DE112014001449B4

DE112014001449B4 - Magnetischer Positionssensor und Positionserfassungsverfahren

Info

Publication number: DE112014001449B4
Application number: DE112014001449.4T
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Shimizu; Satoshi Hanaka; Tatsuo Ota; Shogo TERADA
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-01-31
Publication date: 2019-07-11
Anticipated expiration: 2034-02-01
Also published as: DE112014001449T5; TWI586942B; JP2014178283A; US20160041005A1; TW201443399A; JP5896166B2; US9995597B2; WO2014141767A1

Abstract

Magnetischer Positionssensor (2), der eine Anordnung (4) aufweist, in der eine Mehrzahl von magnetischen Erfassungselementen (5, 6) in einer geraden Linie angeordnet sind, konfiguriert zum Erfassen eines Null-Durchgangspunkts, an dem eine Flussdichte der Magnetfeldkomponente von einem Paar von Magnetpolen (11, 12) in Erfassungsrichtung der Erfassungselemente (5, 6) Null ist, wobei die magnetischen Erfassungselemente (5, 6) Elemente sind, deren Ausgabe sich in der Polarität ändert, wenn die Richtung der Magnetflussdichte umgekehrt wird, wobei der magnetische Positionssensor (2)
gekennzeichnet ist durch
eine Annäherungserfassungs-Einheit (44) für den Null-Durchgangspunkt, konfiguriert zum Lesen einer Ausgabe jedes k-ten magnetischen Erfassungselements (6) der Anordnung (4) (wobei k eine ganze Zahl von 2 oder größer ist), und Erfassen einer angenäherten Position des Null-Durchgangspunkts basierend auf einer ersten Erfassung eines magnetischen Erfassungselements (6), die eine Ausgabe mit einer Polarität hat, die sich von jener eines anfänglichen magnetischen Erfassungselements (6) beim Lesen jedes k-ten magnetischen Erfssungselements (6) unterscheidet; und
eine Positionserfassungseinheit (45), konfiguriert zum Lesen von Ausgaben von zumindest zwei magnetischen Erfassungselementen (5, 6) an beiden Seiten des Null-Durchgangspunkts und Erfassen einer genauen Position des Null-Durchgangspunkts gemäß den gelesenen Ausgaben, die magnetischen Erfassungselemente (5, 6) der Anordnung (4) so angeordnet sind, dass k × a gleich oder kleiner als die Länge von einem Magnetpol (11, 12) ist, wobei „a“ der Abstand der magnetischen Erfassungselemente (5, 6) voneinander ist, und die Annäherungserfassungs-Einheit (44) für den Null-Durchgangspunkt konfiguriert ist, um, bei der ersten Erfassung eines magnetischen Erfassungselements (6), das eine Ausgabe mit unterschiedlicher Polarität hat, Ausgaben von zumindest zwei magnetischen Erfassungselementen (5) an beiden Seiten des Null-Durchgangspunkts zu erhalten, in dem Ausgaben von k-1 magnetischen Erfassungselementen (5), die stromauf des erfassten magnetischen Erfassungselements (6) angeordnet sind, ausgelesen werden.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen magnetischen Positionssensor, und insbesondere einen magnetischen Positionssensor, der in der Lage ist, Positionen in einem kurzen Zyklus genau zu erfassen. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Positionserfassungsverfahren durch den magnetischen Positionssensor.
Beschreibung der verwandten Technik
Der Anmelder hat einen magnetischen Positionssensor entwickelt, der eine magnetische Markierung, wie etwa einen Magneten, mit einer Wicklungsreihe erfasst (zum Beispiel Patentliteratur 1: JP 2008-209393 A ). Dieser Positionssensor hat eine Vermutung, dass, wenn die Wicklungsreihe parallel zu einer Magnetpoloberfläche angeordnet ist, sich die Magnetflussdichte in einer Sinuswellenform in der Längsrichtung der Wicklungsreihe verändert. Jedoch gibt es tatsächlich eine Variation im Abstand zwischen der Wicklungsreihe und der Magnetpoloberfläche. Wenn der Abstand von einem normalen Abstand abweicht, weicht auch die Stärke der Magnetflussdichte von der Sinuswelle ab, so dass sie einer Dreieckwelle oder einer Trapezwelle angenähert wird, was einen Erfassungsfehler hervorruft.
Der oben beschriebene Positionssensor hat ein anderes Problem darin, dass es schwierig ist, eine Position mit hoher Geschwindigkeit zu erfassen, d.h. in einem kurzen Wiederholzyklus. In dem oben beschriebenen Positionssensor wird an die Wicklungsreihe ein Wechselstrom angelegt und wird die Position erfasst, bei der die Phase der Spannung, des Stroms oder dergleichen, die an die Wicklung angelegt werden, Null ist. Weil es schwierig ist, die Frequenz des Wicklungsstroms zu erhöhen, begrenzt die Frequenz des Wechselstroms die Häufigkeit der Erfassung pro Zeiteinheit.
