DE102022115456A1

DE102022115456A1 - Sicherheitsmechanismus für einen hochverfügbarkeitswinkelsensor

Info

Publication number: DE102022115456A1
Application number: DE102022115456.4A
Authority: DE
Inventors: Dirk Hammerschmidt
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2021-06-21
Filing date: 2022-06-21
Publication date: 2022-12-22
Also published as: CN115574844A; US20220404136A1; US11982526B2

Abstract

Bei einigen Implementierungen kann ein Winkelsensor eine Winkelposition eines Objekts basierend auf ersten Sensorwerten, die von einem ersten Satz von Erfassungselementen empfangen werden, bestimmen. Die ersten Sensorwerte umfassen eine erste x-Komponente eines Magnetfeldes und eine erste y-Komponente des Magnetfeldes. Der Winkelsensor kann die Winkelposition des Objekts basierend auf zweiten Sensorwerten, die von einem zweiten Satz von Erfassungselementen empfangen werden, bestimmen. Die zweiten Sensorwerte umfassen eine zweite x-Komponente des Magnetfeldes und eine zweite y-Komponente des Magnetfeldes. Der Winkelsensor kann einen Satz von Sicherheitsprüfungen ausführen, umfassend ein Ausführen einer x-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten x-Komponente und der zweiten x-Komponente und ein Ausführen einer y-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten y-Komponente und der zweiten y-Komponente. Der Winkelsensor kann eine Anzeige eines Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen bereitstellen.

Description

HINTERGRUND
Ein Winkelsensor kann einen Satz von Erfassungskomponenten umfassen, die eine Stärke verschiedener Komponenten (z. B. einer x-Komponente und einer y-Komponente) eines Magnetfeldes erfassen, das von einem Zielobjekt erzeugt oder verzerrt wird. Der Winkelsensor kann eine Winkelposition des Zielobjekts basierend auf der Stärke der Komponenten des Magnetfeldes bestimmen und kann eine Ausgabe bereitstellen, die die Winkelposition wie von dem Winkelsensor bestimmt anzeigt.
ZUSAMMENFASSUNG
Es besteht ein Bedarf zum Bereitstellen eines verbesserten Konzepts für einen Winkelsensor, ein Sensorsystem und ein Verfahren.
Ein solcher Bedarf kann durch den Gegenstand von einem oder mehreren der Ansprüche erfüllt werden.
Bei einigen Implementierungen umfasst ein Winkelsensor einen ersten Winkelmesspfad zum Bestimmen einer Winkelposition basierend auf ersten Sensorwerten aus einem ersten Satz von Erfassungselementen, wobei die ersten Sensorwerte eine erste x-Komponente eines Magnetfeldes und eine erste y-Komponente des Magnetfeldes umfassen; einen zweiten Winkelmesspfad zum Bestimmen der Winkelposition basierend auf zweiten Sensorwerten aus einem zweiten Satz von Erfassungselementen, wobei die zweiten Sensorwerte eine zweite x-Komponente des Magnetfeldes und eine zweite y-Komponente des Magnetfeldes umfassen; einen Sicherheitspfad zum Ausführen eines Satzes von Sicherheitsprüfungen, der Satz von Sicherheitsprüfungen umfassend: eine x-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten x-Komponente und der zweiten x-Komponente, und eine y-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten y-Komponente und der zweiten y-Komponente; und eine Ausgabekomponente, um eine Anzeige eines Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen bereitzustellen.
Bei einigen Implementierungen umfasst ein Sensorsystem einen ersten Satz von Erfassungselementen, um erste Sensorwerte zu erhalten, die einer Rotation eines Objekts zugeordnet sind, wobei die ersten Sensorwerte eine erste x-Komponente eines Magnetfeldes und eine erste y-Komponente des Magnetfeldes umfassen; einen zweiten Satz von Erfassungselementen, um zweite Sensorwerte zu erhalten, die der Rotation des Objekts zugeordnet sind, wobei die zweiten Sensorwerte eine zweite x-Komponente des Magnetfeldes und eine zweite y-Komponente des Magnetfeldes umfassen; einen ersten Winkelmesspfad zum Bestimmen einer Winkelposition basierend auf den ersten Sensorwerten; einen zweiten Winkelmesspfad zum Bestimmen der Winkelposition basierend auf den zweiten Sensorwerten; einen Sicherheitspfad zum Ausführen eines Satzes von Sicherheitsprüfungen, der Satz von Sicherheitsprüfungen umfassend: eine x-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten x-Komponente und der zweiten x-Komponente, und eine y-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten y-Komponente und der zweiten y-Komponente; und eine Ausgabekomponente, um eine Anzeige eines Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen bereitzustellen.
Bei einigen Implementierungen umfasst ein Verfahren ein Bestimmen, durch ein System, einer Winkelposition eines Objekts basierend auf ersten Sensorwerten, die von einem ersten Satz von Erfassungselementen empfangen werden, wobei die ersten Sensorwerte eine erste x-Komponente eines Magnetfeldes und eine erste y-Komponente des Magnetfeldes umfassen; ein Bestimmen, durch das System, der Winkelposition des Objekts basierend auf zweiten Sensorwerten, die von einem zweiten Satz von Erfassungselementen empfangen werden, wobei die zweiten Sensorwerte eine zweite x-Komponente des Magnetfeldes und eine zweite y-Komponente des Magnetfeldes umfassen; ein Ausführen, durch das System, eines Satzes von Sicherheitsprüfungen, das Ausführen des Satzes von Sicherheitsprüfungen umfassend: Ausführen einer x-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten x-Komponente und der zweiten x-Komponente, und Ausführen einer y-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten y-Komponente und der zweiten y-Komponente; und Bereitstellen, durch das System, einer Anzeige eines Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen.
Figurenliste

1A und 1B sind Diagramme, die beispielhaften Operationen eines Systems, umfassend einen Sicherheitsmechanismus für einen Winkelsensor, wie hierin beschrieben, zugeordnet sind.
2A-2C sind Diagramme von beispielhaften Implementierungen des Systems, umfassend den Sicherheitsmechanismus für einen Winkelsensor, wie hierin beschrieben.
3 ist ein Diagramm, das beispielhafte Hardwareelemente eines hierin beschriebenen Winkelsensors darstellt.
4 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Prozesses, der sich auf einen Sicherheitsmechanismus für einen Winkelsensor bezieht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende detaillierte Beschreibung von beispielhaften Implementierungen bezieht sich auf die beiliegenden Zeichnungen. Die gleichen Bezugszeichen in unterschiedlichen Zeichnungen können die gleichen oder ähnliche Elemente identifizieren.
Ein Winkelsensor kann entworfen sein, um eine Winkelposition eines Zielobjekts (z. B. eines rotierbaren Objekts) in einer gegebenen Anwendung zu bestimmen. Beispielsweise kann ein Winkelsensor in einer Elektrische-Servolenkung- (EPS; electronic power steering) Anwendung verwendet werden, um eine Winkelposition einer Lenksäule zu bestimmen. Bei einigen Anwendungen kann es erforderlich sein, die funktionale Sicherheit des Winkelsensors sicherzustellen.
Im Allgemeinen kann funktionale Sicherheit definiert werden als ein Nichtvorhandensein eines unangemessenen Risikos (z. B. für ein System, eine Umgebung, für Menschen und/oder Ähnliches) aufgrund von Gefahren, die durch ein gestörtes Verhalten (z. B. einen systematischen Ausfall, einen zufälligen Ausfall oder Ähnliches) des Winkelsensors verursacht werden. Im Automobilkontext wird ein Automobilsicherheitsintegritätsstufe- (ASIL; Automotive Safety Integrity Level) Schema verwendet, um die Anforderungen an die funktionale Sicherheit eines Winkelsensors vorzuschreiben. Das ASIL-Schema ist ein Risikoklassifizierungsschema, das durch die ISO-Norm (ISO=International Organization for Standardization) 26262 (mit dem Titel Functional Safety for Road Vehicles) definiert ist, die einen Standard für die funktionale Sicherheit elektrischer und/oder elektronischer Systeme in Serienfahrzeugen bereitstellt. Eine ASIL-Klassifizierung definiert die Sicherheitsanforderungen, die erforderlich sind, um der ISO-Norm 26262 zu entsprechen. Eine ASIL wird durch die Ausführung einer Risikoanalyse einer potenziellen Gefahr durch Betrachtung von Schweregrad, Exposition und Kontrollierbarkeit eines Fahrzeugbetriebsszenarios ermittelt. EIN Sicherheitsziel für diese Gefahr lenkt wiederum die ASIL-Anforderungen. Es gibt vier ASILs, die durch die Norm identifiziert werden: ASIL A, ASIL B, ASIL C, ASIL D. ASIL D schreibt die höchsten Integritätsanforderungen vor, während ASIL A die niedrigsten vorschreibt. Eine Gefahr mit einem Risiko, das niedrig ist (und daher keine Sicherheitsmaßnahmen gemäß ISO 26262 erfordert), wird als Qualitätsmanagement (QM) bezeichnet. In einigen Fällen ist es wünschenswert oder erforderlich, dass ein Winkelsensor eine hohe ASIL erreicht. So kann es beispielsweise wünschenswert oder erforderlich sein, dass ein Winkelsensor, der in einer gegebenen Anwendung verwendet wird, ASIL B, ASIL C oder ASIL D erreicht. Um die funktionale Sicherheit in einem Winkelsensor zu gewährleisten, sollte ein Sicherheitsmechanismus implementiert werden, der es erlaubt, dass gestörtes Verhalten identifiziert und gemeldet wird.
Einige hierin beschriebene Implementierungen stellen einen Sicherheitsmechanismus für einen Winkelsensor bereit. Bei einigen Implementierungen umfasst der Winkelsensor einen ersten Winkelmesspfad zur Bestimmung einer Winkelposition basierend auf Sensorwerten aus einem ersten Satz von Erfassungselementen und einen zweiten Winkelmesspfad zur Bestimmung der Winkelposition basierend auf Sensorwerten aus einem zweiten Satz von Erfassungselementen. Der erste und der zweite Satz von Erfassungselementen kann der gleiche oder ein anderer Typ von Erfassungselementen sein. Beispielsweise kann der erste Satz von Erfassungselementen ein Satz von magnetoresistiven (MR) Erfassungselementen sein (z. B. ein Satz von anisotropen Magnetowiderstands- (AMR; anisotropic magnetoresistance) Elementen, Riesenmagnetowiderstands- (GMR; giant magnetoresistance) Elementen, Tunnelmagnetowiderstands- (TMR; tunnel magnetoresistance) Elementen oder Ähnliches) und der zweite Satz von Erfassungselementen kann derselbe Satz von MR-Erfassungselementen, ein unterschiedlicher Satz von MR-Erfassungselementen oder ein Satz von Hall-basierten Erfassungselementen sein (z. B. ein Satz von Erfassungselementen, die basierend auf dem Hall-Effekt arbeiten).
Jeder von dem ersten und dem zweiten Satz von Erfassungselementen kann eine oder mehrere Komponenten umfassen, die ausgebildet sind, jeweilige Sätze von Sensorwerten zur Bestimmung einer Winkelposition eines Zielobjekts zu empfangen. Ein Satz von Sensorwerten kann einen Wert eines Signals, das eine y-Komponente der Winkelposition anzeigt (auch als Sinuswert bezeichnet), und einen Wert eines Signals, das eine x-Komponente der Winkelposition anzeigt (auch als Kosinuswert bezeichnet), umfassen. Der Winkelsensor umfasst einen Sicherheitspfad, um einen Satz von Sicherheitsprüfungen auszuführen, die dem ersten Winkelmesspfad und/oder dem zweiten Winkelmesspfad basierend auf den von dem ersten und zweiten Satz von Erfassungselementen gemessenen Sinuswerten und Kosinuswerten zugeordnet sind. Der Satz von Sicherheitsprüfungen kann eine x-Komponenten-Prüfung umfassen, die einen von dem ersten Winkelmesspfad empfangenen Kosinuswert und einen von dem zweiten Winkelmesspfad empfangenen Kosinuswert vergleicht. Der Satz von Sicherheitsprüfungen kann auch eine y-Komponenten-Prüfung umfassen, die einen von dem ersten Winkelmesspfad empfangenen Sinuswert und einen von dem zweiten Winkelmesspfad empfangenen Sinuswert vergleicht. Bei einigen Implementierungen ermöglicht der Sicherheitspfad, dass ein Ausfall- (z. B. im ersten Winkelmesspfad oder im zweiten Winkelmesspfad) Pfad detektiert wird, wodurch die funktionale Sicherheit des Winkelsensors verbessert wird.
1A und 1B sind Diagramme, die beispielhaften Operationen eines Systems 100, umfassend einen Sicherheitsmechanismus für einen Winkelsensor 102, wie hierin beschrieben, zugeordnet sind. Wie in 1A gezeigt, umfasst das System 100 den Winkelsensor 102, umfassend einen Winkelmesspfad 104, einen Winkelmesspfad 106, einen Sicherheitspfad 108 und eine digitale Ausgabekomponente 110. Wie ferner gezeigt ist, umfasst das System 100 eine Steuerung 112. Die Komponenten des Systems 100 werden nachfolgend beschrieben, gefolgt von einer Beschreibung einer beispielhaften Operation des Systems 100. Bei einigen Implementierungen sind der Winkelmesspfad 104, der Winkelmesspfad 106 und der Sicherheitspfad 108 auf einem monolithischen Halbleiterbauelement (z. B. einem einzelnen Chip) integriert.
