anzahl von verschiedenen Ausrichtungen positioniert werden können, wird die richtungsbezogene Terminologie zu Zwecken der Veranschaulichung verwendet und ist in keiner Weise einschränkend. In einigen Fällen kann die richtungsbezogene Terminologie basierend auf der Ausrichtung einer Ausführungsform durch eine äquivalente richtungsbezogene Terminologie ausgetauscht werden, solange die allgemeinen richtungsbezogenen Beziehungen zwischen Elementen und deren allgemeiner Zweck beibehalten werden.
Bei der vorliegenden Offenbarung können Ausdrücke, die Ordnungszahlen wie beispielsweise „erste/r/s“, „zweite/r/s“ und/oder dergleichen enthalten, verschiedene Elemente modifizieren. Solche Elemente werden jedoch nicht durch die obigen Ausdrücke beschränkt. Zum Beispiel schränken die obigen Ausdrücke die Reihenfolge und/oder die Bedeutung der Elemente nicht ein. Die obigen Ausdrücke werden lediglich zum Zweck der Unterscheidung eines Elements von den anderen Elementen verwendet. Zum Beispiel bezeichnen ein erster Behälter und ein zweiter Behälter unterschiedliche Behälter, obwohl beide Behälter sind. Als weiteres Beispiel könnte ein erstes Element als zweites Element bezeichnet werden, und ähnlich könnte ein zweites Element auch als erstes Element bezeichnet werden, ohne dass dies vom Geltungsbereich der vorliegenden Offenbarung abweicht.
Es versteht sich, dass wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, es direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann oder dass dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn ein Element dagegen als mit einem anderen Element „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Andere Wörter, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf eine ähnlicher Weise interpretiert werden (z. B. „zwischen“ im Gegensatz zu „direkt zwischen“, „benachbart“ im Gegensatz zu „direkt benachbart“ usw.).
In den hierin beschriebenen oder in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen kann jede direkte elektrische Verbindung oder Kopplung, d. h. jede Verbindung oder Kopplung ohne zusätzliche dazwischenliegende Elemente, auch durch eine indirekte Verbindung oder Kopplung, d. h. eine Verbindung oder Kopplung mit einem oder mehr zusätzlichen dazwischenliegenden Elementen realisiert werden, oder umgekehrt, solange der allgemeine Zweck der Verbindung oder Kopplung, zum Beispiel, um eine bestimmte Art von Signal zu senden oder um eine bestimmte Art von Information zu übertragen, im Wesentlichen beibehalten wird. Merkmale aus verschiedenen Ausführungsformen können kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden. Zum Beispiel können Abwandlungen oder Modifikationen, die in Bezug auf eine der Ausführungsformen beschrieben werden, auch auf andere Ausführungsformen anwendbar sein, sofern nichts Gegenteiliges vermerkt ist.
Abhängig von bestimmten Implementierungserfordernissen kann ein Speichermedium ein RAM, ein ROM, ein PROM, ein EPROM, ein EEPROM, einen FLASH-Speicher oder jedes andere Medium enthalten, das darauf gespeicherte, elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die mit einem programmierbaren Computersystem zusammenarbeiten (oder zusammenarbeiten können), so dass das betreffende Verfahren durchgeführt wird. Daher kann ein Speichermedium als nicht-flüchtiges Speichermedium, das computerlesbar ist, betrachtet werden.
Zusätzlich können Anweisungen von einem oder mehr Prozessoren wie beispielsweise einer oder mehr zentralen Verarbeitungseinheiten („central processing unit“; CPU), digitalen Signalprozessoren („digital signal processors“; DSPs), Mehrzweck-Mikroprozessoren, anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen („application specific integrated circuits“; ASICs), feldprogrammierbaren Logik-Arrays („field programmable logic arrays“; FPGAs) oder anderen gleichwertigen integrierten oder diskreten Schaltkreisen ausgeführt werden. Dementsprechend bezieht sich der Begriff „Prozessor“, wie er hier verwendet wird, auf eine beliebige vorgenannte Struktur oder eine beliebige andere Struktur, die sich für die Implementierung der hier beschriebenen Techniken eignet. Darüber hinaus kann die hier beschriebene Funktionalität in einigen Aspekten in speziellen Hardware- und/oder Softwaremodulen bereitgestellt werden. Die Techniken könnten auch vollständig in einer oder mehr Schaltungen oder Logikelementen implementiert werden. Ein „Controller“, der einen oder mehr Prozessoren enthält, kann elektrische Signale und digitale Algorithmen verwenden, um seine rezeptiven, analytischen und Steuerungsfunktionen, die weiterhin Korrekturfunktionen enthalten können, auszuführen.
Ein Sensor kann sich auf eine Komponente beziehen, die eine zu messende physikalische Größe in ein elektrisches Signal umwandelt, zum Beispiel ein Stromsignal oder ein Spannungssignal. Die physikalische Größe kann zum Beispiel ein magnetisches Feld, ein elektrisches Feld, einen Druck, eine Kraft, eine Temperatur, einen Strom oder eine Spannung aufweisen, ist aber nicht darauf beschränkt. Eine Sensoreinrichtung, wie sie hier beschrieben wird, kann ein Spannungssensor, ein Stromsensor, ein Temperatursensor, ein Magnetsensor und dergleichen sein.
Ein Magnetfeldsensor enthält zum Beispiel ein oder mehr Magnetfeldsensorelemente, die eine oder mehr Eigenschaften eines Magnetfelds messen (z. B. einen Betrag der Magnetfeldflussdichte, eine Feldstärke, einen Feldwinkel, eine Feldrichtung, eine Feldorientierung usw.). Das Magnetfeld kann durch einen Magneten, einen stromführenden Leiter (z. B. einen Draht), die Erde oder eine andere Magnetfeldquelle erzeugt werden. Jedes Magnetfeldsensorelement ist dazu ausgebildet, ein Sensorsignal (z. B. ein Spannungssignal) als Reaktion auf ein oder mehr Magnetfelder, die auf das Sensorelement eintreffen, zu erzeugen. Somit lässt ein Sensorsignal auf die Stärke und/oder die Ausrichtung des auf das Sensorelement auftreffenden Magnetfeldes schließen.
Magnetfeldsensorelemente beinhalten magnetoresistive Sensoren, die oft als XMR-Sensoren bezeichnet werden, was ein Sammelbegriff für anisotrope magnetoresistive Sensoren (AMR), Riesenmagnetoresistive Sensoren („giant magneto-resistive“; GMR), tunnelmagnetoresistive Sensoren (TMR) usw. ist, sind jedoch nicht hierauf beschränkt. Die Sensorschaltung kann als signalverarbeitende Schaltung und/oder signalaufbereitende Schaltung bezeichnet werden, die ein oder mehr Signale (d. h. Sensorsignale) von einem oder mehreren Magnetfeldsensorelementen in Form von Rohmessdaten empfängt und aus dem Sensorsignal ein Messsignal ableitet, das das Magnetfeld repräsentiert.
In einigen Fällen kann ein Messsignal ein Differenzmesssignal sein, das unter Verwendung von Differenzrechnung aus Sensorsignalen abgeleitet wird, die von zwei Sensorelementen mit derselben Messachse erzeugt werden (z. B. zwei Sensorelemente, die für dieselbe Magnetfeldkomponente empfindlich sind). Ein Differenzmesssignal bietet Robustheit gegenüber homogenen externen Streumagnetfeldern.
Signalaufbereitung, wie sie hier verwendet wird, bezieht sich auf das Manipulieren eines analogen Signals in einer Weise, dass das Signal die Anforderungen einer nächsten Stufe zur Weiterverarbeitung erfüllt. Die Signalaufbereitung kann das Umwandeln von analog nach digital (z. B. über einen Analog-Digital-Wandler), Verstärkung, Filtern, Umwandeln, mit einem Bias versehen („biasing“), Bereichsanpassung, Isolierung und beliebige andere Prozesse, die erforderlich sind, um ein Sensorausgangssignal für die Verarbeitung nach der Aufbereitung geeignet zu machen, enthalten.