Positionssensor von Patentliteratur 2 ( JP 2007-178158A ) ist als ein Positionssensor bekannt, in dem anstelle von Wicklungen magnetische Erfassungselemente, wie etwa Hall-Elemente, verwendet werden. Dieser Positionssensor erfasst die Dichte eines Magnetflusses von einem Magnetpaar mit einer Reihe von magnetischen Erfassungselementen, und erfasst einen Punkt, an dem die Magnetflussdichte Null ist, d.h. einen zwischen dem Magnetpaar liegenden Punkt. Wenn man annimmt, dass dieser Punkt als „Null-Durchgangspunkt“ bezeichnet wird, haben die magnetischen Erfassungselemente an beiden Seiten des Null-Durchgangspunkts Ausgaben, deren Vorzeichen in Bezug aufeinander umgekehrt sind, und die Magnetflussdichte ändert sich im Wesentlichen linear. Dementsprechend erhält man durch eine Methode der kleinsten Quadrate eine gerade Linie, die an einer Verteilung von Ausgaben von magnetischen Erfassungselementen in der Nähe des Null-Durchgangspunkts angenähert ist, und ein Punkt, an dem der Wert der geraden Linie Null ist, wird als der Null-Durchgangspunkt gesetzt. Um den Null-Durchgangspunkt genau zu erhalten und einen gewissen Messbereichspegel zu realisieren, ist es notwendig, eine große Anzahl von magnetischen Erfassungselementen in einer Reihe anzuordnen. Jedoch erfordert es Prozesszeit zum Abtasten der Ausgaben der großen Anzahl von magnetischen Erfassungselementen, um die Position des Null-Durchgangspunkts zu erhalten.
Der zur vorliegenden Erfindung nächstgelegene Stand der Technik ergibt sich aus dem Deutschen Gebrauchsmuster DE 297 05 615 U1 . Dieses zeigt bereits einen magnetischen Positionssensor, der eine Anordnung aufweist, in der eine Mehrzahl von magnetischen Erfassungselementen in einer geraden Linie angeordnet sind, und der zum Erfassen eines Nulldurchgangspunkts dient, an dem eine Flussdichte der Magnetfeldkomponente von einem Paar von Magnetpolen in Erfassungsrichtung der Erfassungselemente Null ist, wobei die magnetischen Erfassungselemente Elemente sind, deren Ausgabe sich in der Polarität ändert, wenn die Richtung der Magnetflussdichte umgekehrt wird.
Die DE 36 11 469 A1 zeigt eine ähnliche Vorrichtung und ein ähnliches Verfahren zur berührungslosen Positionsmessung.
Die US 2002/000 5715 A1 zeigt ebenfalls eine Vorrichtung, deren Erfassungselemente den Nulldurchgang mittels Sensorwerten ermitteln, die unterschiedliche Polarität aufweisen und sich stromauf- bzw. stromabwärts im Bezug auf den zu erfassenden Nullpunkt befinden.
Schließlich zeigt die DE 40 17 954 C1 ein ähnliches Verfahren zum Messen einer Länge und eine elektronische Schieblehre.
Zitatenliste
Patentliteraturen

Patentliteratur 1: JP 2008-209393A
Patentliteratur 2: JP 2007-178158A

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, es möglich zu machen, die Position des Null-Durchgangspunkts in einer kürzeren Zeitdauer zu erhalten und die Häufigkeit der Erfassung von Positionen pro Zeiteinheit zu erhöhen.
Die vorliegende Erfindung ist auf einen magnetischen Positionssensor gerichtet, der eine Anordnung (Array) aufweist, in der eine Mehrzahl von magnetischen Erfassungselementen in einer geraden Linie angeordnet sind, konfiguriert zum Erfassen eines Null-Durchgangspunkts, an dem eine Magnetflussdichte von einem Paar von Magnetpolen in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung der Anordnung Null ist, wobei die magnetischen Erfassungselemente Elemente sind, deren Ausgabe sich in der Polarität ändert, wenn die Richtung der Magnetflussdichte umgekehrt wird, wobei der magnetische Positionssensor enthält:

die Anordnung;
eine Annäherungserfassung-Einheit für den Null-Durchgangspunkt, konfiguriert zum Lesen einer Ausgabe jedes k-ten magnetischen Erfassungselements der Anordnung (wobei k eine ganze Zahl von 2 oder größer ist), und Erfassen einer angenäherten Position des Null-Durchgangspunkts gemäß der gelesenen Ausgabe; und
eine Positionserfassungseinheit, konfiguriert zum Erfassen einer genauen Position des Null-Durchgangspunkts gemäß Ausgaben von zumindest zwei magnetischen Erfassungselementen an beiden Seiten des Null-Durchgangspunkts.

Ein Positionserfassungsverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf ein Positionserfassungsverfahren gerichtet, um mit einer Anordnung (Array), in der eine Mehrzahl von magnetischen Erfassungselementen in einer geraden Linie angeordnet sind, einen Null-Durchgangspunkt zu erfassen, an dem eine Magnetflussdichte von einem Paar von Magnetpolen in einer Ebene senkrecht zur Längsrichtung der Anordnung Null ist, wobei die magnetischen Erfassungselemente Elemente sind, deren Ausgabe sich in der Polarität ändert, wenn die Richtung der Magnetflussdichte umgekehrt wird, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:

Lesen einer Ausgabe jedes k-ten magnetischen Erfassungselements der Anordnung (wobei k eine ganze Zahl von 2 oder größer ist), und Erfassen einer angenäherten Position des Null-Durchgangspunkts gemäß der gelesenen Ausgabe, mit einer Annäherungserfassung-Einheit für den Null-Durchgangspunkt eines Positionssensors; und
Erfassen einer genauen Position des Null-Durchgangspunkts gemäß Ausgaben von zumindest zwei magnetischen Erfassungselementen an beiden Seiten des Null-Durchgangspunkts, mit einer Positionserfassungseinheit des Positionssensors.