Ein Winkelmesspfad (z. B. der Winkelmesspfad 104, der Winkelmesspfad 106) umfasst eine oder mehrere Komponenten, die der Bestimmung einer Winkelposition θ (theta) eines Zielobjekts (nicht dargestellt) basierend auf einem Satz von Sensorwerten zugeordnet sind. Beispielsweise kann der Satz von Sensorwerten einen Wert eines Signals, das eine y-Komponente der Winkelposition θ anzeigt (auch als Sinuswert bezeichnet), und einen Wert eines Signals, das eine x-Komponente der Winkelposition θ anzeigt (auch als Kosinuswert bezeichnet), umfassen. Hier kann ein gegebener Winkelmesspfad eine Winkelposition θ des Zielobjekts basierend auf der y-Komponente und der x-Komponente bestimmen (z. B. durch Berechnung eines Arkustangens der y-Komponente geteilt durch die x-Komponente).
Bei einigen Implementierungen verwenden der Winkelmesspfad 104 und der Winkelmesspfad 106 denselben Typ von Erfassungselementen. Bei einigen Implementierungen verwenden der Winkelmesspfad 104 und der Winkelmesspfad 106 unterschiedliche Typen von Erfassungselementen, was bedeutet, dass der Winkelmesspfad 104 und der Winkelmesspfad 106 diverse Messpfade sind. Bei einigen Implementierungen unterscheidet sich ein Messbereich auf dem Winkelmesspfad 104 von einem Messbereich auf dem Winkelmesspfad 106.
Der Sicherheitspfad 108 umfasst eine oder mehrere Komponenten, die der Ausführung einer oder mehrerer dem Winkelsensor 102 zugeordneten Sicherheitsprüfungen zugeordnet sind. Bei einigen Implementierungen umfassen die eine oder die mehreren Sicherheitsprüfungen eine x-Komponenten-Prüfung und eine y-Komponenten-Prüfung. Zusätzliche Details, die sich auf beispielhafte Implementierungen der x-Komponenten-Prüfung und der y-Komponenten-Prüfung beziehen, sind nachfolgend Bezug nehmend auf 2A-2C bereitgestellt. Bei einigen Implementierungen umfassen die eine oder die mehreren Sicherheitsprüfungen eine Vektorlängenprüfung, die dem Winkelmesspfad 104 zugeordnet ist. Bei einigen Implementierungen umfassen die eine oder die mehreren Sicherheitsprüfungen eine Vektorlängenprüfung, die dem Winkelmesspfad 106 zugeordnet ist. Bei einigen Implementierungen umfassen die eine oder die mehreren Sicherheitsprüfungen eine Vergleichsprüfung, die der auf dem Winkelmesspfad 104 bestimmten Winkelposition θ und der auf dem Winkelmesspfad 106 bestimmten Winkelposition θ zugeordnet ist.
Bei einigen Implementierungen, wie in 1A gezeigt, ist der Sicherheitspfad 108 ausgebildet, Sensorwerte (z. B., einen Sinuswert und einen Kosinuswert) von dem Winkelmesspfad 104, Sensorwerte von dem Winkelmesspfad 106, Informationen, die einer Vektorlänge r_a zugeordnet sind, die den Sensorwerten von dem Winkelmesspfad 104 zugeordnet sind, Informationen, die einer Vektorlänge r_b zugeordnet sind, die den Sensorwerten von dem Winkelmesspfad 106 zugeordnet sind, Informationen, die der Winkelposition θ_a zugeordnet sind, die auf dem Winkelmesspfad 104 bestimmt wird, Informationen, die der Winkelposition θ_b zugeordnet sind, die in dem Winkelmesspfad 106 bestimmt wird, und/oder ein oder mehrere Elemente von Informationen in Zuordnung zu der Ausführung der einen oder der mehreren Sicherheitsprüfungen zu empfangen, wie hierin beschrieben. Bei einigen Implementierungen ist der Sicherheitspfad 108 ausgebildet, eine Sicherheitsanzeige (z. B. eine Ausfallanzeige, eine Fehleranzeige, eine Deaktivierungsanzeige, eine OK-Anzeige oder Ähnliches) an die digitale Ausgabekomponente 110 bereitzustellen.
Die digitale Ausgabekomponente 110 umfasst eine oder mehrere Komponenten, die der Erzeugung und Übertragung einer oder mehrerer Ausgaben zugeordnet sind (z. B. einer Ausgabe, die Sensordaten trägt, einer Ausgabe, die eine Anzeige eines Ergebnisses der einen oder der mehreren Sicherheitsprüfungen trägt, oder Ähnliches). Bei einigen Implementierungen, wie in 1A gezeigt, kann die digitale Ausgabekomponente 110 ein oder mehrere Signale von dem Winkelmesspfad 104, dem Winkelmesspfad 106 und dem Sicherheitspfad 108 empfangen und die eine oder die mehreren Ausgaben entsprechend erzeugen und übertragen. Bei einigen Implementierungen überträgt die digitale Ausgabekomponente 110 die eine oder die mehreren Ausgaben an die Steuerung 112.
Die Steuerung 112 umfasst eine oder mehrere Komponenten, die der Steuerung eines oder mehrerer elektrischer Systeme und/oder elektrischer Teilsysteme basierend auf von dem Sensor 102 bereitgestellten Informationen zugeordnet sind. Die Steuerung 112 kann beispielsweise einen Mikrocontroller (µC) oder eine elektronische Steuerungseinheit (ECU; electronic control unit) umfassen, neben anderen Beispielen. Bei einigen Implementierungen kann die Steuerung 112 in der Lage sein, das eine oder die mehreren elektrischen Systeme und/oder elektrischen Teilsysteme basierend auf von dem Sensor 102 empfangenen Informationen zu kalibrieren, zu steuern, einzustellen und/oder Ähnliches. Bei einigen Implementierungen kann die Steuerung 112 beispielsweise ausgebildet sein, eine Winkelposition θ des Zielobjekts und/oder eine oder mehrere andere Elemente von Informationen (z. B. eine Rotationsgeschwindigkeit des Zielobjekts, eine Rotationsrichtung des Zielobjekts oder Ähnliches) zu bestimmen, Informationen, die der einen oder den mehreren Sicherheitsprüfungen für den Sensor 102 zugeordnet sind, zu bestimmen und/oder solche Informationen bereitzustellen oder eine oder mehrere Operationen, die der Steuerung des einen oder der mehreren elektrischen Systeme und/oder elektrischen Teilsysteme zugeordnet sind, basierend auf solchen Informationen auszuführen. Bei einigen Implementierungen ist die Steuerung 112 mit dem Sensor 102 verbunden, sodass die Steuerung 112 Informationen (z. B. ein oder mehrere Signale) von dem Sensor 102 über eine oder mehrere Übertragungsschnittstellen und/oder über einen oder mehrere Ausgangsanschlüsse empfangen kann.
Eine beispielhafte Operation des Systems 100 ist in 1A dargestellt. Wie durch Referenz 150 dargestellt, bestimmt der Winkelmesspfad 104 eine Winkelposition θ_a. Bei einigen Implementierungen bestimmt der Winkelmesspfad 104 die Winkelposition θ_a basierend auf Sensorwerten, die von dem Satz von Erfassungselementen auf dem Winkelmesspfad 104 (z. B. einem Satz von MR-Erfassungselementen, wie beispielsweise einem Satz von AMR-Erfassungselementen) bereitgestellt werden. Bei einigen Implementierungen stellt der Winkelmesspfad 104 ein oder mehrere Signale an den Sicherheitspfad 108 bereit. Das eine oder die mehreren Signale, die vom Winkelmesspfad 104 an den Sicherheitspfad 108 bereitgestellt werden, können beispielsweise ein oder mehrere Signale umfassen, die die Sensorwerte vom Winkelmesspfad 104 (z. B. einen x-Komponenten-Wert x_a und einen y-Komponenten-Wert y_a), eine aus den Sensorwerten berechnete Vektorlänge r_a (z. B. wenn der Winkelmesspfad 104 zur Berechnung der Vektorlänge r_a ausgebildet ist) und/oder die Winkelposition θ_a anzeigen. Bei einigen Implementierungen stellt der Winkelmesspfad 104 ferner ein Signal, das die Winkelposition θ_a anzeigt, an die digitale Ausgabekomponente 110 bereit.
Wie durch Referenz 152 dargestellt, bestimmt der Winkelmesspfad 106 eine Winkelposition θ_b. Bei einigen Implementierungen bestimmt der Winkelmesspfad 106 die Winkelposition θ_b basierend auf Sensorwerten, die von dem Satz von Erfassungselementen auf dem Winkelmesspfad 106 bereitgestellt werden (z. B. ein Satz von Hall-basierten Erfassungselementen oder ein Satz von MR-Erfassungselementen, wie beispielsweise ein Satz von GMR-Erfassungselementen oder TMR-Erfassungselementen). Bei einigen Implementierungen stellt der Winkelmesspfad 106 ein oder mehrere Signale an den Sicherheitspfad 108 bereit. Das eine oder die mehreren Signale, die vom Winkelmesspfad 106 an den Sicherheitspfad 108 bereitgestellt werden, können beispielsweise ein oder mehrere Signale umfassen, die die Sensorwerte von dem Winkelmesspfad 106 (z. B. einen x-Komponenten-Wert x_b und einen y-Komponenten-Wert y_b), eine aus den Sensorwerten berechnete Vektorlänge r_b (z. B. wenn der Winkelmesspfad 106 zur Berechnung der Vektorlänge r_b ausgebildet ist) und/oder die Winkelposition θ_b anzeigen. Bei einigen Implementierungen stellt der Winkelmesspfad 106 ferner ein Signal, das die Winkelposition θ_b anzeigt, an die digitale Ausgabekomponente 110 bereit.
Wie durch Referenz 154 dargestellt, bestimmt der Sicherheitspfad 108 die Vektorlänge r_a, die dem Winkelmesspfad 104 zugeordnet ist, und die Vektorlänge r_b, die dem Winkelmesspfad 106 zugeordnet ist. Bei einigen Implementierungen bestimmt der Sicherheitspfad 108 die Vektorlänge r_a, indem er eine Anzeige der Vektorlänge r_a vom Winkelmesspfad 104 empfängt, wie oben beschrieben (z. B. wenn der Winkelmesspfad 104 ausgebildet ist, die Vektorlänge r_a zu berechnen). Alternativ dazu bestimmt bei einigen Implementierungen der Sicherheitspfad 108 die Vektorlänge r_a, indem er die Vektorlänge r_a basierend auf den von dem Winkelmesspfad 104 empfangenen Sensorwerten berechnet. In ähnlicher Weise bestimmt der Sicherheitspfad 108 die Vektorlänge r_b, indem er eine Anzeige der Vektorlänge r_b von dem Winkelmesspfad 106 empfängt, wie oben beschrieben (z. B. wenn der Winkelmesspfad 106 ausgebildet ist, die Vektorlänge r_b zu berechnen). Alternativ bestimmt der Sicherheitspfad 108 bei einigen Implementierungen die Vektorlänge r_b, indem er die Vektorlänge r_b basierend auf den von dem Winkelmesspfad 106 empfangenen Sensorwerten berechnet.
Bei einigen Implementierungen wird eine gegebene Vektorlänge r (z. B. die Vektorlänge r_a, die Vektorlänge r_b) unter Verwendung der folgenden Gleichung bestimmt: $r = sqrt (X^{2} + Y^{2})$
wobei X die x-Komponente der Winkelposition θ und Y die y-Komponente der Winkelposition θ ist. Das heißt, die Vektorlänge r entspricht einem Betrag des elektrischen Vektors, dessen Elemente durch den x-Komponenten- (Kosinus) Kanal und den y-Komponenten- (Sinus) Kanal eines gegebenen Winkelmesspfades gegeben sind. Insbesondere ist die Vektorlänge r unabhängig von der Winkelposition θ.
Wie durch Referenz 156 dargestellt, führt der Sicherheitspfad 108 eine oder mehrere Sicherheitsprüfungen aus. Bei einigen Implementierungen basiert eine vom Sicherheitspfad 108 ausgeführte Sicherheitsprüfung auf dem vom Winkelmesspfad 104 empfangenen x-Komponenten-Wert x_a und dem vom Winkelmesspfad 106 empfangenen x-Komponenten-Wert x_b. Beispielsweise kann der Sicherheitspfad 108 eine Sicherheitsprüfung basierend auf einem Vergleich des vom Winkelmesspfad 104 empfangenen x-Komponenten-Werts x_a und des vom Winkelmesspfad 106 empfangenen x-Komponenten-Werts x_b ausführen
Bei einigen Implementierungen, wie nachfolgend im Hinblick auf 2A-2C detaillierter beschrieben, führt der Sicherheitspfad 108 den Vergleich des x-Komponenten-Werts x_a und des x-Komponenten-Werts x_b durch, indem er bestimmt, ob der x-Komponenten-Wert x_a (z. B. der auf dem Winkelmesspfad 104 bestimmte Kosinuswert) mit dem x-Komponenten-Wert x_b (z. B. dem auf dem Winkelmesspfad 106 bestimmten Kosinuswert) übereinstimmt. Das heißt, der Sicherheitspfad 108 kann den Vergleich ausführen, indem er bestimmt, ob eine Differenz zwischen dem x-Komponenten-Wert x_a und dem x-Komponenten-Wert x_b kleiner als ein Schwellenwert (z. B. ein Toleranzwert) ist. Bei einigen Implementierungen können Informationen, die den Schwellenwert anzeigen, im Speicher des Sensors 102 gespeichert werden. Während des Betriebs kann der Sicherheitspfad 108 die berechnete Differenz zwischen dem x-Komponenten-Wert x_a und dem x-Komponenten-Wert x_b mit dem Schwellenwert vergleichen. Wenn die Differenz den Schwellenwert nicht erfüllt (z. B. größer ist als dieser), kann der Sicherheitspfad 108 beispielsweise einen Fehler an die digitale Ausgabekomponente 110 signalisieren.