So kann die Sensorschaltung einen Analog-Digital-Wandler (ADC) enthalten, der das analoge Signal von dem einen oder den mehr Sensorelementen in ein digitales Signal umwandelt. Die Sensorschaltung kann auch einen digitalen Signalprozessor (DSP) enthalten, der irgendeine Verarbeitung an dem digitalen Signal vornimmt, was weiter unten zu erörtern ist. Daher kann ein Chip, der auch als integrierte Schaltung (IC) bezeichnet werden kann, eine Schaltung, die das kleine Signal von einem oder mehr Magnetfeldsensorelementen durch Signalverarbeitung und/oder -konditionierung konditioniert und verstärkt, enthalten.
Eine Sensoreinrichtung, wie sie hier verwendet wird, kann sich auf eine Einrichtung beziehen, die einen Sensor und eine Sensorschaltung wie oben beschrieben enthält. Eine Sensoreinrichtung kann auf einem einzelnen Halbleiter-Die (z. B. einem Silizium-Die oder -Chip) integriert sein. Somit sind der Sensor und die Sensorschaltung auf demselben Halbleiter-Die angeordnet.
Die hier bereitgestellten Magnetfeldsensoren können zu Geschwindigkeitsmessungen und Drehrichtungsmessungen eines rotierenden magnetischen Kodierers wie beispielsweise eines Rads oder einer Nockenwelle, die als Target-Objekt oder Target-Rad bezeichnet werden, ausgebildet sein. Magnetfeldsensoren können auch die magnetische Phase messen, wobei eine magnetische Periode in 360 Grad korreliert ist.
Eine Art von magnetischem Kodierer ist ein Polrad, das aus abwechselnden Magneten besteht, die in entgegengesetzten Richtungen magnetisiert sind (z. B. abwechselnd Südpol- und Nordpolmagnete) und entlang eines Umfangs des Kodierers angeordnet sind. In diesem Fall ist der Geschwindigkeitssensor vor dem oder auf der Seite des Polrads angeordnet, wobei der Abstand zwischen dem Sensormodul und dem Polrad durch einen Luftspalt definiert ist. Das Sensormodul detektiert, wenn das gemessene Magnetfeld seine Polarität ändert. In diesem Fall erzeugt der Geschwindigkeitssensor ein Ausgangssignal, das anzeigt, dass ein Pol vorbeigelaufen ist.
1A veranschaulicht ein Magnetfelderfassungsprinzip unter Verwendung eines Polrads gemäß einer oder mehr Ausführungsformen.
Ein Sensormodul 1 ist ein Geschwindigkeitssensor, der eine erste Sensorelementanordnung und eine Sensorschaltung (nicht gezeigt) enthält. Die erste Sensorelementanordnung ist eine erste erfassende Struktur, die zwei Differenzmagnetfeldsensorelemente, SE1 und SE2, enthält. Die Sensorsignale eines jeden Differenzsensorelements SE1 und SE2 werden der Sensorschaltung zugeführt, die ein Differenzmesssignal unter Verwendung einer Differenzberechnung berechnet, die verwendet werden kann, um homogene Streufelder in den Richtungen der Sensorebene aufzuheben. Ein Sensorelement-Pitch ist der seitliche Mitte-Mitte-Abstand zwischen den beiden Magnetfeldsensorelementen SE1 und SE2, die entlang einer Drehrichtung des Target-Objekts (d. h. des Polrads 11) angeordnet sind.
Die Sensoranordnung ist dazu ausgebildet, ein von dem Polrad 11 erzeugtes Magnetfeld zu erfassen. Die Sensoranordnung kann hier allgemein als Geschwindigkeitssensoranordnung bezeichnet werden und kann ferner eine Sensorschaltung (nicht gezeigt) enthalten und in einem Sensor-Package angeordnet sein.
Das Polrad 11 ist ein magnetisiertes Kodiererrad, das abwechselnde Nordpolabschnitte 12 und Südpolabschnitte 13 aufweist. Die Sensorelemente SE1 und SE2 sind empfindlich gegenüber Magnetfeldern, die von den Nordpolabschnitten 12 und den Südpolabschnitten 13 des Polrads 11 beeinflusst werden. Ein Pitch eines Polrads ist der Mitte-Mitte-Abstand entlang eines Teilkreises zwischen zwei benachbarten Polen derselben Polarität (d. h. zwischen zwei benachbarten positiven Polen oder zwei benachbarten negativen Polen). Zwischen zwei benachbarten Polen der gleichen Polarität befindet sich ein Pol der entgegengesetzten Polarität. Ein Halb-Pitch eines Polrads ist daher der Mitte-Mitte-Abstand zwischen zwei benachbarten Polen unterschiedlicher (d. h. entgegengesetzter) Polarität entlang eines Teilkreises. Mit anderen Worten, der Halb-Pitch ist der Abstand zwischen einem Mittelpunkt eines positiven Pols und einem Mittelpunkt eines zu dem positiven Pol benachbarten negativen Pols entlang eines Teilkreises.
Für ein gutes Systemverhalten sollten der Sensorelement-Pitch einer integrierten Sensorschaltung (IC) und der halbe Rad-Pitch aufeinander abgestimmt sein (1:1). Mit anderen Worten, der Sensorelement-Pitch sollte die Hälfte des Rad-Pitches betragen (1:2). Dieses Verhältnis liefert ein besseres Signal-Rausch-Verhältnis.
In der Praxis können die Sensorelemente SE1 und SE2 beide eine in der x-Richtung ausgerichtete Empfindlichkeitsachse besitzen, so dass sie für eine x-Komponente Bx des von dem Polrad erzeugten Magnetfeldes empfindlich sind. Da ihre Empfindlichkeitsachse auf die x-Komponente Bx des Magnetfeldes ausgerichtet ist, erzeugen die Sensorelemente SE1 und SE2 elektrische Signale, die repräsentativ für den oder proportional zu dem Betrag der x-Komponente Bx sind. Die Sensorschaltung der Sensoranordnung erzeugt ein Sensorausgangssignal, das der Drehgeschwindigkeit des magnetisierten Kodiererrades 11 entspricht, indem sie die Änderung des magnetischen Wechselfeldes detektiert, das durch abwechselnde Nord- und Südpole erzeugt wird, die die Sensoranordnung passieren, während sich das Polrad 11 um seine Drehachse 14 dreht.
Während sich das Polrad 11 dreht, laufen die positiven Pole 12 und die negativen Pole 13 abwechselnd an dem Sensormodul 1 vorbei, und die Sensorelemente innerhalb der Sensoranordnung erfassen eine Änderung der Magnetfeldstärke in der x- oder y-Richtung, die sich als Sinuswellenform (d. h. als Signalmodulation) ändert, deren Frequenz einer Drehgeschwindigkeit des Rads entspricht und die außerdem einer Drehgeschwindigkeit einer Antriebswelle (z. B. Nockenwelle) entspricht, die die Drehung des Rads antreibt.
Die Sensorschaltung der Sensoranordnung empfängt also Signale (d. h. Sensorsignale) von den Magnetfeldsensorelementen SE1 und SE2 und leitet aus den Sensorsignalen ein Differenzmesssignal ab, das das Magnetfeld als Signalmodulation repräsentiert. Das Differenzmesssignal kann dann als Ausgangssignal an eine(n) externen Controller, Steuereinheit oder Prozessor (z. B. eine ECU) ausgegeben werden oder intern von der Sensorschaltung zur weiteren Verarbeitung verwendet werden (z. B. um ein gepulsten Ausgangssignal zu erzeugen), bevor es an die externe Einrichtung ausgegeben wird. Zum Beispiel kann die externe Einrichtung die Pulse des gepulsten Ausgangssignals zählen und daraus eine Radgeschwindigkeit berechnen. Das Differenzmesssignal kann als Geschwindigkeitssignal bezeichnet werden, dem die Geschwindigkeit des Target-Objekts entnommen werden kann.
Darüber hinaus kann das Sensormodul 1 eine zweite Sensoranordnung als zweite erfassende Struktur enthalten, die verwendet wird, um ein Richtungssignal zu erzeugen, das in Kombination mit dem Geschwindigkeitssignal auf die Drehrichtung (z. B. im oder gegen den Uhrzeigersinn) des Polrads 11 schließen lässt. Dabei weist die zweite erfassende Struktur ein einzelnes Monozell-Sensorelement SE3 (d. h. ein drittes Magnetfeldsensorelement) auf, das in der Mitte zwischen den beiden Differenzsensorelementen SE1 und SE2 der ersten erfassenden Struktur angeordnet ist, um dem Sensor eine Drehrichtungserkennung des Rads 11 zu ermöglichen. Das Sensorelement SE3 kann auch eine in der x-Richtung ausgerichtete Empfindlichkeitsachse besitzen.