Gemäß der vorliegenden Erfindung reicht es aus, eine Ausgabe an jedem k-ten magnetischen Erfassungselement abzutasten, anstatt Ausgaben aller magnetischer Erfassungselemente. Demzufolge wird es möglich, die Anzahl der abzutastenden Elementen zu reduzieren und eine angenäherte Position des Null-Durchgangspunkts mit höherer Geschwindigkeit zu erhalten. Da es übrigens nicht notwendig ist, eine Abtastung von jedem k-ten magnetischen Erfassungselement durchzuführen, und eine angenäherte Position des Null-Durchgangspunkts basierend auf den letzten Daten geschätzt werden kann, braucht nur die geschätzte Position genutzt zu werden. In dieser Spezifikation wird eine Beschreibung in Bezug auf den magnetischen Positionssensor direkt auch auf eine Beschreibung in Bezug auf das Positionserfassungsverfahren angewendet.
Es ist bevorzugt, dass der magnetische Positionssensor ferner einen nichtflüchtigen Speicher aufweist, in dem Korrekturdaten gespeichert werden, wobei die Korrekturdaten in einer Umgebung erfasst werden, in der keine Magnetpole vorhanden sind, die als Erfassungsziele dienen, und bei der Korrektur einer Ausgabe jedes magnetischen Erfassungselements der Anordnung verwendet werden; und
eine Korrektureinheit, konfiguriert zum Korrigieren der Ausgabe des magnetischen Erfassungselements gemäß den im nichtflüchtigen Speicher gespeicherten Korrekturdaten.
Einige magnetische Erfassungselemente haben eine Ausgabe, die nicht 0 ist, auch wenn kein externes magnetisches Feld angelegt wird. Dementsprechend ist es durch Erhalt eines Versatzfehlers einer solchen Ausgabe und das Speichern von Korrekturdaten in dem nichtflüchtigen Speicher möglich, den Einfluss des Versatzfehlers zu reduzieren. Zum Beispiel zeigt 8 die Erfassungsfehler vor der Versatzfehlerkorrektur, und 7 zeigt die Erfassungsfehler nach der Versatzfehlerkorrektur.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Annäherungserfassungs-Einheit für den Null-Durchgangspunkt konfiguriert ist, um eine angenäherte Position des Null-Durchgangspunkts zu erfassen, indem eine Ausgabe jedes k-ten magnetischen Erfassungselements in einer Richtung entlang der geraden Linie ausgelesen wird, und eine Ausgabe des magnetischen Erfassungselements, das den stromabwärtigen Magnetpol des Paars von Magnetpolen erfasst, ausgelesen wird.
Wenn es dem Positionssensor bekannt ist, welcher des Paars von Magnetpolen stromauf oder stromab angeordnet ist, wird die Polarität einer Ausgabe jedes k-ten magnetischen Erfassungselements zum Beispiel von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite ausgelesen, um den stromabwärtigen Magnetpol zu erfassen. Dementsprechend befindet sich der Null-Durchgangspunkt zwischen dieser Position und dem um k magnetische Erfassungselemente stromauf davon angeordneten magnetischen Erfassungselement, und es wird möglich, eine angenäherte Position des Null-Durchgangspunkts mit hoher Geschwindigkeit zu erhalten. Wie oben beschrieben ist, zum Erhalt einer angenäherten Position des Null-Durchgangspunkts, die Position des Null-Durchgangspunkts im Bereich von k Elementen oder weniger zu spezifizieren.
Es ist bevorzugt, dass die magnetischen Erfassungselemente der Anordnung so angeordnet sind, dass k × a gleich oder kleiner als die Länge von einem Magnetpol ist, wobei „a“ der Abstand der magnetischen Erfassungselemente voreinander ist, und die Annäherungserfassung-Einheit für den Null-Durchgangspunkt konfiguriert ist zum Beenden des Lesens einer Ausgabe jedes k-ten magnetischen Erfassungselements bei der ersten Erfassung eines magnetischen Erfassungselements, die eine Ausgabe mit einer Polarität hat, die sich von jener eines anfänglichen magnetischen Erfassungselements unterscheidet. Bei dieser Maßnahme befindet sich der Null-Durchgangspunkt zwischen dem ersten erfassten magnetischen Erfassungselement, das eine Ausgabe mit einer unterschiedlichen Polarität hat, und dem magnetischen Erfassungselement, das um k magnetische Erfassungselemente stromauf davon angeordnet ist, wodurch es möglich gemacht wird, das Auslesen der Ausgabe sofort zu stoppen.
Ferner ist es bevorzugt, dass die Annäherungserfassungs-Einheit für den Null-Durchgangspunkt konfiguriert ist, um, bei der ersten Erfassung eines magnetischen Erfassungselements, das eine Ausgabe mit unterschiedlicher Polarität hat, Ausgaben von zumindest zwei magnetischen Erfassungselementen an beiden Seiten des Null-Durchgangspunkts zu erhalten, indem Ausgaben von k-1 magnetischen Erfassungselementen, die stromauf des erfassten magnetischen Erfassungselements angeordnet sind, ausgelesen werden. Mit dieser Maßnahme wird es möglich, die Ausgaben der magnetischen Erfassungselemente an beiden Seiten des Null-Durchgangspunkts mit hoher Geschwindigkeit zu lesen.