Alternativ und/oder zusätzlich kann eine vom Sicherheitspfad 108 ausgeführte Sicherheitsprüfung auf dem vom Winkelmesspfad 104 empfangenen y-Komponenten-Wert y_a und dem vom Winkelmesspfad 106 empfangenen y-Komponenten-Wert y_b basieren. Beispielsweise kann der Sicherheitspfad 108 eine Sicherheitsprüfung basierend auf einem Vergleich des vom Winkelmesspfad 104 empfangenen y-Komponenten-Werts x_a und des vom Winkelmesspfad 106 empfangenen y-Komponenten-Werts x_b ausführen.
Bei einigen Implementierungen, wie nachfolgend im Hinblick auf 2A-2C detaillierter beschrieben, führt der Sicherheitspfad 108 den Vergleich des y-Komponenten-Werts y_a und des y-Komponenten-Werts y_b durch, indem er bestimmt, ob der y-Komponenten-Wert y_a (z. B. der auf dem Winkelmesspfad 104 bestimmte Sinuswert) mit dem y-Komponenten-Wert y_b (z. B. dem auf dem Winkelmesspfad 106 bestimmten Sinuswert) übereinstimmt. Das heißt, der Sicherheitspfad 108 kann den Vergleich ausführen, indem er bestimmt, ob eine Differenz zwischen dem y-Komponenten-Wert y_a und dem y-Komponenten-Wert y_b kleiner als ein Schwellenwert (z. B. ein Toleranzwert) ist. Bei einigen Implementierungen ist der Schwellenwert derselbe wie der vorangehend im Hinblick auf die x-Komponenten-Prüfung beschriebene Schwellenwert. Bei einigen Implementierungen können Informationen, die den Schwellenwert anzeigen, im Speicher des Sensors 102 gespeichert werden. Während des Betriebs kann der Sicherheitspfad 108 die berechnete Differenz zwischen dem y-Komponenten-Wert y_a und dem y-Komponenten-Wert y_b mit dem Schwellenwert vergleichen. Wenn die Differenz den Schwellenwert nicht erfüllt (z. B. größer ist als dieser), kann der Sicherheitspfad 108 beispielsweise einen Fehler an die digitale Ausgabekomponente 110 signalisieren.
Bei einigen Implementierungen basiert eine vom Sicherheitspfad 108 ausgeführte Sicherheitsprüfung auf der Vektorlänge r_a, der Winkelposition θ_a, der Vektorlänge r_b und/oder der Winkelposition θ_b. Bei einigen Implementierungen umfassen die eine oder die mehreren Sicherheitsprüfungen eine oder mehrere Vektorlängenprüfungen. Die eine oder die mehreren Sicherheitsprüfungen können zum Beispiel eine Vektorlängenprüfung, die der Vektorlänge r_a zugeordnet ist, und/oder eine Vektorlängenprüfung, die der Vektorlänge r_b zugeordnet ist, umfassen. In einem idealen Szenario bleibt eine gegebene Vektorlänge r (z. B. die Vektorlänge r_a, die Vektorlänge r_b) während des Betriebs des Sensors 102 konstant (z. B. aufgrund des Prinzips, dass cos²θ + sin²θ = 1). Wenn beispielsweise ein Sensorkanal (z. B. der x-Komponenten-Kanal oder der y-Komponenten-Kanal) eines gegebenen Winkelmesspfads (z. B. des Winkehnesspfads 104 oder des Winkelmesspfads 106) einen Feststecken- (stuck-at) Fehler erfährt, ändert sich die Vektorlänge r als Funktion des Winkels θ. Diese Änderung der Vektorlänge r kann durch die vom Sicherheitspfad 108 ausgeführte Vektorlängenprüfung detektiert werden. Daher bestimmt der Sicherheitspfad 108 bei der Ausführung der Vektorlängenprüfung, ob die Vektorlänge r innerhalb eines zulässigen Vektorlängenbereichs bleibt (z. B. eines Vektorlängenbereichs, der durch eine minimale Vektorlänge r_min und eine maximale Vektorlänge r_max definiert ist). 1B ist ein Diagramm, das eine Visualisierung einer Vektorlängenprüfung darstellt. In der in 1B gezeigten Visualisierung ist die Vektorlängenprüfung eine Bestimmung, ob die Vektorlänge r innerhalb der schattierten Region liegt, die durch die minimale Vektorlänge r_min und die maximale Vektorlänge r_max definiert ist.
Insbesondere kann die vom Sensor 102 ausgeführte digitale Signalverarbeitung eine Kompensation von Mängeln von Komponenten des Sensors 102 (z. B. des Satzes von Erfassungselementen, eines oder mehrerer Analog-zu-Digital-Wandler (ADCs; analog-to-digital converters) oder Ähnliches) bereitstellen. Zum Beispiel kann ein digitaler Signalprozessor (DSP; digital signal processor) des Sensors 102 rohe (d. h. unkompensierte) Sensorwerte als Eingabe empfangen, eine Kompensation ausführen und kompensierte Sensorwerte ausgeben. Parameter für diese Kompensation können auf Kalibrierung und/oder Autokalibrierung basieren. Zum Beispiel können Versätze der Rohsensorwerte mit der Temperatur driften. Hier können relevante Parameter zur Kompensation solcher Drifts während des End-of-Line-Testens (d. h. Kalibrierung) bestimmt und in einem Speicher (z. B. einem nichtflüchtigen Speicher (NVM; non-volatile memory)) des Sensors 102 gespeichert werden. Diese Parameter können dann während des Betriebs des Sensors 102 zum Bereitstellen von Kompensation verwendet werden, was zu einem reduzierten Versatz der kompensierten Sensorwerte über die Temperatur führt. Insbesondere zeigt ein gut kompensierter Winkelmesspfad eine vernachlässigbare Variation in der Amplitude der Sensorwerte und daher kann die Vektorlänge r, die dem gegebenen Winkelmesspfad zugeordnet ist, unabhängig von der Temperatur sein. Außerdem hängt die Vektorlänge r für gesättigte Erfassungselemente (z. B. MR-Erfassungselemente) nicht wesentlich von einer Größe des Magnetfeldes ab. Bei einigen Implementierungen können die minimale Vektorlänge r_min und die maximale Vektorlänge r_max basierend auf der Berücksichtigung solcher Variationen und Spannen bestimmt werden. Das heißt, der zulässige Vektorlängenbereich kann für einen gut kompensierten Sensor 102 kleiner sein (z. B. im Vergleich zu einem Winkelsensor mit keiner oder schlechter Kompensation), wodurch die funktionale Sicherheit des Sensors 102 verbessert wird.
Bei einigen Implementierungen werden die minimale Vektorlänge r_min und die maximale Vektorlänge r_max im Speicher des Sensors 102 gespeichert (z. B. nach der Kalibrierung). Während des Betriebs vergleicht der Sicherheitspfad 108 die berechnete Vektorlänge r mit der gespeicherten minimalen Vektorlänge r_min und der maximalen Vektorlänge r_max. Hier kann der Sicherheitspfad 108, wenn die Vektorlänge r nicht innerhalb des zulässigen Vektorlängenbereichs liegt (d. h., wenn die berechnete Vektorlänge kleiner als die minimale Vektorlänge r_min oder größer als die maximale Vektorlänge r_max ist), beispielsweise einen Fehler an die digitale Ausgabekomponente 110 signalisieren.
Bei einigen Implementierungen führt der Sicherheitspfad 108 eine Vektorlängenprüfung aus, die dem Winkelmesspfad 104 zugeordnet ist. Das heißt, der Sicherheitspfad 108 kann bestimmen, ob die Vektorlänge r_a innerhalb eines zulässigen Vektorlängenbereichs liegt. Zusätzlich oder alternativ führt der Sicherheitspfad 108 bei einigen Implementierungen eine Vektorlängenprüfung aus, die dem Winkelmesspfad 106 zugeordnet ist. Das heißt, der Sicherheitspfad 108 kann bestimmen, ob die Vektorlänge r_b innerhalb eines zulässigen Vektorlängenbereichs liegt (z. B. desselben zulässigen Vektorlängenbereichs, der für die Prüfung der Vektorlänge r_a verwendet wird, oder eines unterschiedlichen zulässigen Vektorlängenbereichs als des für die Prüfung der Vektorlänge r_a verwendeten).
Bei einigen Implementierungen umfassen die eine oder die mehreren Sicherheitsprüfungen eine Vergleichsprüfung, die der Winkelposition θ_a und der Winkelposition θ_b zugeordnet ist. Bei einigen Implementierungen führt der Sicherheitspfad 108 die Vergleichsprüfung aus, indem er bestimmt, ob die Winkelposition θ_a (z. B. die auf dem Winkelmesspfad 104 bestimmte Winkelposition) mit der Winkelposition θ_b (z. B. der auf dem Winkelmesspfad 106 bestimmten Winkelposition) übereinstimmt. Das heißt, der Sicherheitspfad 108 kann die Vergleichsprüfung ausführen, indem er bestimmt, ob eine Differenz zwischen der Winkelposition θ_a und der Winkelposition θ_b kleiner als ein Schwellenwert (z. B. ein Toleranzwert) ist. Bei einigen Implementierungen können Informationen, die die Schwelle anzeigen, im Speicher des Sensors 102 gespeichert werden. Während des Betriebs vergleicht der Sicherheitspfad 108 die berechnete Differenz zwischen der Winkelposition θ_a und der Winkelposition θ_b mit der Schwelle. Hier kann der Sicherheitspfad 108, wenn die Differenz die Schwelle nicht erfüllt (z. B. größer ist als diese), beispielsweise einen Fehler an die digitale Ausgabekomponente 110 signalisieren.
Bei einigen Implementierungen stellt der Sicherheitspfad 108 Informationen, die ein Ergebnis der einen oder der mehreren Sicherheitsprüfungen anzeigen, an die digitale Ausgabekomponente 110 bereit. Wie oben angezeigt ist, kann der Sicherheitspfad 108 beispielsweise eine Anzeige eines Fehlers, der der x-Komponente-Prüfung zugeordnet ist, eines Fehlers, der der y-Komponenten-Prüfung zugeordnet ist, eines Fehlers, der der Vektorlängenprüfung zugeordnet ist, die dem Winkelmesspfad 104 zugeordnet ist, eines Fehlers, der der Vektorlängenprüfung zugeordnet ist, die dem Winkelmesspfad 106 zugeordnet ist, und/oder eines Fehlers, der der Vergleichsprüfung zugeordnet ist, bereitstellen. Als ein anderes Beispiel kann der Sicherheitspfad 108 eine Anzeige bereitstellen, dass eine gegebene Sicherheitsprüfung bestanden wurde (z. B. eine Anzeige, dass der Winkelmesspfad 104 und/oder der Winkelmesspfad 106 die x-Komponenten-Prüfung bestanden hat, eine Anzeige, dass der Winkelmesspfad 104 und/oder der Winkelmesspfad 106 die y-Komponenten-Prüfung bestanden hat, eine Anzeige, dass der Winkelmesspfad 104 die Vektorlängenprüfung bestanden hat, eine Anzeige, dass der Winkelmesspfad 106 die Vektorlängenprüfung bestanden hat, und/oder eine Anzeige, dass die Winkelmesspfade 104/106 die Vergleichsprüfung bestanden haben).
Wiederum Bezug nehmend auf 1A, wie durch die Bezugszeichen 158 und 160 gezeigt, kann die digitale Ausgabekomponente 110 Winkeldaten und eine Anzeige eines Ergebnisses der einen oder der mehreren Sicherheitsprüfungen an die Steuerung 112 bereitstellen. Bei einigen Implementierungen umfassen die Winkeldaten eine Anzeige der Winkelposition θ_a und/oder eine Anzeige der Winkelposition θ_b. Bei einigen Implementierungen kann die Anzeige des Ergebnisses der einen oder der mehreren Sicherheitsprüfungen eine Anzeige umfassen, ob eine gegebene Sicherheitsprüfung fehlgeschlagen oder bestanden ist. Alternativ kann bei einigen Implementierungen die Anzeige des Ergebnisses der Sicherheitsprüfung eine Anzeige umfassen, dass eine gegebene Sicherheitsprüfung fehlgeschlagen ist (d. h., die digitale Ausgabekomponente 110 kann eine Anzeige für die gegebene Sicherheitsprüfung nur dann bereitstellen, wenn die gegebene Sicherheitsprüfung fehlschlägt).
Wie oben angezeigt ist, sind 1A und 1B als Beispiele bereitgestellt. Andere Beispiele können sich von dem, was Bezug nehmend auf die 1A und 1B beschrieben ist, unterscheiden. Ferner sind die Anzahl und Anordnung von in 1A gezeigten Komponenten als ein Beispiel bereitgestellt. In der Praxis können zusätzliche Komponenten, weniger Komponenten, unterschiedliche Komponenten oder unterschiedlich angeordnete Komponenten als jene vorhanden sein, die in 1A gezeigt sind. Ferner können zwei oder mehr Komponenten, die in 1A gezeigt sind, innerhalb einer einzelnen Komponente implementiert sein, oder eine einzelne Komponente, die in 1A gezeigt ist, kann als mehrere, verteilte Komponenten implementiert sein. Zusätzlich oder alternativ kann ein Satz von Komponenten (z. B. eine oder mehrere Komponenten), der in 1A gezeigt ist, eine oder mehrere Funktionen ausführen, die beschrieben sind als ausgeführt durch einen anderen Satz von Komponenten, die in 1A gezeigt sind.