Insbesondere kann die erste Sensoranordnung dazu ausgebildet sein, ein Geschwindigkeitssensorsignal zu erzeugen, und die zweite Sensoranordnung kann dazu ausgebildet sein, ein Richtungssensorsignal, das um 90° oder im Wesentlichen um 90° gegenüber dem Geschwindigkeitssensorsignal phasenverschoben ist, zu erzeugen. Die Phasenverschiebung zwischen dem Geschwindigkeitssignal und dem Richtungssignal kann von der Sensorschaltung ausgewertet werden, und die Drehrichtung eines Target-Objekts kann basierend darauf, ob die Phasenverschiebung positiv oder negativ ist, bestimmt werden. Zum Beispiel können die Differenzsensorelemente SE1 und SE2 verwendet werden, um ein sinusförmiges Geschwindigkeitssignal zu erzeugen, und das dritte Sensorelement SE3 kann verwendet werden, um ein sinusförmiges (cosinusförmiges) Richtungssignal, das gegenüber dem Geschwindigkeitssignal um 90° phasenverschoben ist, zu erzeugen. Durch Überwachen der Richtung der Phasenverschiebung (z. B. positiv oder negativ) kann die Sensorschaltung eine Drehrichtung des Magnetfelds und damit des Target-Objekts bestimmen.
Während die zweite erfassende Struktur so gezeigt ist, dass sie als Monozell-Sensorelement gebildet ist, wird erkannt werden, dass die zweite Sensorstruktur auch eine Mehrzahl von Sensorelementen aufweisen kann, die verwendet werden, um ein Differenzsensorsignal zu erzeugen, das gegenüber dem Geschwindigkeitssensorsignal, das ebenfalls ein Differenzsignal ist, um 90° oder im Wesentlichen um 90° phasenverschoben ist. Die Phasenverschiebung wird durch die geometrische Anordnung der Sensorelemente (z. B. SE1, SE2 und SE3) relativ zueinander verursacht.
Darüber hinaus wird erkannt werden, dass die erste Sensoranordnung zum Erzeugen des Geschwindigkeitssensorsignals aus zwei oder mehr Sensorelementen bestehen kann, während die zweite Sensoranordnung zum Erzeugen des Richtungssensorsignals aus einem oder mehr Sensorelementen bestehen kann. Für den Fall, dass eine Sensoranordnung zwei oder mehr erfassende Elemente enthält, können die erfassenden Elemente der jeweiligen Sensoranordnung in einer Differenzkonfiguration und/oder einer Brückenkonfiguration angeordnet sein. Zum Beispiel können Sensorelemente, die verwendet werden, um ein Geschwindigkeitssensorsignal zu erzeugen, vier oder mehr Sensorelemente enthalten, die in einer Brückenkonfiguration, die das Geschwindigkeitssensorsignal als ein erstes Differenzsignal ausgibt, angeordnet sind. Ähnlich können Sensorelemente, die verwendet werden, um ein Richtungssensorsignal zu erzeugen, vier oder mehr Sensorelemente enthalten, die in einer Brückenkonfiguration, die das Richtungssensorsignal als ein zweites Differenzsignal ausgibt, angeordnet sind.
1B-1C veranschaulichen ein Pitch-Abgleich-Prinzip gemäß einer oder mehr Ausführungsformen. Wie oben erörtert, zeigt 1A ein magnetisiertes Kodiererrad 11 und eine erste Sensoranordnung (SE1 und SE2) mit einem Sensorelement-Pitch, der 1:1 an den Polrad-Halb-Pitch angepasst ist.
1B zeigt einen Graphen eines oszillierenden Magnetfeldes, das durch das magnetisierte Kodiererrad 11 erzeugt und auf den Radgeschwindigkeitssensor projiziert wird, in einem Fall, in dem die Pitches ideal aufeinander abgestimmt sind (d. h. der Sensorelement-Pitch, der auf den Polrad-Halb-Pitch abgestimmt ist). Wie zu sehen ist, ist die Spitze-Spitze-Amplitude eines Differenzsensorsignals (Bdiff,max) gleich dem Zweifachen der maximalen Amplitude der x-Komponente Bx des Magnetfelds, das an dem Radgeschwindigkeitssensor (z. B. basierend auf dem konstanten Luftspalt zwischen dem Radgeschwindigkeitssensor und dem Rad) erfasst werden kann. Die Spitze-Spitze-Amplitude ist in diesem Fall der maximale Wert, der von dem Sensor erfasst werden kann.
1C zeigt einen Graphen eines oszillierenden Magnetfelds, das von dem magnetisierten Kodiererrad 11 erzeugt und auf den Radgeschwindigkeitssensor projiziert wird, in einem Fall, in dem die Pitches fehlangepasst sind (d. h. wenn der Sensorelement-Pitch nicht an den Polrad-Halb-Pitch angepasst ist). Wie zu sehen ist, ist die Spitze-Spitze-Amplitude eines Differenzsensorsignals (Bdiff,max) gegenüber der in 1B gezeigten Spitze-Spitze-Amplitude gedämpft. Somit ist die Spitze-Spitze-Amplitude in 1C weniger als das Zweifache der maximalen Amplitude der x-Komponente Bx des Magnetfelds, die am Radgeschwindigkeitssensor erfasst werden könnte (z. B. basierend auf dem konstanten Luftspalt zwischen dem Radgeschwindigkeitssensor und dem Rad), wenn es die Pitch-Fehlanpassung nicht gäbe.
Es werden weitere Ausführungsformen beschrieben, die in der Lage sind, den Rad-Pitch zu ermitteln und eine Kompensation an einem Sensorsignal basierend auf dem ermittelten Rad-Pitch oder Halb-Pitch vorzunehmen. Bei Geschwindigkeitssensoren wie beispielsweise Antiblockiersystems (ABS)-Geschwindigkeitssensoren ist auch eine Richtungserkennung vorhanden. Das Geschwindigkeitssensorsignal und das Richtungssensorsignal werden von der Sensorschaltung (die z. B. einen ADC enthält) in digitale Signale (d. h. digitale Werte) umgewandelt, und die Sensorschaltung ist weiterhin dazu ausgebildet, den Rad-Pitch über eine Nachschlagtabelle zu bestimmen, indem die beiden Werte dividiert und in einer Nachschlagtabelle überprüft werden, oder durch einen anderen Algorithmus.
2 ist ein schematisches Blockschaltbild, das einen magnetischen Geschwindigkeitssensor 100 gemäß einer oder mehr Ausführungsformen zeigt. Der magnetische Geschwindigkeitssensor 100 enthält eine Sensoranordnung S und eine Sensoranordnung D, die jeweils dazu ausgebildet sind, ein Differenzsensorsignal als Reaktion auf ein auf sie auftreffendes Magnetfeld zu erzeugen. Insbesondere kann die Sensoranordnung S eine erste Gruppe von Magnetfeldsensorelementen enthalten, die in einer Brückenschaltungskonfiguration angeordnet sind und dazu ausgebildet sind, ein Geschwindigkeitssensorsignal zu erzeugen. Ähnlich kann die Sensoranordnung D eine zweite Gruppe von Magnetfeldsensorelementen enthalten, die in einer Brückenschaltungskonfiguration angeordnet sind und dazu ausgebildet sind, ein Richtungssensorsignal zu erzeugen, das gegenüber dem Geschwindigkeitssensorsignal, zum Beispiel um 90°, phasenverschoben ist. Die Phasenverschiebung zwischen dem Geschwindigkeitssignal und dem Richtungssignal kann ausgewertet werden, und basierend darauf, ob die Phasenverschiebung positiv oder negativ ist, kann die Drehrichtung eines Target-Objekts bestimmt werden. Es wird auch erkannt werden, dass die Sensoranordnung D ein Monozell-Magnetsensorelement sein (d. h. nur ein einzelnes Sensorelement aufweisen) kann, wie oben beschrieben. Wenn es sich bei der Sensoranordnung D um einen Monozell-Magnetsensor handelt, wird das von dem Monozell-Sensorelement erzeugte Sensorsignal als Richtungssignal verwendet.