Es ist besonders bevorzugt, dass die Positionserfassungseinheit konfiguriert ist, um die Position des Null-Durchgangspunkts zu erhalten durch $\begin{array}{l} P = - α 1 / (α 1 + α 2) \times a + P 1 oder \\ P = α 2 / (α 1 + α 2) \times a + P2, \end{array}$
wobei α 1 ein Absolutwert einer Ausgabe von einem magnetischen Erfassungselement ist, das von den magnetischen Erfassungselementen in Leserichtung an beiden Seiten des Null-Durchgangspunkts stromauf angeordnet ist, P1 eine Position des stromaufwärtigen magnetischen Erfassungselements in der Anordnung ist, α 2 ein Absolutwert einer Ausgabe eines anderen magnetischen Erfassungselements ist, das von den magnetischen Erfassungselementen in der Leserichtung an beiden Seiten des Null-Durchgangspunkts stromab angeordnet ist, und P2 eine Position des stromabwärtigen magnetischen Erfassungselements in der Anordnung ist, und Koordinaten zur stromaufwärtigen Seite in der Leserichtung zunehmen und zur stromabwärtigen Seite in der Leserichtung abnehmen.
Mit dieser Maßnahme reicht es aus, nur eine Division durchzuführen, die bei der Berechnung die längste Zeit erfordert, was in Zeitersparnis resultiert. Ferner ist es möglich, den Einfluss der Stärke der magnetischen Flussdichte zu reduzieren, die von den Magnetpolen erhalten wird, der Temperaturkoeffizienten, der magnetischen Erfassungselemente und dergleichen.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das schematisch eine Anordnung einer Hall-Elementreihe gemäß einer Ausführung darstellt.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Signalprozessorschaltung der Ausführung darstellt.
3 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration der Verarbeitungseinheit von 2 darstellt.
4 ist ein Flussdiagramm, das einen Positionserfassungsalgorithmus der Ausführung darstellt.
5 ist ein Diagramm, das ein Positionsberechnungsprinzip der Ausführung darstellt.
6 ist ein Diagramm, das den Abstand von einer Magnetpoloberfläche und die Magnetflussdichte darstellt.
7 ist ein Diagramm, das den Fehler für einen Positionssensor auch einer Versatzfehlerkorrektur der Hall-Elemente darstellt.
8 ist ein Diagramm, das den Fehler für den Positionssensor vor der Versatzfehlerkorrektur der Hall-Elemente darstellt.
9 ist ein Flussdiagramm, das einen Positionserfassungsalgorithmus gemäß einer Modifikation darstellt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
Das Folgende beschreibt eine bevorzugte Ausführung der vorliegenden Erfindung. Der Umfang der vorliegenden Erfindung beruht auf den Ansprüchen und soll gemäß dem Verständnis einer fachkundigen Person in Bezug auf die Beschreibung der vorliegenden Erfindung und die verwandte Technik Gebiet der vorliegenden Erfindung bestimmt werden.
Ausführung
Die 1 bis 8 zeigen einen magnetischen Positionssensor 2 gemäß Ausführung und dessen Eigenschaften. In den Zeichnungen bezeichnet die Bezugszahl 4 eine Hall-Elementanordnung (-array), und die Bezugszahlen 5 und 6 bezeichnen einzelne Hall-Elemente. In der vorliegenden Erfindung wird eine Ausgabe (Ausgangssignal) von jedem k-ten Hall-Element abgetastet, und wird eine angenäherte Position des Null-Durchgangspunkts erfasst. „k“ ist ein Wert von zum Beispiel 2, 4, 6, 8, 12 oder dergleichen, und die Ausführung wird beschrieben unter der Annahme, dass k = 4.
Diesbezüglich sind die an jeder k-ten Position angeordneten Hall-Elemente, deren Ausgaben zu der Abtastzeit gelesen werden, mit „6“ bezeichnet, und sind andere Hall-Elemente mit „5“ bezeichnet. Die Gesamtlänge der Hall-Elementanordnung 4 beträgt zum Beispiel etwa 50 mm bis 500 mm, und es sind zum Beispiel insgesamt mehrere Dutzend bis mehrere hundert Hall-Elemente 5 und 6 in einer einzigen geraden Linie angeordnet. Strom wird den Hall-Elementen von einer Gleichstromquelle 8 zugeführt, und es werden elektromotorische Hall-Kräfte ausgegeben.