2A-2C sind Diagramme von beispielhaften Implementierungen des Systems 100, umfassend einen Sicherheitsmechanismus (z. B. Sicherheitspfad 108) für einen Winkelsensor (z. B. Winkelsensor 102), wie hierin beschrieben. In 2A-2C sind Komponenten des Winkelmesspfads 104 durch eine weiße Farbe angezeigt, Komponenten des Winkelmesspfads 106 sind durch ein schraffiertes Muster angezeigt, Komponenten des Sicherheitspfads 108 sind durch eine hellgraue Farbe angezeigt und die digitale Ausgabekomponente ist durch eine dunkelgraue Farbe angezeigt. Darüber hinaus umfasst der Sicherheitspfad 108 eine oder mehrere Vektorlängen-Prüfungskomponenten 212 (z. B. eine Vektorlängen-Prüfungskomponente 212a, eine Vektorlängen-Prüfungskomponente 212b), eine x-Komponenten-Prüfungskomponente 214a, eine y-Komponenten-Prüfungskomponente 214b und eine Winkelvergleichskomponente 216.
Im Allgemeinen, wie beispielsweise in 2A-2C dargestellt, umfasst der Winkelmesspfad 104 einen Satz von Erfassungselementen 202 (z. B. ein Erfassungselement 202x zum Erfassen der x-Komponente eines Magnetfeldes und ein Erfassungselement 202y zum Erfassen der y-Komponente des Magnetfeldes), einen Satz von Messelementen 206 (z. B. ein Messelement 206x₁ zum Messen der vom Erfassungselement 202x erfassten x-Komponente und ein Messelement 206y₁ zum Messen der vom Erfassungselement 202y erfassten y-Komponente) und eine Winkelberechnungskomponente 210a. In ähnlicher Weise umfasst der Winkelmesspfad 106 einen Satz von Erfassungselementen 204 (z. B. ein Erfassungselement 204x zum Erfassen der x-Komponente eines Magnetfeldes und ein Erfassungselement 204y zum Erfassen der y-Komponente des Magnetfeldes), einen Satz von Messelementen 206 (z. B. ein Messelement 206x₂ zum Messen der vom Erfassungselement 204x erfassten x-Komponente und ein Messelement 206y₂ zum Messen der vom Erfassungselement 204y erfassten y-Komponente) und eine Winkelberechnungskomponente 210b.
Ein Satz von Erfassungselementen (z. B. der Satz von Erfassungselementen 202 oder der Satz von Erfassungselementen 204) ist ein Satz von Komponenten zum Erfassen eines Magnetfeldes am Winkelsensor 102. Bei einigen Implementierungen, wie oben beschrieben, umfasst jeder Satz von Erfassungselementen 202/204 ein Erfassungselement 202/204, das ausgebildet ist, eine x-Komponente des Magnetfeldes zu erfassen, und ein Erfassungselement 202/204, das ausgebildet ist, eine y-Komponente des Magnetfeldes zu erfassen. Bei einigen Implementierungen kann ein gegebener Satz von Erfassungselementen 202/204 MR-Erfassungselemente umfassen, die Elemente sind, die ein magnetoresistives Material (z. B. Nickel-Eisen (NiFe)) umfassen, wobei ein elektrischer Widerstandswert des magnetoresistiven Materials von einer Stärke und/oder einer Richtung des Magnetfeldes abhängt, das an dem magnetoresistiven Material vorliegt. Hier kann der gegebene Satz von Erfassungselementen 202/204 basierend auf einem AMR-Effekt, einem GMR-Effekt oder einem TMR-Effekt arbeiten, neben anderen Beispielen. Darüber hinaus kann bei einigen Implementierungen ein gegebener Satz von Erfassungselementen 202/204 einen Satz von Hall-basierten Erfassungselementen umfassen, die basierend auf dem Hall-Effekt arbeiten. Bei einigen Implementierungen kann ein gegebenes Erfassungselement 202/204 ein analoges Signal, das einer Stärke einer Komponente des Magnetfeldes entspricht, an ein Messelement 206 bereitstellen.
Ein Messelement 206 kann einen ADC umfassen, der analoge Signale von einem Satz von Erfassungselementen 202/204 in ein digitales Signal umwandelt. Zum Beispiel kann das Messelement 206x₁ einen ADC umfassen, der analoge Signale, die von dem Satz von Erfassungselementen 202 empfangen werden, in digitale Signale umwandelt, die ausgebildet sind, durch einen DSP des Messelements 206x₁ verarbeitet zu werden.
Bei einigen Implementierungen, wie in 2B gezeigt, sind der Winkelmesspfad 104 und der Winkelmesspfad 106 nicht-diverse Messpfade. Somit kann der Satz von Erfassungselementen 202 auf dem Winkelmesspfad 104 und der Satz von Erfassungselementen 204 auf dem Winkelmesspfad 106 ein gleicher Typ von Erfassungselementen sein. Beispielsweise können der Satz von Erfassungselementen 202 und der Satz von Erfassungselementen 204 einen Satz von MR-Erfassungselementen (z. B. einen Satz von AMR-Elementen, einen Satz von GMR-Elementen oder einen Satz von TMR-Elementen, neben anderen Beispielen), einen Satz von Hall-basierten Erfassungselementen (z. B. einen Satz von Erfassungselementen, die basierend auf dem Hall-Effekt arbeiten) und/oder Ähnliches umfassen. Ferner kann ein Messbereich, der durch den Satz von Erfassungselementen 202 bereitgestellt wird, derselbe sein wie ein Messbereich, der durch den Satz von Erfassungselementen 204 bereitgestellt wird. Zum Beispiel kann der Messbereich, der durch den Satz von Erfassungselementen 202 und den Satz von Erfassungselementen 204 bereitgestellt wird, 180 Grad (°) betragen (z. B. wenn der Satz von Erfassungselementen 202 und der Satz von Erfassungselementen ein Satz von AMR-Erfassungselementen sind) oder kann 360° betragen (z. B. wenn der Satz von Erfassungselementen 202 und der Satz von Erfassungselementen 204 ein Satz von GMR-Erfassungselementen, ein Satz von TMR-Erfassungselementen, ein Satz von Hall-basierten Erfassungselementen oder Ähnliches ist).
Wie in 2B gezeigt, empfängt die Winkelberechnungskomponente 210a den x-Komponenten-Wert und den y-Komponenten-Wert, die jeweils von dem Messelement 206x₁ und 206y₁ gemessen werden, und die Winkelberechnungskomponente 210a berechnet die Winkelposition θ_a durch Berechnung eines Arkustangens der y-Komponente geteilt durch die x-Komponente. Bei einigen Implementierungen berechnet die Winkelberechnungskomponente 210a eine Vektorlänge r_a basierend auf dem x-Komponenten-Wert und dem y-Komponenten-Wert, wie oben beschrieben. Die Winkelberechnungskomponente 210a kann ein oder mehrere Signale, die die aus dem x-Komponenten-Wert und dem y-Komponenten-Wert berechnete Vektorlänge r_a anzeigen (z. B. wenn die Winkelberechnungskomponente 210a ausgebildet ist, die Vektorlänge r_a zu berechnen), an die Vektorlängen-Prüfungskomponente 212a und/oder das eine oder die mehreren Signale, die die Winkelposition θ_a anzeigen, an die Winkelvergleichskomponente 216 bereitstellen.
Ähnlich empfängt die Winkelberechnungskomponente 210b den x-Komponenten-Wert und den y-Komponenten-Wert, die jeweils von dem Messelement 206x₂ und 206y₂ gemessen werden, und berechnet die Winkelposition θ_b durch Berechnung eines Arkustangens der y-Komponente geteilt durch die x-Komponente. Bei einigen Implementierungen berechnet die Winkelberechnungskomponente 210b eine Vektorlänge r_b basierend auf dem x-Komponenten-Wert und dem y-Komponenten-Wert, wie oben beschrieben. Die Winkelberechnungskomponente 210b kann ein oder mehrere Signale, die die aus dem x-Komponenten-Wert und dem y-Komponenten-Wert berechnete Vektorlänge r_b anzeigen (z. B. wenn die Winkelberechnungskomponente 210b ausgebildet ist, die Vektorlänge r_b zu berechnen), an die Vektorlängen-Prüfungskomponente 212b und/oder ein oder mehrere Signale, die die Winkelposition θ_b anzeigen, an die Winkelvergleichskomponente 216 bereitstellen.
Die Winkelvergleichskomponente 216 kann ein oder mehrere Signale, die die Winkelposition θ_a anzeigen, und ein oder mehrere Signale, die die Winkelposition θ_b anzeigen, jeweils von der Winkelberechnungskomponente 210a und der Winkelberechnungskomponente 210b empfangen. Die Winkelvergleichskomponente 216 kann eine Winkelvergleichsprüfung basierend auf der Winkelposition θ_a und der Winkelposition θ_b ausführen. Bei einigen Implementierungen kann die Winkelvergleichskomponente 216 eine Winkelvergleichsprüfung basierend auf der Winkelposition θ_a und der Winkelposition θ_b in ähnlicher Weise ausführen, wie sie oben im Hinblick auf 1A beschrieben wurde. Die Winkelvergleichskomponente 216 kann ein Signal, das ein Ergebnis der Winkelvergleichsprüfung anzeigt, an die digitale Ausgabekomponente 110 ausgeben.
Wie auch in 2B gezeigt, empfängt die Vektorlängen-Prüfungskomponente 212a den x-Komponenten-Wert und den y-Komponenten-Wert, die jeweils von dem Messelement 206x₁ und 206y₁ gemessen werden, und führt eine Vektorprüfung basierend auf dem x-Komponenten-Wert und dem y-Komponenten-Wert aus. Bei einigen Implementierungen führt die Vektorlängen-Prüfungskomponente 212a die Vektorprüfung in ähnlicher Weise aus, wie sie oben in Bezug auf 1A und 1B beschrieben wurde. Die Vektorlängen-Prüfungskomponente 212a kann ein Signal, das ein Ergebnis der Vektorlängen-Prüfungskomponente anzeigt, an die digitale Ausgabekomponente 110 ausgeben.
Wie in 2B gezeigt, empfängt die x-Komponenten-Prüfungskomponente 214a den x-Komponenten-Wert x₁ vom Messelement 206x₁ und den x-Komponenten-Wert x₂ vom Messelement 206x₂. Da der Satz von Erfassungselementen 202 und der Satz von Erfassungselementen 204 der gleiche Typ von Erfassungselementen sind, kann die x-Komponenten-Prüfungskomponente 214a den x-Komponenten-Wert x₁ und den x-Komponenten-Wert x₂ direkt vergleichen. Bei einigen Implementierungen führt die x-Komponenten-Prüfungskomponente 214a den Vergleich aus, indem sie bestimmt, ob der x-Komponenten-Wert x₁ mit dem x-Komponenten-Wert x₂ übereinstimmt. Das heißt, die x-Komponenten-Prüfungskomponente 214a kann den Vergleich ausführen, indem sie bestimmt, ob eine Differenz zwischen dem x-Komponenten-Wert x₁ und dem x-Komponenten-Wert x₂ kleiner als ein Schwellenwert (z. B. ein Toleranzwert) ist. Bei einigen Implementierungen können Informationen, die die Schwelle anzeigen, im Speicher des Sensors 102 gespeichert werden. Während des Betriebs kann die x-Komponenten-Prüfungskomponente 214a die berechnete Differenz zwischen dem x-Komponenten-Wert x₁ und dem x-Komponenten-Wert x₂ mit dem Schwellenwert vergleichen. Hier kann die x-Komponenten-Prüfungskomponente 214a, wenn die Differenz den Schwellenwert nicht erfüllt (z. B. größer ist als dieser), beispielsweise einen Fehler an die digitale Ausgabekomponente 110 signalisieren.
Wie in 2B gezeigt, empfängt die y-Komponenten-Prüfungskomponente 214b den y-Komponenten-Wert y₁ vom Messelement 206y₁ und empfängt den y-Komponenten-Wert y₂ vom Messelement 206y₂. Da der Satz von Erfassungselementen 202 und der Satz von Erfassungselementen 204 der gleiche Typ von Erfassungselementen sind, kann die y-Komponenten-Prüfungskomponente 214b den y-Komponenten-Wert y₁ und den y-Komponenten-Wert y₂ direkt vergleichen. Bei einigen Implementierungen führt die y-Komponenten-Prüfungskomponente 214b den Vergleich aus, indem sie bestimmt, ob der y-Komponenten-Wert y₁ mit dem y-Komponenten-Wert y₂ übereinstimmt. Das heißt, die y-Komponenten-Prüfungskomponente 214b kann den Vergleich ausführen, indem sie bestimmt, ob eine Differenz zwischen dem y-Komponenten-Wert y₁ und dem y-Komponenten-Wert y₂ kleiner als ein Schwellenwert (z. B. ein Toleranzwert) ist. Bei einigen Implementierungen können Informationen, die die Schwelle anzeigen, im Speicher des Sensors 102 gespeichert werden. Während des Betriebs kann die y-Komponenten-Prüfungskomponente 214b die berechnete Differenz zwischen dem y-Komponenten-Wert y₁ und dem y-Komponenten-Wert y₂ mit dem Schwellenwert vergleichen. Hier kann die y-Komponenten-Prüfungskomponente 214b, wenn die Differenz den Schwellenwert nicht erfüllt (z. B. größer ist als dieser), beispielsweise einen Fehler an die digitale Ausgabekomponente 110 signalisieren.