Die in 2 gezeigten Sensoranordnungen S und D können jeweils eine Magnetowiderstandsbrücke darstellen, die einen entsprechenden Satz von Sensorelementen enthält, die in einer Brückenkonfiguration angeordnet sind. Die Sensorelemente der Sensoranordnung S sind dazu ausgebildet, Magnetfelder gemäß einer gemeinsamen Erfassungsebene (z. B. x-Ebene, y-Ebene oder z-Ebene) zu messen. Ähnlich sind die Sensorelemente der Sensoranordnung D dazu ausgebildet, Magnetfelder gemäß einer gemeinsamen Erfassungsebene (z. B. x-Ebene, y-Ebene oder z-Ebene) zu messen. Das heißt, die Sensorelemente, die eine Brücke bilden, haben Bezugsrichtungen, die in einer gemeinsamen Erfassungsebene ausgerichtet sind.
Der magnetische Geschwindigkeitssensor 100 enthält auch eine Sensorschaltung 20, die die Sensorsignale von den Sensoranordnungen S und D zur Verarbeitung und zur Erzeugung eines gepulsten Ausgangsgeschwindigkeitssignals und eines Richtungsanzeigersignals am Ausgang AUS empfängt. Die Sensorschaltung 20 enthält zwei Signalpfade: einen S-Signalpfad und einen D-Signalpfad. Das Differenzgeschwindigkeits (S)-Signal auf dem S-Signalpfad kann in Form einer sinusförmigen Wellenform vorliegen, die eine Rotationsgeschwindigkeit des Target-Objekts repräsentiert, und das Differenzrichtungs (D)-Signal auf dem D-Signalpfad kann eine ähnliche Wellenform sein, die gegenüber dem Geschwindigkeitssignal, zum Beispiels um 90°, phasenverschoben ist. Zum Beispiel kann das Richtungssignal eine kosinusförmige Wellenform sein, die eine Drehgeschwindigkeit des Target-Objekts repräsentiert, aber von einem digitalen Signalprozessor 27 verwendet wird, um durch Analysieren der Phasendifferenz zwischen dem Geschwindigkeitssignal und dem Richtungssignal die Drehrichtung zu bestimmen.
Die Signalpfade S und D können jeweils einen Vorverstärker Asp 21 und Adir 22 sowie Differenzkomparatoren 23 und 24 enthalten, die ihre jeweiligen Differenzsignale an entsprechende ADCs 25 und 26 ausgeben.
Die Sensoranordnung S erzeugt Differenzsensorsignale, zwischen denen ein Differenzmesswert wie beispielsweise eine Spannungsdifferenz Vdiff,speed liegt. Der Vorverstärker Asp 21 verstärkt diese Differenzsensorsignale entsprechend einer festgelegten Verstärkung und liefert die verstärkten Differenzsensorsignale an den Differenzkomparator 23. Der Differenzkomparator 23 wandelt die Differenzsensorsignale in ein analoges Differenzmesssignal, das einen Wert aufweist, der gleich der Spannungsdifferenz Vdiff,speed ist, um. Der ADC 25 wandelt das analoge Differenzmesssignal in die digitale Domäne um, und zwar in ein digitales Differenzmesssignal, das der Spannungsdifferenz Vdiff,speed entspricht.
Ähnlich erzeugt die Sensoranordnung D zumindest ein Sensorsignal. Für den Fall, dass die Sensoranordnung D eine Monozell-Anordnung ist, ist ein Signalsensorelement vorgesehen, um ein Sensorsignal zu erzeugen, das gegenüber dem analogen Differenzmesssignal des Geschwindigkeitssignalpfades um 90° phasenverschoben ist. In diesem Fall wäre der Differenzkomparator 24 nicht erforderlich. Stattdessen verstärkt der Vorverstärker Adir 22 das von der Sensoranordnung D empfangene Sensorsignal entsprechend einer festgelegten Verstärkung, und der ADC 26 wandelt das verstärkte Sensorsignal in die digitale Domäne um. Infolgedessen empfängt der Signalprozessor 27 ein erstes digitales Signal von dem Geschwindigkeitspfad und ein zweites digitales Signal von dem Richtungspfad, das gegenüber dem ersten digitalen Signal um eine vorgegebene Phasenverschiebung (z. B. 90°) phasenverschoben ist.
Alternativ kann die Sensoranordnung D Differenzsensorsignale erzeugen, zum Beispiel über eine Brückenanordnung, wobei die Differenzsensorsignale einen Differenzmesswert wie beispielsweise eine Spannungsdifferenz Vdiff,dir zwischen sich aufweisen. Der Vorverstärker Asp 22 verstärkt diese Differenzsensorsignale gemäß einer eingestellten Verstärkung und liefert die verstärkten Differenzsensorsignale an den Differenzkomparator 24. Der Differenzkomparator 24 wandelt die Differenzsensorsignale in ein analoges Differenzmesssignal um, dessen Wert gleich der Spannungsdifferenz Vdiff,dir ist. Der ADC 26 wandelt das analoge Differenzmesssignal in die digitale Domäne um, und zwar in ein digitales Differenzmesssignal, das die Spannungsdifferenz Vdiff,dir repräsentiert. Infolgedessen empfängt der Signalprozessor 27 ein erstes digitales Signal (d. h. ein digitales Geschwindigkeitssignal Dsp) von dem Geschwindigkeitspfad und ein zweites digitales Signal (d. h. ein digitales Richtungssignal Ddir) von dem Richtungspfad, das gegenüber dem ersten digitalen Signal um eine vorgegebene Phasenverschiebung (z. B. 90°) phasenverschoben ist.
Der digitale Signalprozessor 27 ist dazu ausgebildet, das digitale Geschwindigkeitssignal und das digitale Richtungssignal zur weiteren Verarbeitung, die das Bestimmen einer Geschwindigkeit und einer Drehrichtung des Target-Objekts beinhaltet, zu empfangen. Zusätzlich ist der Signalprozessor 27 dazu ausgebildet, den Rad-Pitch basierend auf dem Geschwindigkeitssignal und dem Richtungssignal automatisch zu bestimmen und weiterhin die Geschwindigkeitssignale und/oder die Richtungssignale basierend auf dem bestimmten Rad-Pitch zu kompensieren oder aufzubereiten. Zum Beispiel kann der digitale Signalprozessor 27 einen oder mehr Prozessoren und/oder logische Einheiten enthalten, die verschiedene Signalaufbereitungsfunktionen wie beispielsweise Absolutsignalumwandlung, Normierung, Linearisierung, Frequenzerhöhung und so weiter ausführen. Eine oder mehr Signalaufbereitungsfunktionen können in Kombination mit einer in einem Speicher gespeicherten Nachschlagtabelle ausgeführt werden. Der Ausgang AUS des digitalen Signalprozessors 27 kann ein oder mehr Ausgangssignale an eine externe Einrichtung wie beispielsweise eine ECU liefern.
Zum Beispiel kann die Rotationsgeschwindigkeit des Target-Objekts als Geschwindigkeitspulssignal ausgegeben werden. So kann das von der Sensoranordnung S erzeugte sinusförmige Signal von dem Signalprozessor 27 in Pulse umgewandelt werden, die wiederum in eine Bewegungserkennung oder eine Geschwindigkeitsausgabe umgesetzt werden können. Darüber hinaus kann der Signalprozessor 27 basierend auf der Auswertung der Phasenverschiebung zwischen dem digitalen Geschwindigkeitssignal und dem digitalen Richtungssignal ein Signal, das eine Drehrichtung anzeigt, ausgeben.
Um den Rad-Pitch zu bestimmen, wertet der Signalprozessor 27 eine Differenz zwischen einer Amplitude des digitalen Geschwindigkeitssignals Dsp und einer Amplitude des digitalen Richtungssignals Ddir aus. Zum Beispiel kann der Signalprozessor 27 eine oder mehr Nachschlagtabellen verwenden, um die Differenz auszuwerten, er kann eine CORDIC („coordinate rotation digital computer“)-Operation verwenden, die ein Verhältnis R des digitalen Geschwindigkeitssignals Dsp und des digitalen Richtungssignals Ddir (z. B. R=Dsp/Ddir oder R=Dir/Dsp) berechnet, oder er kann eine Kombination davon verwenden. Basierend auf dem ermittelten Rad-Pitch passt der Signalprozessor 27 die Verstärkungseinstellung des Vorverstärkers Adir 22 über einen Verstärkungscontroller 28 so an, dass das Verhältnis R annähernd oder gleich 1:1 ist. Mit anderen Worten: Der Verstärkungscontroller 28 ist dazu ausgebildet, die Verstärkung des Vorverstärkers Adir 22 so einzustellen, dass die maximale und minimale Amplitude des digitalen Richtungssignals Ddir im Wesentlichen gleich der maximalen und minimalen Amplitude des digitalen Geschwindigkeitssignals Dspeed ist. Auf diese Weise ermöglicht es der Signalprozessor 27 dem Sensor 100, sich automatisch an unterschiedliche Polrad-Pitches anzupassen, um das Signalverhalten entsprechend der in 1B gezeigten idealen Pitch-Anpassung zu optimieren.