Die Bezugszahl 10 bezeichnet ein Paar von Magneten, und ein Paar von Magnetpolen 11 und 12 sind mit einem Abstand angeordnet, so dass ihre Oberflächen parallel zu der Hall-Elementanordnung sind. Von den Magnetpolen ist der N-Pol 11 an der linken Seite (+X Seite) von 1 angeordnet, und ist der S-Pol 12 an der rechten Seite (-X Seite) angeordnet, und die Umgebungen der Magnetpole sind mit einem Joch 14 wie etwa einer Stahlplatte abgedeckt. Das Joch 14 wird dazu benutzt, das Paar von Magneten 10 anzubringen und diese gegen ein externes magnetisches Feld abzuschirmen. Die Magnetpole 11 und 12 haben entgegengesetzte Polarität und die gleiche Magnetkraft, und in der Ebene, die sich zwischen den Magnetpolen 11 und 12 in der Richtung senkrecht zur Längsrichtung der Hall-Elementanordnung 4 erstreckt, ist die Dichte des Magnetflusses senkrecht zur X-Achse Null. Der Schnittpunkt zwischen dieser Ebene und der Hall-Elementanordnung 4 ist der Null-Durchgangspunkt. In dieser Spezifikation wird angenommen, dass sich die X-Achse in Richtung parallel zur Hall-Elementanordnung 4 erstreckt, und dass die linke Seite von 1 die +X Seite ist und die rechte Seite die -X Seite ist. Um Positionen in der Nähe des Null-Durchgangspunkts anzugeben, wird eine Phase, die in einem Ende des Magnetpols 11 an der +X Seite +180° ist und in einem Ende des Magnetpols 12 an der -X Seite -180° ist, als Magnetfeldphase verwendet. Ferner werden Seriennummern der Hall-Elemente 5 und 6 in der Hall-Elementanordnung 4 als Adressen der Hall-Elemente benutzt, um deren Positionen in der Hall-Elementanordnung 4 anzugeben. Die Seriennummer der Adresse ist am Kopf der +X Seite am kleinsten und ist am Ende der -X Seite am größten.
In der Ausführung sei angenommen, dass ein magnetischer Positionssensor 2 wie etwa die Hall-Elementanordnung 4 an einem mobilen Objekt angebracht ist, und eine magnetische Markierung, die als Erfassungsziel dient, wie etwa das Magnetpaar 10, am Boden befestigt ist. Anstelle der Magnetpolpare 11 und 12 kann auch eine große Anzahl von Magnetpolen so aufgereiht sein, dass die Polarität abwechselnd invertiert ist. Um ferner in der Lage zu sein, Positionen kontinuierlich zu erfassen, können die Magnetpaare 10 wiederholt mit einem Abstand angeordnet werden, der kürzer ist als ein Erfassungsbereich der Hall-Elementanordnung 4. In diesem Fall brauchen die Abstände zwischen den Magnetpaaren 10 nicht zueinander gleich sein. Wenn ferner eine spezifische Reichweite wichtig ist, d.h. wenn die Erfassung zum Beispiel in einem Bereich durchgeführt wird, in dem ein Werkzeug oder dergleichen von der Werkzeugmaschine präzise zugeführt wird, oder einem Bereich, in dem irgendeine Art der Positionierung durchgeführt wird, oder dergleichen, können Magnetpaare 10 nur in diesem Bereich angeordnet werden. Ferner ist es, im Gegensatz zur Ausführung, auch möglich, dass der magnetische Positionssensor 2 am Boden befestigt wird, und die magnetische Markierung am mobilen Objekt angebracht wird. Ferner ist es auch möglich, dass, anstelle des Magnetpaars 10, eine Reihe von Magneten für einen Linearmotor oder dergleichen als magnetische Markierung erfasst werden. In dieser Spezifikation sei angenommen, dass der magnetische Positionssensor 2 die Hall-Elementanordnung 4 und eine Treiberschaltung zum Antrieb der Hall-Elementanordnung 4 aufweist, und das Magnetpaar 10 und dergleichen außerhalb des Positionssensors 2 angeordnet sind.
Die Ausführung wird unter der Annahme beschrieben, dass die Magnetpole 11 und 12 am Boden befestigt sind, und der N-Pol 11 an der linken Seite von 1 angeordnet ist und der S-Pol an der rechten Seite angeordnet ist. Jedoch ist es in dem Fall, wo der S-Pol 12 an der linken Seite angeordnet ist und der N-Pol 11 an der rechten Seite angeordnet ist, die Auslegung ausreichend, dass die Ausgaben der Hall-Elemente Polaritäten (n, s) haben, die in Bezug auf die Beschreibung der Spezifikation umgekehrt sind. Ferner sei angenommen, dass die absolute Position des Null-Durchgangspunkts zu dem Positionssensor bekannt ist. Wenn die Position der Hall-Elementanordnung 4, zu der der Null-Durchgangspunkt weist, klar wird, wird die relative Position des Positionssensors 12 zum Null-Durchgangspunkt, der als Referenz dient, klar, und wird auch die absolute Positon des Positionssensors 2 klar, da die absolute Position des Null-Durchgangspunkts bekannt ist. Übrigens gibt es einen Fall, wo nur die relative Position zum Null-Durchgangspunkt, der als Referenz dient, erforderlich ist, und eine absolute Position erforderlich ist. Wenn ferner die Magnetpole 11 und 12 an bekannten Positionen an dem mobilen Objekt angeordnet sind, kann die Position des mobilen Objekts erfasst werden, indem die Position des Null-Durchgangspunkts mit dem magnetischen Positionssensor 2 erfasst wird.
2 zeigt eine Schaltung zum Betreiben des magnetischen Positionssensors 2. Ein Multiplexer 18 wählt und verbindet die Hall-Elemente 5 und 6 mit einem Verstärker 20, und der Verstärker 20 verstärkt eine elektromotorische Hall-Kraft und beseitigt eine hochfrequente Komponente einer elektromotorischen Kraft mit einem Integrationsfilter oder dergleichen. Ein AD-Wandler 22 ist ein Hochgeschwindigkeits-AD-Wandler, der zum Beispiel mit 1 MHz oder mehr arbeitet, und eine Verarbeitungseinheit 12 speichert darin die Ausgaben des AD-Wandlers 22 mit einer Auflösung von 8-16 Bits. Ferner subtrahiert die Verarbeitungseinheit 16 einen Korrekturwert, der für jedes der Hall-Elemente 5 und 6 eindeutig ist, von der entsprechenden Ausgabe des AD-Wandlers, und erfasst den Null-Durchgangspunkt basierend auf den Ausgaben nach der Subtraktion. Die Korrekturwerte beziehen sich auf Ausgaben der Hall-Elemente in dem Zustand, in dem von dem Magnetpaar 10 ein Magnetfeld angelegt wird, und sie werden in einer Korrekturtabelle 24 abgespeichert, die durch einen nichtflüchtigen Speicher aufgebaut ist.