Die Verwendung des gleichen Typs von Erfassungselementen kann aufgrund der guten Abstimmung zwischen integrierten identischen Vorrichtungen, die nur geringe Abweichungen in Bezug auf Herstellungsausbreitung, Nichtlinearitäten, Alterung und Temperaturabhängigkeiten zeigen, einen Vorteil bei der Identifizierung von Fehlern bereitstellen. Folglich kann die Ausführung der x-Komponenten-Prüfung und/oder der y-Komponenten-Prüfung zusätzlich zur Vektorlängenprüfung (die wie oben beschrieben eine Kompensation dieser nicht idealen Einflüsse erfordert) den Diagnosedeckungsgrad (diagnostic coverage) des Sicherheitspfads 108 erhöhen. Ferner ermöglicht die Ausführung der Vektorlängenprüfung in Kombination mit der x-Komponenten-Prüfung und der y-Komponenten-Prüfung, einen Fehler im x-Komponenten-Kanal oder im y-Komponenten-Kanal zu identifizieren. Der verbleibende x-Komponenten-Kanal oder y-Komponenten-Kanal des Winkelmesspfads, der den Fehler erfährt, kann einen x-Komponenten-Wert oder einen y-Komponenten-Wert bereitstellen, der noch zur Gegenprüfung der Ausgabe des verbleibenden Winkelmesspfads verwendet werden kann.
Bei einigen Implementierungen, wie in 2C gezeigt, sind der Winkelmesspfad 104 und der Winkelmesspfad 106 diverse Messpfade. Somit kann der Satz von Erfassungselementen 202 auf dem Winkelmesspfad 104 bei einigen Implementierungen einen Satz von MR-Erfassungselementen umfassen, während der Satz von Erfassungselementen 204 auf dem Winkelmesspfad 106 einen Satz von Hall-basierten Erfassungselementen umfassen kann. Als ein anderes Beispiel kann der Satz von Erfassungselementen 202 auf dem Winkelmesspfad 104 bei einigen Implementierungen einen ersten Satz von MR-Erfassungselementen (z. B. einen Satz von AMR-Elementen) umfassen, während der Satz von Erfassungselementen 204 auf dem Winkelmesspfad 106 einen zweiten Satz von MR-Elementen (z. B. einen Satz von GMR-Elementen oder einen Satz von TMR-Elementen, neben anderen Beispielen) umfassen kann. Bei einigen Implementierungen unterscheidet sich der Messbereich, der durch den Satz von Erfassungselementen 202 bereitgestellt wird, von dem Messbereich, der durch den Satz von Erfassungselementen 204 bereitgestellt wird. Wie in 2C gezeigt, kann der Messbereich, der durch den Satz von Erfassungselementen 202 bereitgestellt wird, 360 Grad (°) betragen. Zum Beispiel kann der Satz von Erfassungselementen 202 einen Satz von GMR-Erfassungselementen, einen Satz von TMR-Erfassungselementen, einen Satz von Hall-basierten Erfassungselementen oder Ähnliches umfassen. Der Messbereich, der durch den Satz von Erfassungselementen 204 bereitgestellt wird, kann 180° betragen. Zum Beispiel kann der Satz von Erfassungselementen 204 einen Satz von AMR-Erfassungselementen umfassen.
Die Verwendung diverser Winkelmesspfade 104/106, die von den Sätzen von Erfassungselementen 202/204 bereitgestellt werden, stellt sowohl eine Redundanz der Winkelmessung als auch eine Diversität des Erfassungsprinzips bereit, wodurch die funktionale Sicherheit des Winkelsensors 102 erhöht wird. Bei einigen Implementierungen kann der Satz von Sensoren 202/204 eine Verstärkungs- und Versatz-Kalibrierung, umfassend Temperaturkompensation, in die Winkelmesspfade 104/106 integrieren, um Abweichungen in der Herstellungsausbreitung des Satzes von Sensoren 202/204, Nichtlinearitäten, Alterungsabhängigkeiten und/oder Temperaturabhängigkeiten zu berücksichtigen, die sich aus der Verwendung verschiedener Typen von Sensoren ergeben können. Bei einigen Implementierungen können die Winkelmesspfade 104/106 auch harmonische Komponenten des x-Komponenten-Signals und des y-Komponenten-Signals kompensieren, um eine hohe Genauigkeit der Winkelmessung und eine hohe Abdeckung des Sicherheitspfads 108 zu erreichen. Die Kalibrierung und Kompensation der Winkelmesspfade 104/106 kann durch Parameter erfolgen, die in einem auf End-of-Line-Messungen basierenden NVM gespeichert sind, und/oder es können Autokalibrierungsalgorithmen verwendet werden, wie oben erörtert.
Wie in 2C gezeigt, empfängt die Winkelberechnungskomponente 210a den x-Komponenten-Wert und den y-Komponenten-Wert, die jeweils von dem Messelement 206x₁ und 206y₁ gemessen werden, und berechnet die Winkelposition θ_a durch Berechnung eines Arkustangens der y-Komponente geteilt durch die x-Komponente. Bei einigen Implementierungen berechnet die Winkelberechnungskomponente 210a eine Vektorlänge r_a basierend auf dem x-Komponenten-Wert und dem y-Komponenten-Wert, wie oben beschrieben. Die Winkelberechnungskomponente 210a kann ein oder mehrere Signale, die die aus dem x-Komponenten-Wert und dem y-Komponenten-Wert berechnete Vektorlänge r_a anzeigen (z. B. wenn die Winkelberechnungskomponente 210a ausgebildet ist, die Vektorlänge r_a zu berechnen), an die Vektorlängen-Prüfungskomponente 212a und/oder das eine oder die mehreren Signale, die die Winkelposition θ_a anzeigen, an die Winkelvergleichskomponente 216 bereitstellen.
Ähnlich empfängt die Winkelberechnungskomponente 210b den x-Komponenten-Wert und den y-Komponenten-Wert, die jeweils von dem Messelement 206x₂ und 206y₂ gemessen werden, und berechnet die Winkelposition θ_b durch Berechnung eines Arkustangens der y-Komponente geteilt durch die x-Komponente. Bei einigen Implementierungen berechnet die Winkelberechnungskomponente 210b eine Vektorlänge r_b basierend auf dem x-Komponenten-Wert und dem y-Komponenten-Wert, wie oben beschrieben. Die Winkelberechnungskomponente 210b kann ein oder mehrere Signale, die die aus dem x-Komponenten-Wert und dem y-Komponenten-Wert berechnete Vektorlänge r_b anzeigen (z. B. wenn die Winkelberechnungskomponente 210b ausgebildet ist, die Vektorlänge r_b zu berechnen), an die Vektorlängen-Prüfungskomponente 212b und/oder ein oder mehrere Signale, die die Winkelposition θ_b anzeigen, an die Winkelvergleichskomponente 216 bereitstellen.
Die Winkelvergleichskomponente 216 kann ein oder mehrere Signale, die die Winkelposition θ_a anzeigen, und ein oder mehrere Signale, die die Winkelposition θ_b anzeigen, jeweils von der Winkelberechnungskomponente 210a und der Winkelberechnungskomponente 210b empfangen. Die Winkelvergleichskomponente 216 kann eine Winkelvergleichsprüfung basierend auf der Winkelposition θ_a und der Winkelposition θ_b ausführen. Bei einigen Implementierungen kann die Winkelvergleichskomponente 216 eine Winkelvergleichsprüfung basierend auf der Winkelposition θ_a und der Winkelposition θ_b in ähnlicher Weise ausführen, wie sie oben im Hinblick auf 1A beschrieben wurde. Die Winkelvergleichskomponente 216 kann ein Signal, das ein Ergebnis der Winkelvergleichsprüfung anzeigt, an die digitale Ausgabekomponente 110 ausgeben.
Wie auch in 2C gezeigt, empfängt die Vektorlängen-Prüfungskomponente 212b den x-Komponenten-Wert und den y-Komponenten-Wert, die jeweils von dem Messelement 206x₂ und dem Messelement 206y₂ gemessen werden, und führt eine Vektorprüfung basierend auf dem x-Komponenten-Wert und dem y-Komponenten-Wert aus. Bei einigen Implementierungen führt die Vektorlängen-Prüfungskomponente 212b die Vektorprüfung in ähnlicher Weise aus, wie sie oben in Bezug auf 1A und 1B beschrieben wurde. Die Vektorlängen-Prüfungskomponente 212b kann ein Signal, das ein Ergebnis der Vektorlängen-Prüfungskomponente anzeigt, an die digitale Ausgabekomponente 110 ausgeben.
Wie in 2C gezeigt, empfängt die x-Komponenten-Prüfungskomponente 214a den x-Komponenten-Wert x₁ vom Messelement 206x₁ und empfängt den x-Komponenten-Wert x₂ vom Messelement 206x₂. Da der Satz von Erfassungselementen 202 und der Satz von Erfassungselementen 204 unterschiedliche Typen von Erfassungselementen sind, kann die x-Komponenten-Prüfungskomponente 214a eine Vergleichsfunktion verwenden, um den x-Komponenten-Wert x₁ und den x-Komponenten-Wert x₂ zu vergleichen. Bei einigen Implementierungen kann die x-Komponenten-Prüfungskomponente 214a die folgende Vergleichsfunktion verwenden, um den x-Komponenten-Wert x₁ und den x-Komponenten-Wert x₂ zu vergleichen: $2 x_{1} - 1 - x_{2}$
Die x-Komponenten-Prüfungskomponente 214a kann den Vergleich ausführen, indem sie bestimmt, ob ein Ergebnis der Vergleichsfunktion einen Schwellenwert (z. B. einen Toleranzwert) erfüllt (z. B. kleiner als dieser ist). Bei einigen Implementierungen können Informationen, die den Schwellenwert anzeigen, im Speicher des Sensors 102 gespeichert werden. Während des Betriebs kann die x-Komponenten-Prüfungskomponente 214a das berechnete Ergebnis der Vergleichsfunktion mit dem Schwellenwert vergleichen. Hier kann die x-Komponenten-Prüfungskomponente 214a, wenn das Ergebnis der Vergleichsfunktion den Schwellenwert nicht erfüllt (z. B. größer ist als dieser), beispielsweise einen Fehler an die digitale Ausgabekomponente 110 signalisieren.
Wie in 2C gezeigt, empfängt die y-Komponenten-Prüfungskomponente 214b den x-Komponenten-Wert x₁ vom Messelement 206x₁, den y-Komponenten-Wert y₁ vom Messelement 206y₁ und empfängt den y-Komponenten-Wert y₂ vom Messelement 206y₂. Da der Satz von Erfassungselementen 202 und der Satz von Erfassungselementen 204 unterschiedliche Typen von Erfassungselementen sind, kann die y-Komponenten-Prüfungskomponente 214b eine Vergleichsfunktion verwenden, um den y-Komponenten-Wert y₁ und den y-Komponenten-Wert y₂ zu vergleichen. Bei einigen Implementierungen kann die y-Komponenten-Prüfungskomponente 214b die folgende Vergleichsfunktion verwenden, um den y-Komponenten-Wert y₁ und den y-Komponenten-Wert y₂ zu vergleichen: $2 x_{1} y_{1} - 1 - y_{2}$
Die y-Komponenten-Prüfungskomponente 214b kann den Vergleich ausführen, indem sie bestimmt, ob ein Ergebnis der Vergleichsfunktion einen Schwellenwert (z. B. einen Toleranzwert) erfüllt (z. B. kleiner ist als dieser). Bei einigen Implementierungen können Informationen, die den Schwellenwert anzeigen, im Speicher des Sensors 102 gespeichert werden. Während des Betriebs kann die y-Komponenten-Prüfungskomponente 214b das berechnete Ergebnis der Vergleichsfunktion mit dem Schwellenwert vergleichen. Hier kann die y-Komponenten-Prüfungskomponente 214b, wenn das Ergebnis der Vergleichsfunktion den Schwellenwert nicht erfüllt (z. B. größer ist als dieser), beispielsweise einen Fehler an die digitale Ausgabekomponente 110 signalisieren.
Bei einigen Implementierungen kann die x-Komponenten-Prüfungskomponente 214a das Ergebnis der Vergleichsfunktion basierend auf einem normalisierten x-Komponenten-Wert x₁ und einem normalisierten x-Komponenten-Wert x₂ berechnen und/oder die y-Komponenten-Prüfungskomponente 214b kann das Ergebnis der Vergleichsfunktion basierend auf dem normalisierten x-Komponenten-Wert x₁, einem normalisierten y-Komponenten-Wert y₁ und einem normalisierten y-Komponenten-Wert y₂ berechnen. Ohne Autokalibrierung ist beispielsweise eine ausreichende Kalibrierung der x-Komponenten und y-Komponenten aufgrund der Magnetfeldabhängigkeit der Sätze von Sensoren 202/204 möglicherweise nicht möglich. Die unzureichende Kalibrierung der x-Komponenten und der y-Komponenten kann verursachen, dass der Sicherheitspfad 108 anfällig für Variationen des Magnetfeldes ist, die durch mechanische Positionsvariationen zwischen Sensor und Magnet oder durch Temperaturabhängigkeit, Herstellungsausbreitung und Alterung des Magneten verursacht werden. In diesem Fall können die x-Komponenten und/oder die y-Komponenten der Sätze von Sensoren 202/204 durch die jeweiligen Vektorlängen normalisiert werden, die durch die Vektorlängen-Prüfungskomponenten 212a/212b bestimmt werden. Bei einigen Implementierungen können die x-Komponenten und die y-Komponenten durch die jeweiligen Vektorlängen unter Verwendung der folgenden Gleichungen normalisiert werden: ${normalisierter x-Komponenten-Wert x}_{1} = x_{1} / sqrt (x_{1}^{2} + y_{1}^{2});$
${normalisierter y-Komponenten-Wert y}_{1} = y_{1} / sqrt (x_{1}^{2} + y_{1}^{2});$
${normalisierter x-Komponenten-Wert x}_{2} = x_{2} / sqrt (x_{2}^{2} + y_{2}^{2});$
${normalisierter y-Komponenten-Wert y}_{2} = y_{2} / sqrt (x_{2}^{2} + y_{2}^{2});$
Die Anzahl und Anordnung von in 2A-2C gezeigten Elementen sind als ein Beispiel bereitgestellt. In der Praxis können zusätzliche Elemente, weniger Elemente, unterschiedliche Elemente oder unterschiedlich angeordnete Elemente als jene vorhanden sein, die in 2A-2C gezeigt sind.