3A ist eine schematische Darstellung einer ersten Sensoranordnung mit einem Vorverstärker gemäß einer oder mehr Ausführungsformen. 3B ist eine schematische Darstellung einer zweiten Sensoranordnung mit einem Vorverstärker gemäß einer oder mehr Ausführungsformen. 3C zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer Geschwindigkeitssensoranordnung und einer Richtungssensoranordnung eines magnetischen Geschwindigkeitssensors gemäß einer oder mehr Ausführungsformen.
Insbesondere entspricht die erste Sensoranordnung der Sensoranordnung S mit vier Sensorelementen S1-S4, die in einer ersten Brückenkonfiguration, die zwischen einem ersten und einem zweiten Versorgungsanschluss angeschlossen ist, angeordnet sind, und die zweite Sensoranordnung entspricht der Sensoranordnung D mit sechs Sensorelementen D1-D6, die in einer zweiten Brückenkonfiguration, die zwischen dem ersten und dem zweiten Versorgungsanschluss angeschlossen ist, angeordnet sind. Es wird erkannt werden, dass die Sensoranordnungen S und D weder hinsichtlich der Anzahl von Sensorelementen noch hinsichtlich der gezeigten Brückenkonfigurationen beschränkt sind.
Die Magnetsensor-Brückenschaltung S weist ein erstes magnetoresistives Sensorelement S1 und ein viertes magnetoresistives Sensorelement S4 auf. Das erste und das vierte magnetoresistive Sensorelement S1 und S4 sind in Reihe geschaltet. Außerdem weist die Magnetsensor-Brückenschaltung S ein zweites magnetoresistives Sensorelement S2 und ein drittes magnetoresistives Sensorelement S3 auf. Das zweite und das dritte magnetoresistive Sensorelement S2 und S3 sind in Reihe geschaltet. Das erste und das dritte magnetoresistive Sensorelement S1 und S3 sind mit einem ersten Versorgungsanschluss der Magnetsensor-Brückenschaltung S verbunden. Das zweite und das vierte magnetoresistive Sensorelement S2 und S4 sind mit einem zweiten, anderen Versorgungsanschluss der Magnetsensor-Brückenschaltung S verbunden.
Die Magnetsensor-Brückenschaltung D weist ein erstes magnetoresistives Sensorelement D1 und ein zweites magnetoresistives Sensorelement D2 auf, die parallel geschaltet und weiterhin mit einem dritten magnetoresistiven Sensorelement D3 in Reihe geschaltet sind. Ferner weist die Magnetsensor-Brückenschaltung D ein viertes magnetoresistives Sensorelement D4 auf, das mit einem fünften magnetoresistiven Sensorelement D5 und einem sechsten magnetoresistiven Sensorelement D6, die parallel zueinander geschaltet sind, in Reihe geschaltet ist. Außerdem sind auch Verbindungen zu den ersten und zweiten Versorgungsanschlüssen vorgesehen.
Die von den Sensoranordnungen S und D erzeugten Differenzsensorsignale werden durch entsprechende Vorverstärker Asp 21 bzw. Adir 22 verstärkt. Die verstärkten Differenzsensorsignale haben zwischen sich einen Differenzwert, der durch Vdiff,speed bzw. Vdiff,dir repräsentiert wird. Die Verstärkungseinstellung des Vorverstärkers Adir 22 ist so einstellbar, dass das Extremum von Vdiff,dir gleich oder im Wesentlichen gleich dem Extremum von Vdiff,speed ist, wenn auch um 90° gegeneinander verschoben.
3C zeigt eine Beispiel-Anordnung der Sensorelemente S1-S4 und D1-D6, die linear auf einem Sensorchip (z. B. auf einer x-Achse) angeordnet sind, wobei die Sensorelemente in drei verschiedenen Bereichen angeordnet sind: einem linken Bereich, einem mittleren Bereich und einem rechten Bereich. Die geometrische Mitte der Sensoranordnungen befindet sich bei einer ersten geometrischen Mitte der mittleren Sensorelemente D3 und D4. Der effektive Sensorelement-Pitch ist durch den Abstand zwischen einer zweiten geometrischen Mitte der linken Sensorelemente und einer dritten geometrischen Mitte der rechten Sensorelemente definiert. Die zweite und dritte geometrische Mitte besitzen den gleichen Abstand von der ersten geometrischen Mitte.
Die nachstehende Gleichung 1 ist eine Formel zum Berechnen eines Dämpfungsfaktors für das Geschwindigkeitssignal entsprechend einer Anpassung des Polrad-Pitches (pitch_PW) an den effektiven Sensorelement-Pitch (pitch_SE) in einem Verhältnis 1:2 (d. h. der effektive Sensorelement-Pitch wird an den Polrad-Halb-Pitch angepasst). Die nachstehende Gleichung 2 ist eine Formel zum Berechnen eines Dämpfungsfaktors für das Richtungssignal entsprechend einer Anpassung des Polrad-Pitches (pitch_PW) an den effektiven Sensorelement-Pitch (pitch_SE) in einem Verhältnis 1:2 (d. h. der effektive Sensorelement-Pitch wird an den Polrad-Halb-Pitch angepasst). Die nachstehende Gleichung 3 ist eine Formel zum Berechnen eines von einer Pitch-Fehlanpassung abhängigen Verhältnisses, indem Gleichung 2 durch Gleichung 1 dividiert wird. $\frac{B_{d i f f, s p}}{B x} = 2 \cdot sin (\frac{p i t c h_{S E}}{p i t c h_{P W}} \cdot π)$
$\frac{B_{d i f f, d i r}}{B x} = 1 - cos (\frac{p i t c h_{S E}}{p i t c h_{P W}} \cdot π)$
$\frac{B_{d i f f, d i r}}{B_{d i f f, s p}} = \frac{1}{2} \cdot \frac{1 - cos (\frac{p i t c h_{S E}}{p i t c h_{P W}} \cdot π)}{sin (\frac{p i t c h_{S E}}{p i t c h_{P W}} \cdot π)}$
Wie oben angemerkt, kann der Signalprozessor ein Nachschlagtabellenverfahren zum Erkennen eines Polrad-Pitches und zum Anpassen der Verstärkung des Vorverstärkers Adir 22 entsprechend dem erkannten Polrad-Pitch implementieren. Zwei oder mehr Polrad-Pitches können bekannt sein und in die Nachschlagtabelle programmiert werden. Bei den folgenden Beispielen werden Polrad-Pitches 4,4 mm und 5,7 mm mit den Gesamtamplitudenwerten der digitalen Messsignale Dsp und Ddir (siehe: Nachschlagtabelle 1) oder mit dem Wert des niederwertigsten Bits („least significant bit“; LSB) der digitalen Messsignale Dsp und Ddir (siehe: Nachschlagtabelle 2) korreliert. NACHSCELLAGTABELLE 1

Zeile # Dsp [µT] Ddir 4,4 mm [µT] Ddir_5,7 mm [µT]

1 180 56 41

2 232 72 53

3 299 92 68
Gemäß der Nachschlagtabelle 1 ist der Signalprozessor 27 dazu ausgebildet, zwischen zwei vorgegebenen Rad-Pitches zu unterscheiden und zu erkennen, welcher Rad-Pitch vor dem Geschwindigkeitssensor 100 vorliegt. Um die Bestimmung vorzunehmen, ist der Signalprozessor 27 dazu ausgebildet, eine Zeile der Tabelle basierend auf dem gemessenen Amplitudenwert des digitalen Geschwindigkeitssignals Dsp auszuwählen. Sobald eine Zeile ausgewählt ist, wertet der Signalprozessor 27 den gemessenen Amplitudenwert des digitalen Richtungssignals Ddir aus, um einen entsprechenden, in der zweiten und dritten Spalte angegebenen Rad-Pitch auszuwählen. Wenn zum Beispiel ein Amplitudenwert des digitalen Geschwindigkeitssignals Dsp 102 ist, wird die zweite Zeile ausgewählt. Nach der Auswahl der zweiten Zeile zeigt ein Amplitudenwert von 95 für das digitale Richtungssignal Ddir an, dass der Rad-Pitch 4,4 mm beträgt, und ein Amplitudenwert von 70 für das digitale Richtungssignal Ddir zeigt an, dass der Rad-Pitch 5,7 mm beträgt. Basierend auf der Bestimmung des Rad-Pitches ist der Verstärkungscontroller 28 dazu ausgebildet, eine Verstärkungseinstellung des Vorverstärkers Adir 22 für das Richtungssignal festzulegen, die für den Rad-Pitch vorgegeben wird. Das heißt, jeder programmierte Rad-Pitch besitzt eine entsprechende Verstärkungseinstellung, die von dem Verstärkungscontroller 28 implementiert wird. NACHSCHLAGTABELLE 2

Zeile # Dsp [LSB] Ddir_4,4mm [LSB] Ddir_5,7mm [LSB]

1 79 73 54

2 102 95 70

3 132 122 90
Ein ähnliches Verfahren kann durch Verwenden der niederwertigsten Bits (LSB) des digitalen Geschwindigkeitssignals Dsp und des digitalen Richtungssignals Ddir mit einer vorgegebenen Anzahl von Bits implementiert werden, wie in Nachschlagtabelle 2 gezeigt. Dabei repräsentiert „LSB“ die Anzahl von Bits des ADCs, der die Geschwindigkeits- und Richtungssignale digitalisiert. Der ADC-Ausgang hat einen Bereich [0; 2^{N -} ¹], wobei N die Anzahl der Bits des ADCs ist. Daher sind in der obigen Tabelle die digitalen Werte, die mit den von den ADCs 25 und 26 ausgegebenen digitalen Werten zu vergleichen sind, angegeben.