3 zeigt die Verarbeitungseinheit 16 im Detail. Eine Taktgeneratoreinheit 25 erzeugt Zeitsteuersignale für die Zeitgebungen ab dem Auslesen von elektromotorischen Hall-Kräften bis zum Abspeichern der gelesenen elektromotorischen Hall-Kräfte in dem Speicher 34, wobei der Multiplexer 18 das Umschalten gemäß den Signalen durchführt, und Adresscontroller 26 und 30 Adressen generieren, an denen die Daten gelesen und geschrieben werden. Der Adresscontroller 26 generiert Adressen, an denen Signale des AD-Wandlers 22 in einen Speicher 28 geschrieben werden, und der Adresscontroller 30 generiert Adressen, an denen die Auslesungen von der Korrekturtabelle 24 durchgeführt werden, und Adressen, an denen Einschreibungen in den Speicher 34 durchgeführt werden. Eine Subtrahiereinheit 32 subtrahiert von den Ausgaben des AD-Wandlers 22 die Daten (elektromotorische Kraft-Korrektur) in der Korrekturtabelle 24 der selben Hall-Elemente. Durch den oben beschriebenen Prozess werden die elektromotorischen Kräfte mit Versatzkorrektur für die Hall-Elemente 5 und 6 in den Speicher 34 geschrieben. Somit werden die elektromotorischen Hall-Kräfte in der Umgebung, wo kein externes elektromagnetisches Feld einwirkt, korrigiert. Und die elektromotorischen Kräfte der Hall-Elemente 5 und 6 werden in einem Zyklus von zum Beispiel 100 KHz oder mehr aktualisiert.
Ein Kernabschnitt 36 enthält eine CPU 38 und ein Register 39, oder ein anderes Cache-Speicher, und einen Programmspeicher 40, und ein Inhalt eines Programms ist in 4 gezeigt. Anstelle der programmbetriebenen CPU 38 kann auch ein anderes Berechnungselement verwendet werden, wie etwa ein digitaler Signalprozessor oder eine Gate-Reihe. Der Kernabschnitt 36 ist im unteren Teil von 3 als Funktionsblock gezeigt, worin eine Annäherungserfassungs-Einheit für den Null-Durchgangspunkt 44 Adressen der Hall-Elemente an den beiden Seiten des Null-Durchgangspunkts erhält, und ein Positionserfassungselement 45 eine exakte Position des Null-Durchgangspunkts basierend auf den Ausgaben von einem bis vier Elementen an jeder der linken und rechten Seiten des Null-Durchgangspunkts erfasst.
Eine Linearitätskorrektureinheit 42 ist bevorzugt vorgesehen, um Fehler zwischen den Adressen der Hall-Elemente 5 und 6 und den aktuellen Positionen oder dergleichen zu beseitigen. Die Linearitätskorrektureinheit 42 weist eine Umwandlungstabelle auf, um die an dem Kernabschnitt 36 erhaltenen Positionen in Positionen umzuwandeln, bei denen die Fehler korrigiert sind, oder eine Tabelle von Versätzen (Offsets) von Positionen der Hall-Elemente 5 und 6 und einen Addierer-Subtrahierer zum Beseitigen der Versätze, oder dergleichen.
Die 4 und 5 zeigen einen Algorithmus zur Positionserfassung. Die Hall-Elemente 5 und 6 können elektromotorische Kräfte ohne externes Magnetfeld generieren. Daher werden in der Umgebung, wo kein Magnetfeldrauschen vorhanden ist, die Ausgaben (Ausgaben des AD-Wandlers 22) von den Hall-Elementen in die Korrekturtabelle 24 geschrieben, die durch einen nichtflüchtigen Speicher dargestellt ist (Schritt 1). Ferner brauchen externe Magnetfelder, die immer vorhanden sind, wie etwa das Erdmagnetfeld, nicht blockiert zu werden.
Komponenten von dem Multiplexer 18 bis zur Subtrahiereinheit 32 in den 2 und 3 führen Zyklen aus, welche Versatzkorrekturen in den Ausgaben der Hall-Elemente 5 und 6 aufweisen, und das Einschreiben der versatzkorrigierten Ausgaben in den Speicher 34. Der Kernabschnitt 36 führt die Schritte S3 bis S5 gleichzeitig und synchron mit dem Einschreibezyklus der versatzkorrigierten Ausgaben in den Speicher 34 durch. In Schritt 3 werden nur Ausgaben der Hall-Elemente 6 abgetastet, in anderen Worten, es wird eine Ausgabe jedes k-ten Hall-Elements abgetastet, und es wird das Paar der Hall-Elemente erfasst, in denen das linke Element die Magnetflussdichte vom N-Pol (Vorzeichen n) erfasst, und das rechte Element die Magnetflussdichte vom S-Pol (Vorzeichen s) erfasst. Zum Beispiel befindet sich der N-Pol 11 an der +X Seite und befindet sich der S-Pol 12 an der -X Seite, und eine Ausgabe jedes k-ten Magneterfassungselements, d.h. eine Ausgabe jedes magnetischen Erfassungselements 6, wird von den Hall-Elementen von der +X Seite zur -X Seite gelesen.