3 ist ein Diagramm, das beispielhafte Hardware-Elemente des Winkelsensors 102 darstellt. Wie dargestellt, kann der Winkelsensor 102 Erfassungselemente 310 (z. B. umfassend zumindest zwei Sätze von Elementen), einen ADC 320, einen DSP 330, ein Speicherelement 340 und/oder eine digitale Schnittstelle 350 umfassen.
Das Erfassungselement 310 umfasst ein Element zum Erfassen eines Magnetfeldes, das an dem Erfassungselement 310 vorliegt. Zum Beispiel kann das Erfassungselement 310 einen oder mehrere Hall-basierte Erfassungselemente umfassen, die basierend auf einem Hall-Effekt arbeiten. Als ein anderes Beispiel kann das Erfassungselement 310 einen oder mehrere magnetoresistiv-(MR; magnetoresistive) basierte Erfassungselemente umfassen, wobei der elektrische Widerstand des magnetoresistiven Materials von einer Stärke und/oder einer Richtung des Magnetfeldes, das an dem magnetoresistiven Material vorhanden ist, abhängen kann. Hier kann das Erfassungselement 310 basierend auf einem anisotropen Magnetowiderstands- (AMR) Effekt, einem Riesenmagnetowiderstands- (GMR) Effekt, einem Tunnelmagnetowiderstands- (TMR) Effekt und/oder dergleichen arbeiten. Als ein zusätzliches Beispiel kann das Erfassungselement 310 ein oder mehrere auf variabler Reluktanz (VR; variable reluctance) basierende Erfassungselemente umfassen, die basierend auf Induktion arbeiten. Bei einigen Implementierungen umfasst ein Satz von Erfassungselementen 202 (z. B. Erfassungselement 202x und Erfassungselement 202y) und/oder ein Satz von Erfassungselementen 204 (z. B. Erfassungselement 204x und Erfassungselement 204y) ein oder mehrere Erfassungselemente 310.
Der ADC 320 umfasst einen oder mehrere Analog-zu-Digital-Wandler, die analoge Signale aus Erfassungselementen 310 in digitale Signale umwandeln. Zum Beispiel kann der ADC 320 ein analoges Signal, das von einem Satz von Erfassungselementen 310 empfangen wird, in ein digitales Signal umzuwandeln, das ausgebildet ist, durch den DSP 330 verarbeitet zu werden. Bei einigen Implementierungen kann der ADC 320 ein digitales Signal an den DSP 330 bereitstellen. Bei einigen Implementierungen kann der Winkelsensor 102 einen oder mehrere ADCs 320 umfassen.
Der DSP 330 kann eine digitale Signalverarbeitungs-Vorrichtung oder eine Ansammlung aus digitalen Signalverarbeitungs-Vorrichtungen umfassen. Bei einigen Implementierungen kann der DSP 330 digitale Signale von dem ADC 320 empfangen und die digitalen Signale in Zuordnung zu der selektiven Ausführung einer oder mehrerer Sicherheitsprüfungen, wie hierin beschrieben, verarbeiten. Bei einigen Implementierungen kann der DSP 330 die digitalen Signale verarbeiten, um Ausgabesignale zu bilden, wie z. B. Ausgabesignale, die einer Winkelposition eines Zielobjekts zugeordnet sind.
Das Speicherelement 340 umfasst einen Nur-Lese-Speicher (ROM; read only memory) (z. B. einen EEPROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM; random access memory) und/oder einen anderen Typ eines dynamischen oder statischen Speicherbauelements (z. B. einen Flash-Speicher, einen Magnetspeicher, einen optischen Speicher etc.), der Informationen und/oder Anweisungen zur Verwendung durch den Winkelsensor 102 speichert, wie hierin beschrieben. Bei einigen Implementierungen kann das Speicherelement 340 Informationen speichern, die der Verarbeitung zugeordnet sind, die durch den DSP 330 ausgeführt wird. Zusätzlich oder alternativ kann das Speicherelement 340 Konfigurationswerte oder -Parameter für das Erfassungselement 310 und/oder Informationen für ein oder mehrere andere Elemente des Winkelsensors 102, wie z. B. den ADC 320 oder die digitale Schnittstelle 350, speichern.
Die digitale Schnittstelle 350 kann eine Schnittstelle umfassen, über die der Winkelsensor 102 Informationen von einer anderen Vorrichtung empfangen und/oder an diese bereitstellen kann, wie z. B. die Steuerung 112. Zum Beispiel kann die digitale Schnittstelle 350 das durch den DSP 330 bestimmte Ausgabesignal an die Steuerung 112 bereitstellen und kann Informationen von der Steuerung 112 empfangen.
Die Anzahl und Anordnung von in 3 gezeigten Elementen sind als ein Beispiel bereitgestellt. In der Praxis können zusätzliche Elemente, weniger Elemente, unterschiedliche Elemente oder unterschiedlich angeordnete Elemente als jene vorhanden sein, die in 3 gezeigt sind. Beispielsweise kann der Winkelsensor 102 ein oder mehrere Elemente umfassen, die nicht in 3 gezeigt sind, wie beispielsweise eine Uhr, einen analogen Regler, einen digitalen Regler, ein Schutzelement, einen Temperatursensor, einen Belastungssensor und/oder dergleichen.
4 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Prozesses 400, der einem Sicherheitsmechanismus für einen Hochverfügbarkeits-Winkelsensor zugeordnet ist. Bei einigen Implementierungen können ein oder mehrere Prozessblöcke von 4 durch einen Winkelsensor (z. B. den Winkelsensor 102) ausgeführt werden. Bei einigen Implementierungen können ein oder mehrere Prozessblöcke von 4 durch eine andere Vorrichtung oder eine Gruppe von Vorrichtungen getrennt von oder umfassend den Winkelsensor ausgeführt werden, wie beispielsweise eine Steuerung (z. B. Steuerung 112).
Wie in 4 gezeigt, kann der Prozess 400 die Bestimmung einer Winkelposition eines Objekts basierend auf ersten Sensorwerten umfassen, die von einem ersten Satz von Erfassungselementen empfangen werden, wobei die ersten Sensorwerte eine erste x-Komponente eines Magnetfeldes und eine erste y-Komponente des Magnetfeldes umfassen (Block 410). Beispielsweise kann der Winkelsensor eine Winkelposition eines Objekts basierend auf ersten Sensorwerten bestimmen, die von einem ersten Satz von Erfassungselementen empfangen werden, wobei die ersten Sensorwerte eine erste x-Komponente eines Magnetfeldes und eine erste y-Komponente des Magnetfeldes umfassen, wie oben beschrieben. Bei einigen Implementierungen können die ersten Sensorwerte eine erste x-Komponente eines Magnetfeldes und eine erste y-Komponente des Magnetfeldes umfassen. Bei einigen Implementierungen kann der erste Satz von Erfassungselementen einen Satz von induktiven Erfassungselementen umfassen und der zweite Satz von Erfassungselementen kann einen Satz von magnetischen Erfassungselementen umfassen. Bei einigen Implementierungen kann der erste Satz von Erfassungselementen einen ersten Satz von induktiven Erfassungselementen umfassen und der zweite Satz von Erfassungselementen kann einen zweiten Satz von induktiven Erfassungselementen umfassen.
Wie ferner in 4 gezeigt ist, kann der Prozess 400 ein Bestimmen der Winkelposition des Objekts basierend auf zweiten Sensorwerten umfassen, die von einem zweiten Satz von Erfassungselementen empfangen werden, wobei die zweiten Sensorwerte eine zweite x-Komponente des Magnetfeldes und eine zweite y-Komponente des Magnetfeldes umfassen (Block 420). Zum Beispiel kann der Winkelsensor die Winkelposition des Objekts basierend auf zweiten Sensorwerten bestimmen, die von einem zweiten Satz von Erfassungselementen empfangen werden, wobei die zweiten Sensorwerte eine zweite x-Komponente des Magnetfeldes und eine zweite y-Komponente des Magnetfeldes umfassen, wie oben beschrieben. Bei einigen Implementierungen umfassen die zweiten Sensorwerte eine zweite x-Komponente des Magnetfeldes und eine zweite y-Komponente des Magnetfeldes.
Wie ferner in 4 gezeigt ist, kann der Prozess 400 ein Ausführen eines Satzes von Sicherheitsprüfungen umfassen, wobei das Ausführen des Satzes von Sicherheitsprüfungen umfasst: Ausführen einer x-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten x-Komponente und der zweiten x-Komponente, und Ausführen einer y-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten y-Komponente und der zweiten y-Komponente (Block 430). Beispielsweise kann der Winkelsensor einen Satz von Sicherheitsprüfungen ausführen, wobei das Ausführen des Satzes von Sicherheitsprüfungen umfasst: Ausführen einer x-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten x-Komponente und der zweiten x-Komponente, und Ausführen einer y-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten y-Komponente und der zweiten y-Komponente, wie oben beschrieben.
Wie ferner in 4 gezeigt ist, kann der Prozess 400 ein Bereitstellen einer Anzeige eines Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen umfassen (Block 440). Beispielsweise kann der Winkelsensor kann eine Anzeige eines Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen bereitstellen, wie oben beschrieben.
Der Prozess 400 kann zusätzliche Implementierungen umfassen, wie beispielsweise irgendeine einzelne Implementierung oder irgendeine Kombination von Implementierungen, die im Folgenden und/oder in Verbindung mit einem oder mehreren anderen an anderer Stelle hierin beschriebenen Prozessen beschrieben werden.
Bei einer ersten Implementierung umfasst die Ausführung des Satzes von Sicherheitsprüfungen eines oder mehrere von einer Ausführung einer ersten Vektorlängenprüfung, die dem ersten Satz von Erfassungselementen zugeordnet ist, basierend auf den ersten Sensorwerten, einer Ausführung einer zweiten Vektorlängenprüfung, die dem zweiten Satz von Erfassungselementen zugeordnet ist, basierend auf den zweiten Sensorwerten, oder einer Ausführung einer Vergleichsprüfung, die der Winkelposition wie basierend auf den ersten Sensorwerten bestimmt und der Winkelposition wie basierend auf den zweiten Sensorwerten bestimmt zugeordnet ist.
Bei einer zweiten Implementierung, allein oder in Kombination mit der ersten Implementierung, unterscheidet sich ein Messbereich, der dem ersten Satz von Erfassungselementen zugeordnet ist, von einem Messbereich, der dem zweiten Satz von Erfassungselementen zugeordnet ist, und wobei das Ausführen des Satzes von Sicherheitsprüfungen ein Bestimmen einer ersten Vektorlänge, die der ersten x-Komponente und der ersten y-Komponente zugeordnet ist, ein Bestimmen einer zweiten Vektorlänge, die der zweiten x-Komponente und der zweiten y-Komponente zugeordnet ist, ein Normalisieren, basierend auf der ersten Vektorlänge, der ersten x-Komponente und der ersten y-Komponente, um eine normalisierte erste x-Komponente und eine normalisierte erste y-Komponente zu erzeugen, ein Normalisieren, basierend auf der zweiten Vektorlänge, der zweiten x-Komponente und der zweiten y-Komponente, um eine normalisierte zweite x-Komponente und eine normalisierte zweite y-Komponente zu erzeugen, ein Ausführen der x-Komponenten-Prüfung basierend auf der normalisierten ersten x-Komponente und der normalisierten zweiten x-Komponente, und ein Ausführen der y-Komponenten-Prüfung basierend auf der normalisierten ersten y-Komponente und der normalisierten zweiten y-Komponente umfasst.
Bei einer dritten Implementierung, allein oder in Kombination mit einer oder mehreren von der ersten und der zweiten Implementierung, ist der erste Satz von Erfassungselementen ein erstes MR-Erfassungselement und der zweite Satz von Erfassungselementen ist ein zweiter Satz von MR-Erfassungselementen, wobei ein Typ des zweiten Satzes von MR-Erfassungselementen ein anderer Typ als ein Typ des ersten Satzes von MR-Erfassungselementen ist.
Bei einer vierten Implementierung, allein oder in Kombination mit einer oder mehreren der ersten bis dritten Implementierung, sind der erste Satz von Erfassungselementen und der zweite Satz von Erfassungselementen ein gleicher Typ von Erfassungselement, und wobei das Ausführen der x-Komponenten-Prüfung ein Vergleichen der ersten x-Komponente und der zweiten x-Komponente umfasst, und wobei das Ausführen der y-Komponenten-Prüfung ein Vergleichen der ersten y-Komponente und der zweiten y-Komponente umfasst.
Bei einer fünften Implementierung, allein oder in Kombination mit einer oder mehreren der ersten bis vierten Implementierung, ist der erste Satz von Erfassungselementen ein Satz von MR-Erfassungselementen und der zweite Satz von Erfassungselementen ist ein Satz von Hall-basierten Erfassungselementen.