Die Regel für den Aufbau einer korrekten Nachschlagtabelle besteht darin, die Bereiche von Ddir _4,4mm (Bereich für Differenzgeschwindigkeitsfeld im Fall eines Rad-Pitches von 4,4 mm) nicht überlappend mit den Bereichen von Ddir _5,7mm (Bereich für Differenzrichtungsfeld im Fall eines Rad-Pitches von 5,7 mm) zu gestalten. Da die Amplitudenwerte größer sind, wenn der Rad-Pitch des Referenzrads kleiner ist, sind die Werte in der Spalte Ddir _4,4mm größer als ihre entsprechenden Werte in der Spalte Ddir_5,7mm in derselben Zeile.
Der Signalprozessor 27 kann auch einen Pseudocode zum Ändern der angewandten Verstärkung des Richtungsvorverstärkers Adir 22 anwenden. Ein Beispiel für einen Pseudocode lautet wie folgt:
Auf diese Weise kann eine Kette von if-then-else-Anweisungen durch eine Logikschaltung formalisiert oder realisiert werden, die verwendet wird, um den Rad-Pitch zu unterscheiden und eine entsprechende Verstärkungseinstellung basierend auf der Kombination des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts, die einer der if-then-else-Anweisungen genügen, auszuwählen. Die if-then-else-Anweisungen können im Code verwendet werden, um bestimmte Bedingungen zum Anwenden verschiedener Verstärkungseinstellungen (dir_gain_pre-amp) für den Richtungsvorverstärker Adir 22 zu bestätigen. Der Signalprozessor 27 ist dazu ausgebildet, die entsprechende Verstärkungseinstellung basierend auf if-then-else-Anweisungen auszuwählen, wobei der Signalprozessor die entsprechende Verstärkungseinstellung basierend auf einer Kombination des digitalen Geschwindigkeitssignals Dsp (z. B. einem Amplitudenwert davon) und des digitalen Richtungssignals Ddir (z. B. einem Amplitudenwert davon), die einer der if-then-else-Anweisungen genügen, auswählt. Zusätzliche Codezeilen (z. B. zusätzliche Logik in der Logikschaltung) können für zusätzliche Verstärkungseinstellungen, die zusätzlichen Rad-Pitches entsprechen, hinzugefügt werden, wobei zusätzliche Bedingungen basierend auf Geschwindigkeits- und Richtungssignalamplituden hinzugefügt werden, um den korrekten Rad-Pitch zu unterscheiden.
Darüber hinaus sind CORDIC-Operationen in der Lage, die Division zwischen zwei Werten zu berechnen. Daher kann der Signalprozessor 27 dazu ausgebildet sein, die Amplitude des Geschwindigkeitssignals durch die Amplitude des Richtungssignals zu dividieren, um ein Verhältnis zu ermitteln. Im Fall eines Rad-Pitches von 4,4 mm liegt das Verhältnis nahe bei 1, da der Richtungspfad so ausgelegt ist, dass die LSB 14-Signalamplitude in der digitalen Domäne nahezu eins zu eins ist. Wenn die Aufteilung zwischen Geschwindigkeits- und Richtungsamplituden zu einem Verhältnis führt, das gleich oder größer als ein vorgegebenes Verhältnis ist (z. B. gleich oder größer als 1,3), ist der Signalprozessor 27 dazu ausgebildet, die Verstärkungseinstellung für die Richtungsvorverstärkung von 24 auf 32 zu erhöhen, wobei bei diesem Beispiel 32 die optimierte Verstärkung für einen Rad-Pitch von 5,7 mm ist und 24 die optimierte Verstärkung für einen Rad-Pitch von 4,4 mm ist. Wenn andererseits das Verhältnis kleiner als das vorgegebene Verhältnis (z. B. kleiner als 1,3) ist, ist der Signalprozessor 27 dazu ausgebildet, die Richtungsvorverstärkung auf eine Verstärkungseinstellung von 24 zu setzen, beizubehalten oder zu verringern. Es wird erkannt werden, dass die Anzahl der Verhältniskonstanten oder Verhältnisbereiche mit der Anzahl möglicher Vorverstärkungsoptionen und der Anzahl verfügbarer Polrad-Pitches zunimmt. Das heißt, dass eine Anzahl von Verhältnisbereichen zunimmt und der Verhältnisbereich davon enger werden kann, wenn mehr Polrad-Pitches programmiert werden. So können mehrere Verhältnisbereiche entsprechend der Anzahl der von dem Signalprozessor 27 zu unterscheidenden Rad-Pitches definiert werden.
Im Hinblick auf das Obige gibt es eine Mehrzahl von Möglichkeiten, wie der Signalprozessor 27 eine Kombination des digitalen Geschwindigkeitssignals Dsp (z. B. einen Amplitudenwert davon) und des digitalen Richtungssignals Ddir (z. B. einen Amplitudenwert davon) mit einer entsprechenden Verstärkungseinstellung aus einer Mehrzahl von Verstärkungseinstellungen korrelieren, die entsprechende Verstärkungseinstellung aus der Mehrzahl von Verstärkungseinstellungen basierend auf der Kombination von digitalen Geschwindigkeits- und Richtungswerten auswählen und die ausgewählte entsprechende Verstärkungseinstellung als die Verstärkungseinstellung des Richtungsvorverstärkers Adir 22 festlegen kann.
Der Polrad-Pitch kann entweder explizit oder implizit über Nachschlagen, Code und/oder Arithmetik bestimmt werden, wobei die Richtungsverstärkerverstärkung basierend auf der expliziten oder impliziten Bestimmung des Rad-Pitches ausgewählt wird. Wenn er explizit bestimmt wird, kann jeder Polrad-Pitch explizit einer entsprechenden Richtungsverstärkerverstärkung zugeordnet werden. Es kann auch implizite Zuordnungen ohne die explizite Bestimmung des Polrad-Pitches geben. Jede der Mehrzahl von in einem Speicher der Sensorschaltung 20 gespeicherten Verstärkungseinstellungen entspricht einer von einer Mehrzahl in dem Speicher der Sensorschaltung 20 programmierten Polrad-Pitches. Somit steht die Mehrzahl von Verstärkungseinstellungen dem Signalprozessor 27 (z. B. dem Verstärkungscontroller 28) zur Auswahl basierend auf einem Auswahlalgorithmus zur Verfügung.