Weil in der Ausführung die Ausgabe des anfänglichen magnetischen Erfassungselements eine Polarität „n“ hat (es wird der N-Pol 11) erfasst, endet das Abtasten jedes k-ten magnetischen Erfassungselements, wenn ein erstes magnetisches Erfassungselement (Hall-Element) erfasst wird, das eine Ausgabe mit der Polarität „s“ hat (der S-Pol 12 erfasst wird). Das Hall-Element, das um k Hall-Elemente von dem ersten erfassten magnetischen Erfassungselement stromauf angeordnet ist, muss die Ausgabe mit den umgekehrten Vorzeichen haben und den N-Pol 11 erfassen. Dies wird realisiert, wenn eine Spanne von k Hall-Elementen (k × a, wobei „a“ der Abstand der Hall-Elemente voneinander ist), die Länge von einem Magnetpol oder kürzer ist. Hier ist klar, dass sich der Null-Durchgangspunkt zwischen dem ersten erfassten Hall-Element, das eine Ausgabe mit „s“ hat, und dem Hall-Element, das um k Hall-Elemente stromauf davon angeordnet ist, befindet. Die Abtastung kann in Richtung von der -X Seite zur +X Seite durchgeführt werden, oder wenn eine angenäherte Position des Null-Durchgangspunkts geschätzt werden kann, kann die Abtastung auch in der Richtung von einer der stromaufwärtigen und stromabwärtigen geschätzten Positionen zur anderen durchgeführt werden. In einer allgemeinen Beschreibung, wird die Polarität der Ausgabe jedes k-ten magnetischen Erfassungselements abgetastet, und wird das erste magnetische Erfassungselement erfasst, das die Ausgabe mit der umgekehrten Polarität zu jener des anfänglichen magnetischen Erfassungselements hat.
In Schritt 4 werden Ausgaben von drei Elementen zwischen diesem Paar von magnetischen Erfassungselementen, und zusätzlich, in Abhängigkeit vom Zustand, eine Ausgabe in einem Element außerhalb dieses Paars gelesen. Es sei angenommen, dass k = 4, und drei Elemente zwischen dem Paar vorhanden sind, und somit die Ausgaben von drei Elementen gelesen werden. Ferner sind die Ausgaben des Paars von Elementen in Schritt 3 bereits gelesen worden. Zusätzlich wird die geeignete Anzahl von Elementen, wie etwa zwei Elemente, deren Ausgaben Polaritäten in der Reihenfolge (n, s) haben, oder vier Elemente, deren Ausgaben die Polaritäten in der Reihenfolge (n, n, s, s) haben, extrahiert. Die Ausgaben dieser Elemente werden bezeichnet als (n-1, s+1) oder (n-2, n-1, s+1, s+2). Ferner sind die oben beschriebenen zwei Elemente jene zwei Elemente, die dem Null-Durchgangspunkt am nächsten sind. Hier bezeichnet „n-1“ eine Ausgabe des magnetischen Erfassungselements an der linken Seite des Null-Durchgangspunkts, und bezeichnet „s+1“ eine Ausgabe des magnetischen Erfassungselements an der rechten Seite. Merke, dass die Schritte 3 und 4 an der Annäherungserfassungs-Einheit für den Null-Durchgangspunkt durchgeführt werden.
In Schritt 5 werden erhalten eine Ausgabe (n-1) des Elements links des Null-Durchgangspunkts, eine Ausgabe (s+1) des Elements rechts des Null-Durchgangspunkts, sowie die Summe der Ausgaben der zwei Elemente T = |n-1| + |s+1|. Übrigens bezeichnen |n-1| und |s+1| die Absolutwerte der Ausgaben (Absolutwerte von elektromotorischen Kräften). Angenommen, dass P die Position des Null-Durchgangspunkts ist, und zum Beispiel Pn-1 die Position des Hall-Elements ist, dessen Ausgabe „n-1“ in der Reihe ist, und „a“ der Abstand der Hall-Elemente voneinander ist, wird die Position des Null-Durchgangspunkts angegeben als $P=- | n - 1 | / (| n - 1 | + | s + 1 |) \times a + Pn - 1.$
Wobei „-“ am Kopf der Formel angegeben ist, weil die linke Seite von 1 als die +X Seite definiert ist. Merke, dass die Position des Hall-Elements basierend auf seiner Adresse bestimmt wird, und P = +|s+1| / (|n-1|+ |s+1|) × a + Ps+1 oder dergleichen verwendet werden kann, wobei Ps+1 eine Position des Hall-Elements ist, das eine Ausgabe von „s+1“ in der Reihe hat. Wenn zwei benachbarte Elemente verwendet werden, die an beiden Seiten des Null-Durchgangspunkts angeordnet sind, ist es möglich, die Position mit Genauigkeit und mit geringem Rechenaufwand zu erfassen, aber die vorliegende Erfindung ist darauf nicht beschränkt. Zum Beispiel kann im vorstehenden Beispiel ein Element verwendet werden, das eine Ausgabe von n-2 hat, sowie ein Element, das eine Ausgabe von s+1 hat. Im Fall, wo zum Beispiel die Ausgaben von vier Elementen erhalten werden, kann eine gerade Linie erhalten werden, die den Ausgaben der vier Elemente entspricht, und der Punkt auf dieser geraden Linie, an dem die Ausgabe Null ist, kann als der Null-Durchgangspunkt definiert werden. In diesem Fall wird die Position P des Null-Durchgangspunkts angegeben als: $P=- (| n - 2 | + | n - 1 |) / (| n - 2 | + | n - 1 | + | s + 1 | + | s + 2 |) \times a + Pn - 1$
Der Schritt 5 wird von der Positionserfassungseinheit durchgeführt.