Obwohl 4 beispielhafte Blöcke des Prozesses 400 zeigt, kann der Prozess 400 bei einigen Implementierungen zusätzliche Blöcke, weniger Blöcke, unterschiedliche Blöcke oder unterschiedlich angeordnete Blöcke als jene umfassen, die in 4 dargestellt sind. Zusätzlich oder alternativ können zwei oder mehr der Blöcke des Prozesses 400 parallel ausgeführt werden.
Die vorstehende Offenbarung stellt eine Veranschaulichung und Beschreibung bereit, soll aber nicht vollständig sein oder die Implementierungen auf die bestimmten offenbarten Formen begrenzen. Modifikationen und Variationen können unter Berücksichtigung der obigen Offenbarung durchgeführt werden oder können aus der Durchführung der Implementierungen gewonnen werden.
Ferner soll nach hiesigem Gebrauch der Begriff „Komponente“ sehr breit als Hardware, Firmware und/oder eine Kombination von Hardware und Software ausgelegt werden. Es ist offensichtlich, dass hierin beschriebene Systeme und/oder Verfahren in unterschiedlichen Formen von Hardware, Firmware oder einer Kombination von Hardware und Software implementiert werden können. Der tatsächliche spezialisierte Steuerungs-Hardware- oder -Software-Code, der zum Implementieren dieser Systeme und/oder Verfahren verwendet wird, ist nicht begrenzend für die Implementierungen. Der Betrieb und das Verhalten der Systeme und/oder Verfahren wurden somit hiermit ohne Bezugnahme auf einen spezifischen Software-Code beschrieben - wobei davon ausgegangen wird, dass Software und Hardware entworfen sein können, um die Systeme und/oder Verfahren basierend auf der hiesigen Beschreibung zu implementieren.
Nach hiesigem Gebrauch kann sich das Erfüllen einer Schwelle, abhängig von dem Zusammenhang, auf einen Wert beziehen, der größer ist als die Schwelle, größer als die oder gleich der Schwelle, kleiner als die Schwelle, kleiner als die oder gleich der Schwelle, gleich der Schwelle, nicht gleich der Schwelle oder Ähnliches.
Obgleich bestimmte Kombinationen von Merkmalen in den Ansprüchen wiedergegeben und/oder in der Beschreibung offenbart sind, sollen diese Kombinationen die Offenbarung verschiedener Implementierungen nicht begrenzen. Tatsächlich können viele dieser Merkmale auf eine Art und Weise kombiniert werden, die in den Ansprüchen nicht eigens wiedergegeben und/oder in der Beschreibung offenbart ist. Obwohl jeder nachfolgend aufgeführte abhängige Anspruch direkt von nur einem Anspruch abhängen kann, umfasst die Offenbarung verschiedener Implementierungen jeden abhängigen Anspruch in Kombination mit jedem anderen Anspruch in dem Anspruchssatz. Nach hiesigem Gebrauch bezieht sich ein Ausdruck, der sich auf „zumindest eines von“ einer Liste von Elementen bezieht, auf irgendeine Kombination dieser Elemente, umfassend einzelne Teile. Als ein Beispiel soll „zumindest eines von: a, b oder c“ a, b, c, a-b, a-c, b-c und a-b-c abdecken, sowie irgendeine Kombination mit mehreren der gleichen Elemente.
Kein hierin verwendetes Element, Schritt oder Anweisung soll als entscheidend oder wesentlich ausgelegt werden, sofern es nicht explizit als solches beschrieben ist. Ferner sollen gemäß hiesiger Verwendung die Artikel „ein, eine“ ein oder mehrere Elemente umfassen und können synonym mit „ein oder mehrere“ verwendet werden. Ferner soll der Artikel „der, die, das“ nach hiesigem Gebrauch ein oder mehrere Elemente umfassen, auf die in Verbindung mit dem Artikel „der, die, das“ Bezug genommen wird, und kann synonym mit „dem/der einen oder den mehreren“ verwendet werden. Ferner soll nach hiesigem Gebrauch der Begriff „Satz“ ein oder mehrere Elemente (z. B. verwandte Elemente, nicht verwandte Elemente oder eine Kombination von verwandten und nicht verwandten Elementen) umfassen, und kann synonym mit „einem/er oder mehreren“ verwendet werden. In den Fällen, in denen nur ein Element beabsichtigt ist, wird die Phrase „nur ein“ oder eine ähnliche Sprache verwendet. Ferner sollen nach hiesigem Gebrauch die Begriffe „aufweist“, „aufweisen“, „aufweisend“ oder dergleichen offene Begriffe sein. Ferner soll der Ausdruck „basierend auf“ bedeuten „basierend, zumindest teilweise, auf“, sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist. Auch der Begriff „oder“ soll nach hiesigem Gebrauch umfassend sein, wenn er in einer Serie verwendet wird, und kann austauschbar mit „und/oder“ verwendet werden, soweit nicht ausdrücklich anders angegeben, (z. B. falls er in Kombination mit „entweder“ oder „nur eines von“ verwendet wird).
Ausführungsbeispiel 1 ist ein Winkelsensor, umfassend: einen ersten Winkelmesspfad zum Bestimmen einer Winkelposition basierend auf ersten Sensorwerten aus einem ersten Satz von Erfassungselementen, wobei die ersten Sensorwerte eine erste x-Komponente eines Magnetfeldes und eine erste y-Komponente des Magnetfeldes umfassen; einen zweiten Winkelmesspfad zum Bestimmen der Winkelposition basierend auf zweiten Sensorwerten aus einem zweiten Satz von Erfassungselementen, wobei die zweiten Sensorwerte eine zweite x-Komponente des Magnetfeldes und eine zweite y-Komponente des Magnetfeldes umfassen; einen Sicherheitspfad zum Ausführen eines Satzes von Sicherheitsprüfungen, der Satz von Sicherheitsprüfungen umfassend: eine x-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten x-Komponente und der zweiten x-Komponente, und eine y-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten y-Komponente und der zweiten y-Komponente; und eine Ausgabekomponente, um eine Anzeige eines Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen bereitzustellen.
Bei Ausführungsbeispiel 2 umfasst der Satz von Sicherheitsprüfungen bei dem Winkelsensor von Ausführungsbeispiel 1 ferner eines oder mehrere von: einer ersten Vektorlängenprüfung, die dem ersten Winkelmesspfad zugeordnet ist; einer zweiten Vektorlängenprüfung, die dem zweiten Winkelmesspfad zugeordnet ist; oder einer Vergleichsprüfung, die der Winkelposition wie auf dem ersten Winkelmesspfad bestimmt und der Winkelposition wie auf dem zweiten Winkelmesspfad bestimmt zugeordnet ist.
Bei Ausführungsbeispiel 3 unterscheidet sich ein Messbereich auf dem ersten Winkelmesspfad bei dem Winkelsensor von Ausführungsbeispiel 1 oder 2 von einem Messbereich auf dem zweiten Winkelmesspfad.
Bei Ausführungsbeispiel 4 ist der Sicherheitspfad bei dem Winkelsensor von einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 3 ausgebildet zum: Bestimmen einer ersten Vektorlänge, die der ersten x-Komponente und der ersten y-Komponente zugeordnet ist, und einer zweiten Vektorlänge, die der zweiten x-Komponente und der zweiten y-Komponente zugeordnet ist; Normalisieren, basierend auf der ersten Vektorlänge, der ersten x-Komponente und der ersten y-Komponente, um eine normalisierte erste x-Komponente und eine normalisierte erste y-Komponente zu erzeugen; Normalisieren, basierend auf der zweiten Vektorlänge, der zweiten x-Komponente und der zweiten y-Komponente, um eine normalisierte zweite x-Komponente und eine normalisierte zweite y-Komponente zu erzeugen; Ausführen der x-Komponenten-Prüfung basierend auf der normalisierten ersten x-Komponente und der normalisierten zweiten x-Komponente; und Ausführen der y-Komponenten-Prüfung basierend auf der normalisierten ersten y-Komponente und der normalisierten zweiten y-Komponente.
Bei Ausführungsbeispiel 5 ist der erste Satz von Erfassungselementen bei dem Winkelsensor von einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 4 ein erster Satz von magnetoresistiven (MR) Erfassungselementen und der zweite Satz von Erfassungselementen ist ein zweiter Satz von MR-Erfassungselementen, wobei ein Typ des zweiten Satzes von MR-Erfassungselementen ein anderer Typ als ein Typ des ersten Satzes von MR-Erfassungselementen ist.
Bei Ausführungsbeispiel 6 sind der erste Satz von Erfassungselementen und der zweite Satz von Erfassungselementen bei dem Winkelsensor von einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 5 ein gleicher Typ von Erfassungselement, und der Sicherheitspfad ist ausgebildet zum: Ausführen der x-Komponenten-Prüfung basierend auf einem Vergleich der ersten x-Komponente und der zweiten x-Komponente; und Ausführen der y-Komponenten-Prüfung basierend auf einem Vergleich der ersten y-Komponente und der zweiten y-Komponente.
Bei Ausführungsbeispiel 7 ist der erste Satz von Erfassungselementen bei dem Winkelsensor von einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 6 ein Satz von magnetoresistiven (MR) Erfassungselementen und der zweite Satz von Erfassungselementen ist ein Satz von Hall-basierten Erfassungselementen.
Bei Ausführungsbeispiel 8 ist der erste Satz von Erfassungselementen bei dem Winkelsensor von einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 7 ein Satz von induktiven Erfassungselementen und der zweite Satz von Erfassungselementen ist ein Satz von magnetischen Erfassungselementen.
Bei Ausführungsbeispiel 9 ist der erste Satz von Erfassungselementen bei dem Winkelsensor von einem der Ausführungsbeispiele 1 bis 8 ein erster Satz von induktiven Erfassungselementen und der zweite Satz von Erfassungselementen ist ein zweiter Satz von induktiven Erfassungselementen.
Ausführungsbeispiel 10 ist ein Sensorsystem, umfassend: einen ersten Satz von Erfassungselementen, um erste Sensorwerte zu erhalten, die einer Rotation eines Objekts zugeordnet sind, wobei die ersten Sensorwerte eine erste x-Komponente eines Magnetfeldes und eine erste y-Komponente des Magnetfeldes umfassen; einen zweiten Satz von Erfassungselementen, um zweite Sensorwerte zu erhalten, die der Rotation des Objekts zugeordnet sind, wobei die zweiten Sensorwerte eine zweite x-Komponente des Magnetfeldes und eine zweite y-Komponente des Magnetfeldes umfassen; einen ersten Winkelmesspfad zum Bestimmen einer Winkelposition basierend auf den ersten Sensorwerten; einen zweiten Winkelmesspfad zum Bestimmen der Winkelposition basierend auf den zweiten Sensorwerten; einen Sicherheitspfad zum Ausführen eines Satzes von Sicherheitsprüfungen, der Satz von Sicherheitsprüfungen umfassend: eine x-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten x-Komponente und der zweiten x-Komponente, und eine y-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten y-Komponente und der zweiten y-Komponente; und eine Ausgabekomponente, um eine Anzeige eines Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen bereitzustellen.
Bei Ausführungsbeispiel 11 umfasst der Satz von Sicherheitsprüfungen bei dem Sensorsystem von Ausführungsbeispiel 10 ferner eines oder mehrere von: einer ersten Vektorlängenprüfung, die dem ersten Winkelmesspfad zugeordnet ist; einer zweiten Vektorlängenprüfung, die dem zweiten Winkelmesspfad zugeordnet ist; oder einer Vergleichsprüfung, die der Winkelposition wie auf dem ersten Winkelmesspfad bestimmt und der Winkelposition wie auf dem zweiten Winkelmesspfad bestimmt zugeordnet ist.
Bei Ausführungsbeispiel 12 unterscheidet sich ein Messbereich auf dem ersten Winkelmesspfad bei dem Sensorsystem von Ausführungsbeispiel 10 oder 11 von einem Messbereich auf dem zweiten Winkelmesspfad.
Bei Ausführungsbeispiel 13 ist der Sicherheitspfad bei dem Sensorsystem von Ausführungsbeispiel 12 ausgebildet zum: Bestimmen einer ersten Vektorlänge, die der ersten x-Komponente und der ersten y-Komponente zugeordnet ist, und einer zweiten Vektorlänge, die der zweiten x-Komponente und der zweiten y-Komponente zugeordnet ist; Normalisieren, basierend auf der ersten Vektorlänge, der ersten x-Komponente und der ersten y-Komponente, um eine normalisierte erste x-Komponente und eine normalisierte erste y-Komponente zu erzeugen; Normalisieren, basierend auf der zweiten Vektorlänge, der zweiten x-Komponente und der zweiten y-Komponente, um eine normalisierte zweite x-Komponente und eine normalisierte zweite y-Komponente zu erzeugen; Ausführen der x-Komponenten-Prüfung basierend auf der normalisierten ersten x-Komponente und der normalisierten zweiten x-Komponente; und Ausführen der y-Komponenten-Prüfung basierend auf der normalisierten ersten y-Komponente und der normalisierten zweiten y-Komponente.
Bei Ausführungsbeispiel 14 ist der erste Satz von Erfassungselementen bei dem Sensorsystem von einem der Ausführungsbeispiele 10 bis 13 ein erstes magnetoresistives (MR) Erfassungselement und der zweite Satz von Erfassungselementen ist ein zweiter Satz von MR-Erfassungselementen, wobei ein Typ des zweiten Satzes von MR-Erfassungselementen ein anderer Typ als ein Typ des ersten Satzes von MR-Erfassungselementen ist.