Während verschiedene Ausführungsformen offenbart wurden, wird es für Fachleute offensichtlich sein, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, die einige der Vorteile der hier offenbarten Konzepte erreichen, ohne vom Gedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen. Es wird für Fachleute offensichtlich sein, dass andere Komponenten, die dieselben Funktionen erfüllen, in geeigneter Weise ersetzt werden können. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen verwendet werden können und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Es sollte erwähnt werden, dass Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine bestimmte Figur erläutert werden, mit Merkmalen anderer Figuren kombiniert werden können, auch in jenen, die nicht ausdrücklich erwähnt werden. Derartige Modifikationen des allgemeinen Erfindungskonzepts sollen durch die beigefügten Ansprüche und ihre gesetzlichen Äquivalente abgedeckt werden.
Darüber hinaus werden die folgenden Ansprüche hiermit in die ausführliche Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch für sich allein als separate Beispiel-Ausführungsform stehen kann. Während jeder Anspruch für sich allein als separate Beispiel-Ausführungsform stehen kann, ist anzumerken, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine spezifische Kombination mit einem oder mehr anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiel-Ausführungsformen auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs enthalten können. Solche Kombinationen werden hier vorgeschlagen, es sei denn, es wird angegeben, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Darüber hinaus ist beabsichtigt, auch Eigenschaften eines Anspruchs zu jedem anderen unabhängigen Anspruch einzubeziehen, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt von dem unabhängigen Anspruch abhängig gemacht ist.
Es ist weiterhin zu beachten, dass in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbarte Verfahren durch eine Einrichtung implementiert werden können, die Mittel zum Ausführen jeder der jeweiligen Handlungen dieser Verfahren aufweist. Zum Beispiel können die in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken zumindest teilweise in Hardware, Software, Firmware oder einer beliebigen Kombination davon implementiert werden. Zum Beispiel können verschiedene Aspekte der beschriebenen Techniken in einem oder mehr Prozessoren einschließlich eines oder mehr Mikroprozessoren, DSPs, ASICs oder anderer gleichwertiger integrierter oder diskreter logischer Schaltkreise sowie beliebiger Kombinationen solcher Komponenten implementiert werden.
Ferner versteht es sich, dass die Offenbarung mehrerer Handlungen oder Funktionen, die in der Spezifikation oder in den Ansprüchen offenbart werden, nicht so ausgelegt werden dürfen, dass sie innerhalb der spezifischen Reihenfolge liegen. Daher beschränkt die Offenbarung mehrerer Handlungen oder Funktionen diese nicht auf eine bestimmte Reihenfolge, es sei denn, solche Handlungen oder Funktionen sind aus technischen Gründen nicht austauschbar. Darüber hinaus kann bei einigen Ausführungsformen eine einzelne Handlung mehrere Unterhandlungen enthalten oder in diese unterteilt sein. Solche Unterhandlungen können enthalten und Teil der Offenbarung dieser einzelnen Handlung sein, sofern sie nicht ausdrücklich ausgeschlossen sind.

Claims

Sensoreinrichtung, die aufweist: eine erste Sensoranordnung (S), die eine Mehrzahl erster Sensorelemente (S1-S4) aufweist, die dazu ausgebildet sind, erste Sensorsignale basierend auf dem Erfassen eines veränderlichen Magnetfeldes, das von einem Polrad (11) mit einem Polrad-Pitch erzeugt wird, zu erzeugen, wobei die ersten Sensorsignale ein erstes Differenzsignal (D_sp), das einen ersten Messwert definiert, repräsentieren; eine zweite Sensoranordnung (D), die zumindest ein zweites Sensorelement (D1-D6) aufweist, das dazu ausgebildet ist, zumindest ein zweites Sensorsignal basierend auf dem Erfassen des veränderlichen Magnetfelds, das durch das Polrad (11) erzeugt wird, zu erzeugen, wobei das zumindest eine zweite Sensorsignal einen zweiten Messwert, der gegenüber dem ersten Messwert phasenverschoben ist, definiert; eine erste Verstärkerschaltung (21), die dazu ausgebildet ist, die ersten Sensorsignale zu empfangen und zu verstärken, um verstärkte erste Sensorsignale zu erzeugen; eine zweite Verstärkerschaltung (22), die dazu ausgebildet ist, das zumindest eine zweite Sensorsignal zu empfangen und zu verstärken, um zumindest ein verstärktes zweites Sensorsignal zu erzeugen; und eine Sensorschaltung (20), die dazu ausgebildet ist, die verstärkten ersten Sensorsignale in das erste Differenzsignal (D_sp) mit dem ersten Messwert umzuwandeln und das zumindest eine verstärkte zweite Sensorsignal in ein Messsignal (Ddir) mit dem zweiten Messwert umzuwandeln, wobei die Sensorschaltung (20) einen Signalprozessor (27) aufweist, der dazu ausgebildet ist, den Polrad-Pitch basierend auf dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert zu ermitteln und eine Verstärkungseinstellung der zweiten Verstärkerschaltung basierend auf der ermittelten Polrad-Pitch anzupassen.
Sensoreinrichtung nach Anspruch 1, wobei das Messsignal (Ddir) gegenüber dem ersten Differenzsignal (D_sp) um 90° verschoben ist.
Sensoreinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Sensoranordnung (D) eine Mehrzahl zweiter Sensorelemente (D1-D6) aufweist, die dazu ausgebildet sind, zweite Sensorsignale basierend auf dem Erfassen des veränderlichen Magnetfeldes, das durch das Polrad (11) erzeugt wird, zu erzeugen, wobei die zweiten Sensorsignale ein zweites Differenzsignal (Dsp), das den zweiten Messwert definiert, repräsentieren.
Sensoreinrichtung nach Anspruch 3, wobei: die zweite Verstärkerschaltung (22) dazu ausgebildet ist, die zweiten Sensorsignale zu empfangen und zu verstärken, um verstärkte zweite Sensorsignale zu erzeugen; die Sensorschaltung (20) dazu ausgebildet ist, die verstärkten zweiten Sensorsignale in das Messsignal umzuwandeln, wobei das Messsignal das zweite Differenzsignal (D_sp) mit dem zweiten Messwert ist, der Signalprozessor (27) dazu ausgebildet ist, den Polrad-Pitch basierend auf dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert zu ermitteln und die Verstärkungseinstellung der zweiten Verstärkerschaltung (22) basierend auf dem ermittelten Polrad-Pitch anzupassen.
Sensoreinrichtung nach Anspruch 4, wobei der erste Messwert ein erster Differenzwert ist und der zweite Messwert ein zweiter Differenzwert ist.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei die Mehrzahl der ersten Sensorelemente (S1-S4) in einer ersten Brückenschaltung angeordnet ist und die Mehrzahl der zweiten Sensorelemente (D1-D6) in einer zweiten Brückenschaltung angeordnet ist.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei: der Signalprozessor (27) dazu ausgebildet ist, eine Kombination des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts mit einer entsprechenden Verstärkungseinstellung aus einer Mehrzahl von Verstärkungseinstellungen zu korrelieren, die entsprechende Verstärkungseinstellung aus der Mehrzahl von Verstärkungseinstellungen basierend auf der Kombination des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts auszuwählen und die ausgewählte entsprechende Verstärkungseinstellung als die Verstärkungseinstellung der zweiten Verstärkerschaltung (22) festzulegen.
Sensoreinrichtung nach Anspruch 7, wobei jede der Mehrzahl von Verstärkungseinstellungen einem von einer Mehrzahl von in einem Speicher der Sensorschaltung (20) programmierten Polrad-Pitches entspricht.
Sensoreinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei: der Signalprozessor (27) dazu ausgebildet ist, den Polrad-Pitch unter Verwendung einer Nachschlagtabelle zu ermitteln, wobei der Signalprozessor (27) den Polrad-Pitch basierend auf der Kombination des ersten Messwertes und des zweiten Messwertes innerhalb der Nachschlagtabelle bestimmt und die entsprechende Verstärkungseinstellung basierend auf der ermittelten Polrad-Pitch auswählt.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei: der Signalprozessor (27) dazu ausgebildet ist, die entsprechende Verstärkungseinstellung unter Verwendung einer Nachschlagtabelle auszuwählen, wobei der Signalprozessor (27) die entsprechende Verstärkungseinstellung basierend auf der Kombination des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts innerhalb der Nachschlagtabelle auswählt.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei: der Signalprozessor (27) dazu ausgebildet ist, die entsprechende Verstärkungseinstellung basierend auf einer durch if-then-else-Anweisungen formalisierten Logikschaltung auszuwählen, wobei der Signalprozessor die entsprechende Verstärkungseinstellung basierend auf der Kombination des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts, die einer der if-then-else-Anweisungen genügt, auswählt.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei: der Signalprozessor (27) dazu ausgebildet ist, ein Verhältnis des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts zu berechnen, das Verhältnis mit zumindest einem Schwellenwert zu vergleichen, um ein Vergleichsergebnis zu erzeugen, und die entsprechende Verstärkungseinstellung basierend auf dem Vergleichsergebnis auszuwählen.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 12, wobei: der Signalprozessor (27) dazu ausgebildet ist, die entsprechende Verstärkungseinstellung basierend auf einem Verhältnis des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts auszuwählen.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 13, wobei: der Signalprozessor (27) dazu ausgebildet ist, ein Verhältnis des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts zu berechnen, aus einer Mehrzahl von Schwellenwertbereichen einen Schwellenwertbereich, in dem das Verhältnis liegt, zu ermitteln und basierend auf dem ermittelten Schwellenwertbereich die entsprechende Verstärkungseinstellung auszuwählen.
Sensoreinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei der Signalprozessor (27) dazu ausgebildet ist, ein Verhältnis des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts zu berechnen und die entsprechende Verstärkungseinstellung basierend auf dem Verhältnis auszuwählen.
Sensoreinrichtung, die aufweist: eine erste Sensoranordnung (S), die eine Mehrzahl erster Sensorelementen (S1-S4) aufweist, die dazu ausgebildet sind, erste Sensorsignale basierend auf dem Erfassen eines veränderlichen Magnetfeldes, das von einem Polrad (11) mit einem Polrad-Pitch erzeugt wird, zu erzeugen, wobei die ersten Sensorsignale ein erstes Differenzsignal (D_sp), das einen ersten Messwert definiert, repräsentieren; eine zweite Sensoranordnung (D), die zumindest ein zweites Sensorelement (D1-D6) aufweist, das dazu ausgebildet ist, zumindest ein zweites Sensorsignal basierend auf dem Erfassen des veränderlichen Magnetfeldes, das durch das Polrad (11) erzeugt wird, zu erzeugen, wobei das zumindest eine zweite Sensorsignal einen zweiten Messwert, der gegenüber dem ersten Messwert phasenverschoben ist, definiert; eine erste Verstärkerschaltung (21), die dazu ausgebildet ist, die ersten Sensorsignale zu empfangen und zu verstärken, um verstärkte erste Sensorsignale zu erzeugen; eine zweite Verstärkerschaltung (22), die dazu ausgebildet ist, das zumindest eine zweite Sensorsignal zu empfangen und zu verstärken, um zumindest ein verstärktes zweites Sensorsignal zu erzeugen; und eine Sensorschaltung (20), die dazu ausgebildet ist, die verstärkten ersten Sensorsignale in das erste Differenzsignal (Dsp) mit dem ersten Messwert umzuwandeln und das zumindest eine verstärkte zweite Sensorsignal in ein Messsignal (Ddir) mit dem zweiten Messwert umzuwandeln, wobei die Sensorschaltung (20) einen Signalprozessor (27) aufweist, der dazu ausgebildet ist, eine Kombination des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts mit einer entsprechenden Verstärkungseinstellung aus einer Mehrzahl von Verstärkungseinstellungen zu korrelieren, die entsprechende Verstärkungseinstellung aus der Mehrzahl von Verstärkungseinstellungen basierend auf der Kombination des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts auszuwählen und die ausgewählte entsprechende Verstärkungseinstellung als die Verstärkungseinstellung der zweiten Verstärkerschaltung (22) einzustellen.
Sensoreinrichtung nach Anspruch 16, wobei die entsprechende Verstärkungseinstellung für den Polrad-Pitch optimiert ist.
Verfahren zum Kalibrieren einer Magnetfeldsensorschaltung basierend auf einem Polrad-Pitch eines Polrads, wobei das Verfahren aufweist: Erzeugen erster Sensorsignale durch eine erste Sensoranordnung basierend auf dem Erfassen eines veränderlichen Magnetfeldes, das durch das Polrad erzeugt wird, wobei die ersten Sensorsignale ein erstes Differenzsignal, das einen ersten Messwert definiert, repräsentieren; Erzeugen zumindest eines zweiten Sensorsignals durch eine zweite Sensoranordnung basierend auf dem Erfassen des veränderlichen Magnetfeldes, das durch das Polrad erzeugt wird, wobei das zumindest eine zweite Sensorsignal einen zweiten Messwert, der gegenüber dem ersten Messwert phasenverschoben ist, definiert; Verstärken der ersten Sensorsignale durch eine erste Verstärkerschaltung, um verstärkte erste Sensorsignale zu erzeugen; Verstärken des zumindest einen zweiten Sensorsignals durch eine zweite Verstärkerschaltung, um zumindest ein verstärktes zweites Sensorsignal zu erzeugen; Umwandeln der verstärkten ersten Sensorsignale durch eine Sensorschaltung in das erste Differenzsignal mit dem ersten Messwert; Umwandeln des zumindest einen verstärkten zweiten Sensorsignals durch die Sensorschaltung in ein Messsignal mit dem zweiten Messwert; Korrelieren einer Kombination des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts mit einer entsprechenden Verstärkungseinstellung aus einer Mehrzahl von Verstärkungseinstellungen durch die Sensorschaltung; Auswählen der entsprechenden Verstärkungseinstellung aus der Mehrzahl von Verstärkungseinstellungen basierend auf der Kombination des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts durch die Sensorschaltung; und Einstellen der ausgewählten entsprechenden Verstärkungseinstellung als die Verstärkungseinstellung des zweiten Verstärkers durch die Sensorschaltung.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei jede der Mehrzahl von Verstärkungseinstellungen einem von einer Mehrzahl von Polrad-Pitches, die in einem Speicher der Sensorschaltung programmiert sind, entspricht.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, das weiterhin aufweist: Ermitteln des Polrad-Pitches durch die Sensorschaltung unter Verwendung einer Nachschlagtabelle einschließlich des Bestimmens des Polrad-Pitches basierend auf der Kombination des ersten Messwertes und des zweiten Messwertes innerhalb der Nachschlagtabelle und Auswählen der entsprechenden Verstärkungseinstellung basierend auf dem ermittelten Polrad-Pitch.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, das weiterhin aufweist: Auswählen der entsprechenden Verstärkungseinstellung durch die Sensorschaltung unter Verwendung einer Nachschlagtabelle einschließlich des Auswählens der entsprechenden Verstärkungseinstellung basierend auf der Kombination aus dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert innerhalb der Nachschlagtabelle.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, das weiterhin aufweist: Auswählen der entsprechenden Verstärkungseinstellung durch die Sensorschaltung basierend auf einer Logikschaltung, die durch if-then-else-Anweisungen formalisiert ist, einschließlich des Auswählens der entsprechenden Verstärkungseinstellung basierend auf der Kombination des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts, die einer der if-then-else-Anweisungen genügt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, das weiterhin aufweist: Berechnen eines Verhältnisses des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts durch die Sensorschaltung; Vergleichen des Verhältnisses mit zumindest einem Schwellenwert durch die Sensorschaltung, um ein Vergleichsergebnis zu erzeugen; und Auswählen der entsprechenden Verstärkungseinstellung basierend auf dem Vergleichsergebnis durch die Sensorschaltung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, das weiterhin aufweist: Auswählen der entsprechenden Verstärkungseinstellung basierend auf einem Verhältnis zwischen dem ersten Messwert und dem zweiten Messwert durch die Sensorschaltung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 24, das weiterhin aufweist: Berechnen eines Verhältnisses des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts durch die Sensorschaltung; Ermitteln eines Schwellenwertbereichs aus einer Mehrzahl von Schwellenwertbereichen, in dem das Verhältnis liegt, durch die Sensorschaltung; und Auswählen der entsprechenden Verstärkungseinstellung basierend auf dem ermittelten Schwellenwertbereich durch die Sensorschaltung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 25, das weiterhin aufweist: Berechnen eines Verhältnisses des ersten Messwerts und des zweiten Messwerts durch die Sensorschaltung; und Auswählen der entsprechenden Verstärkungseinstellung basierend auf dem Verhältnis durch die Sensorschaltung.