Bei Ausführungsbeispiel 15 sind der erste Satz von Erfassungselementen und der zweite Satz von Erfassungselementen bei dem Sensorsystem von einem der Ausführungsbeispiele 10 bis 14 ein gleicher Typ von Erfassungselementen, und der Sicherheitspfad ist ausgebildet zum: Ausführen der x-Komponenten-Prüfung basierend auf einem Vergleich der ersten x-Komponente und der zweiten x-Komponente; und Ausführen der y-Komponenten-Prüfung basierend auf einem Vergleich der ersten y-Komponente und der zweiten y-Komponente.
Bei Ausführungsbeispiel 16 ist der erste Satz von Erfassungselementen bei dem Sensorsystem von einem der Ausführungsbeispiele 10 bis 15 ein Satz von magnetoresistiven (MR) Erfassungselementen und der zweite Satz von Erfassungselementen ist ein Satz von Hall-basierten Erfassungselementen.
Bei Ausführungsbeispiel 17 ist der erste Satz von Erfassungselementen bei dem Sensorsystem von einem der Ausführungsbeispiele 10 bis 16 ein Satz von induktiven Erfassungselementen und der zweite Satz von Erfassungselementen ist ein Satz von magnetischen Erfassungselementen.
Bei Ausführungsbeispiel 18 ist der erste Satz von Erfassungselementen bei dem Sensorsystem von einem der Ausführungsbeispiele 10 bis 17 ein erster Satz von induktiven Erfassungselementen und der zweite Satz von Erfassungselementen ist ein zweiter Satz von induktiven Erfassungselementen.
Ausführungsbeispiel 19 ist ein Verfahren, umfassend: Bestimmen, durch ein System, einer Winkelposition eines Objekts basierend auf ersten Sensorwerten, die von einem ersten Satz von Erfassungselementen empfangen werden, wobei die ersten Sensorwerte eine erste x-Komponente eines Magnetfeldes und eine erste y-Komponente des Magnetfeldes umfassen; Bestimmen, durch das System, der Winkelposition des Objekts basierend auf zweiten Sensorwerten, die von einem zweiten Satz von Erfassungselementen empfangen werden, wobei die zweiten Sensorwerte eine zweite x-Komponente des Magnetfeldes und eine zweite y-Komponente des Magnetfeldes umfassen; Ausführen, durch das System, eines Satzes von Sicherheitsprüfungen, das Ausführen des Satzes von Sicherheitsprüfungen umfassend: Ausführen einer x-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten x-Komponente und der zweiten x-Komponente, und Ausführen einer y-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten y-Komponente und der zweiten y-Komponente; und Bereitstellen, durch das System, einer Anzeige eines Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen.
Bei Ausführungsbeispiel 20 unterscheidet sich bei dem Verfahren von Ausführungsbeispiel 19 ein Messbereich, der dem ersten Satz von Erfassungselementen zugeordnet ist, von einem Messbereich, der dem zweiten Satz von Erfassungselementen zugeordnet ist, und das Ausführen des Satzes von Sicherheitsprüfungen umfasst: Bestimmen einer ersten Vektorlänge, die der ersten x-Komponente und der ersten y-Komponente zugeordnet ist; Bestimmen einer zweiten Vektorlänge, die der zweiten x-Komponente und der zweiten y-Komponente zugeordnet ist; Normalisieren, basierend auf der ersten Vektorlänge, der ersten x-Komponente und der ersten y-Komponente, um eine normalisierte erste x-Komponente und eine normalisierte erste y-Komponente zu erzeugen; Normalisieren, basierend auf der zweiten Vektorlänge, der zweiten x-Komponente und der zweiten y-Komponente, um eine normalisierte zweite x-Komponente und eine normalisierte zweite y-Komponente zu erzeugen; Ausführen der x-Komponenten-Prüfung basierend auf der normalisierten ersten x-Komponente und der normalisierten zweiten x-Komponente; und Ausführen der y-Komponenten-Prüfung basierend auf der normalisierten ersten y-Komponente und der normalisierten zweiten y-Komponente.

Claims

Ein Winkelsensor, umfassend: einen ersten Winkelmesspfad zum Bestimmen einer Winkelposition basierend auf ersten Sensorwerten aus einem ersten Satz von Erfassungselementen, wobei die ersten Sensorwerte eine erste x-Komponente eines Magnetfeldes und eine erste y-Komponente des Magnetfeldes umfassen; einen zweiten Winkelmesspfad zum Bestimmen der Winkelposition basierend auf zweiten Sensorwerten aus einem zweiten Satz von Erfassungselementen, wobei die zweiten Sensorwerte eine zweite x-Komponente des Magnetfeldes und eine zweite y-Komponente des Magnetfeldes umfassen; einen Sicherheitspfad zum Ausführen eines Satzes von Sicherheitsprüfungen, der Satz von Sicherheitsprüfungen umfassend: eine x-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten x-Komponente und der zweiten x-Komponente, und eine y-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten y-Komponente und der zweiten y-Komponente; und eine Ausgabekomponente, um eine Anzeige eines Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen bereitzustellen.
Der Winkelsensor gemäß Anspruch 1, der Satz von Sicherheitsprüfungen ferner umfassend eines oder mehrere von: einer ersten Vektorlängenprüfung, die dem ersten Winkelmesspfad zugeordnet ist; einer zweiten Vektorlängenprüfung, die dem zweiten Winkelmesspfad zugeordnet ist; oder einer Vergleichsprüfung, die der Winkelposition wie auf dem ersten Winkelmesspfad bestimmt und der Winkelposition wie auf dem zweiten Winkelmesspfad bestimmt zugeordnet ist.
Der Winkelsensor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei sich ein Messbereich auf dem ersten Winkelmesspfad von einem Messbereich auf dem zweiten Winkelmesspfad unterscheidet.
Der Winkelsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Sicherheitspfad ausgebildet ist zum: Bestimmen einer ersten Vektorlänge, die der ersten x-Komponente und der ersten y-Komponente zugeordnet ist, und einer zweiten Vektorlänge, die der zweiten x-Komponente und der zweiten y-Komponente zugeordnet ist; Normalisieren, basierend auf der ersten Vektorlänge, der ersten x-Komponente und der ersten y-Komponente, um eine normalisierte erste x-Komponente und eine normalisierte erste y-Komponente zu erzeugen; Normalisieren, basierend auf der zweiten Vektorlänge, der zweiten x-Komponente und der zweiten y-Komponente, um eine normalisierte zweite x-Komponente und eine normalisierte zweite y-Komponente zu erzeugen; Ausführen der x-Komponenten-Prüfung basierend auf der normalisierten ersten x-Komponente und der normalisierten zweiten x-Komponente; und Ausführen der y-Komponenten-Prüfung basierend auf der normalisierten ersten y-Komponente und der normalisierten zweiten y-Komponente.
Der Winkelsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste Satz von Erfassungselementen ein erster Satz von magnetoresistiven (MR) Erfassungselementen ist und der zweite Satz von Erfassungselementen ein zweiter Satz von MR-Erfassungselementen ist, wobei ein Typ des zweiten Satzes von MR-Erfassungselementen ein anderer Typ als ein Typ des ersten Satzes von MR-Erfassungselementen ist.
Der Winkelsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der erste Satz von Erfassungselementen und der zweite Satz von Erfassungselementen ein gleicher Typ von Erfassungselement sind, und wobei der Sicherheitspfad ausgebildet ist zum: Ausführen der x-Komponenten-Prüfung basierend auf einem Vergleich der ersten x-Komponente und der zweiten x-Komponente; und Ausführen der y-Komponenten-Prüfung basierend auf einem Vergleich der ersten y-Komponente und der zweiten y-Komponente.
Der Winkelsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der erste Satz von Erfassungselementen ein Satz von magnetoresistiven (MR) Erfassungselementen ist und der zweite Satz von Erfassungselementen ein Satz von Hall-basierten Erfassungselementen ist.
Der Winkelsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der erste Satz von Erfassungselementen ein Satz von induktiven Erfassungselementen ist und der zweite Satz von Erfassungselementen ein Satz von magnetischen Erfassungselementen ist.
Der Winkelsensor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der erste Satz von Erfassungselementen ein erster Satz von induktiven Erfassungselementen ist und der zweite Satz von Erfassungselementen ein zweiter Satz von induktiven Erfassungselementen ist.
Ein Sensorsystem, umfassend: einen ersten Satz von Erfassungselementen, um erste Sensorwerte zu erhalten, die einer Rotation eines Objekts zugeordnet sind, wobei die ersten Sensorwerte eine erste x-Komponente eines Magnetfeldes und eine erste y-Komponente des Magnetfeldes umfassen; einen zweiten Satz von Erfassungselementen, um zweite Sensorwerte zu erhalten, die der Rotation des Objekts zugeordnet sind, wobei die zweiten Sensorwerte eine zweite x-Komponente des Magnetfeldes und eine zweite y-Komponente des Magnetfeldes umfassen; einen ersten Winkelmesspfad zum Bestimmen einer Winkelposition basierend auf den ersten Sensorwerten; einen zweiten Winkelmesspfad zum Bestimmen der Winkelposition basierend auf den zweiten Sensorwerten; einen Sicherheitspfad zum Ausführen eines Satzes von Sicherheitsprüfungen, der Satz von Sicherheitsprüfungen umfassend: eine x-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten x-Komponente und der zweiten x-Komponente, und eine y-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten y-Komponente und der zweiten y-Komponente; und eine Ausgabekomponente, um eine Anzeige eines Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen bereitzustellen.
Das Sensorsystem gemäß Anspruch 10, der Satz von Sicherheitsprüfungen ferner umfassend eines oder mehrere von: einer ersten Vektorlängenprüfung, die dem ersten Winkelmesspfad zugeordnet ist; einer zweiten Vektorlängenprüfung, die dem zweiten Winkelmesspfad zugeordnet ist; oder einer Vergleichsprüfung, die der Winkelposition wie auf dem ersten Winkelmesspfad bestimmt und der Winkelposition wie auf dem zweiten Winkelmesspfad bestimmt zugeordnet ist.
Das Sensorsystem gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei sich ein Messbereich auf dem ersten Winkelmesspfad von einem Messbereich auf dem zweiten Winkelmesspfad unterscheidet.
Das Sensorsystem gemäß Anspruch 12, wobei der Sicherheitspfad ausgebildet ist zum: Bestimmen einer ersten Vektorlänge, die der ersten x-Komponente und der ersten y-Komponente zugeordnet ist, und einer zweiten Vektorlänge, die der zweiten x-Komponente und der zweiten y-Komponente zugeordnet ist; Normalisieren, basierend auf der ersten Vektorlänge, der ersten x-Komponente und der ersten y-Komponente, um eine normalisierte erste x-Komponente und eine normalisierte erste y-Komponente zu erzeugen; Normalisieren, basierend auf der zweiten Vektorlänge, der zweiten x-Komponente und der zweiten y-Komponente, um eine normalisierte zweite x-Komponente und eine normalisierte zweite y-Komponente zu erzeugen; Ausführen der x-Komponenten-Prüfung basierend auf der normalisierten ersten x-Komponente und der normalisierten zweiten x-Komponente; und Ausführen der y-Komponenten-Prüfung basierend auf der normalisierten ersten y-Komponente und der normalisierten zweiten y-Komponente.
Ein Verfahren, umfassend: Bestimmen, durch ein System, einer Winkelposition eines Objekts basierend auf ersten Sensorwerten, die von einem ersten Satz von Erfassungselementen empfangen werden, wobei die ersten Sensorwerte eine erste x-Komponente eines Magnetfeldes und eine erste y-Komponente des Magnetfeldes umfassen; Bestimmen, durch das System, der Winkelposition des Objekts basierend auf zweiten Sensorwerten, die von einem zweiten Satz von Erfassungselementen empfangen werden, wobei die zweiten Sensorwerte eine zweite x-Komponente des Magnetfeldes und eine zweite y-Komponente des Magnetfeldes umfassen; Ausführen, durch das System, eines Satzes von Sicherheitsprüfungen, das Ausführen des Satzes von Sicherheitsprüfungen umfassend: Ausführen einer x-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten x-Komponente und der zweiten x-Komponente, und Ausführen einer y-Komponenten-Prüfung basierend auf der ersten y-Komponente und der zweiten y-Komponente; und Bereitstellen, durch das System, einer Anzeige eines Ergebnisses des Satzes von Sicherheitsprüfungen.
Das Verfahren gemäß Anspruch 14, wobei ein Messbereich, der dem ersten Satz von Erfassungselementen zugeordnet ist, sich von einem Messbereich unterscheidet, der dem zweiten Satz von Erfassungselementen zugeordnet ist, und das Ausführen des Satzes von Sicherheitsprüfungen umfassend: Bestimmen einer ersten Vektorlänge, die der ersten x-Komponente und der ersten y-Komponente zugeordnet ist; Bestimmen einer zweiten Vektorlänge, die der zweiten x-Komponente und der zweiten y-Komponente zugeordnet ist; Normalisieren, basierend auf der ersten Vektorlänge, der ersten x-Komponente und der ersten y-Komponente, um eine normalisierte erste x-Komponente und eine normalisierte erste y-Komponente zu erzeugen; Normalisieren, basierend auf der zweiten Vektorlänge, der zweiten x-Komponente und der zweiten y-Komponente, um eine normalisierte zweite x-Komponente und eine normalisierte zweite y-Komponente zu erzeugen; Ausführen der x-Komponenten-Prüfung basierend auf der normalisierten ersten x-Komponente und der normalisierten zweiten x-Komponente; und Ausführen der y-Komponenten-Prüfung basierend auf der normalisierten ersten y-Komponente und der normalisierten zweiten y-Komponente.