5 zeigt Ausgaben der Hall-Elemente in der Nähe des Null-Durchgangspunkts. Der Null-Durchgangspunkt ist an der Position angeordnet, in Bezug auf die ein Paar von Magnetpolen des Magnetpaars symmetrisch ist, und die Berechnung auch dann nicht beeinflusst wird, wenn sich der Abstand zwischen der Hall-Elementreihe und dem Magnetpaar verändert und sich eine Verteilung der Stärke der Magnetflussdichte ändert. Ferner ändert sich die Magnetflussdichte im Wesentlichen linear innerhalb eines Bereichs von etwa ±30° der Phasen an beiden Seiten des Null-Durchgangspunkts. Dann werden Hall-Elemente in dem Bereich extrahiert, in dem sich die Magnetflussdichte linear ändert, insbesondere zwei Hall-Elemente, die dem Null-Durchgangspunkt am nächsten sind, vier Hall-Elemente, die dem Null-Durchgangspunkt am nächsten sind, oder dergleichen, und wird die Position des Null-Durchgangspunkts erhalten. Da ferner das Verhältnis der Magnetflussdichte verwendet wird, wird die Berechnung nur wenig beeinträchtigt, auch wenn sich die Stärke der Magnetflussdichte verändert, oder sich eine elektromotorische Kraft eines Hall-Elements aufgrund von Umgebungstemperatur oder dergleichen ändert.
Die 6 bis 8 zeigen Daten. 6 zeigt eine Änderung in der Magnetflussdichte in Bezug auf den Abstand oberhalb der Magnetpoloberfläche, worin die Verteilung der Magnetflussdichte von der Sinuswelle nur dann abweicht, wenn der Abstand zu lang ist, als auch dann, wenn der Abstand zu kurz ist. Hier ist der Null-Durchgangspunkt nur der Punkt, wo die Magnetflussdichte „n“ an der linken Seite ist und „s“ an der rechten Seite ist. In dem Fall, wo eine Ausgabe von jedem k-ten Hall-Element extrahiert wird, wird der Null-Durchgangspunkt nicht verfehlt, wenn die Länge einer Reihe von k Hall-Elementen, d.h. „a × k“, wobei „a“ der Abstand der Hall-Elemente voneinander ist, gleich oder kleiner als die Länge von einem Magnetpol in der Längsrichtung der Hall-Elementanordnung ist. Merke, dass auch in dem Fall, wo die Magneten abwechselnd und wiederholt im Wesentlichen ohne Lücke angeordnet sind, eine Ausgabe jedes k-ten Hall-Elements extrahiert wird. In diesem Fall ist es auch möglich, eine Änderung in der Magnetflussdichte nicht von „n“ nach „s“ zu erfassen, sondern auch von „s“ nach „n“.
7 zeigt Fehler, wenn Versätze von elektromotorischen Hall-Kräften korrigiert sind, und 8 zeigt Fehler, wenn die Versätze nicht korrigiert sind. Beide Figuren zeigen Fehler von dem Fall, wo ein zuverlässiger Sensor verwendet wird, der als Referenz dient. Merke, dass in beiden Figuren die Linearität basierend auf den Daten korrigiert wird, die an einer Position erhalten werden, an denen der Abstand zwischen dem Magnetpol und der Hall-Elementanordnung 5 mm beträgt. Die Fehler werden durch die Versatzkorrektur auf 1/2 bis 1/3 reduziert.
9 zeigt einen Positionserfassungsalgorithmus gemäß einer Modifikation, und gleichen Schritten von jenen in 4 ist die gleiche Schrittzahl gegeben. Wenn die Schritte 2 bis 5 von 4 ausgeführt werden, werden zu geeigneter Zeitgebung die Adressen der Hall-Elemente an beiden Seiten des Null-Durchgangspunkts im Register gespeichert (Schritt 6). Bei der nächsten Positionserfassung wird bestimmt, ob sich der Null-Durchgangspunkt zwischen dem gespeicherten Adressenpaar befindet oder nicht (Schritt 7), und wenn sich der Null-Durchgangspunkt zwischen dem gespeicherten Adressenpaar befindet, kann die Abtastung von Schritt 3 weggelassen werden, und wenn kein Null-Durchgangspunkt zwischen dem gespeicherten Adressenpaar vorhanden ist, wird die Abtastung von Schritt 3 durchgeführt. Dieser Algorithmus wird zum Schätzen des gegenwärtigen Null-Durchgangspunkts basierend auf dem letzten Null-Durchgangspunkt verwendet, und das Schätzverfahren kann geeignet verändert werden. Zum Beispiel kann nach einem Null-Durchgangspunkt innerhalb des Bereichs von zwei Elementen an jeder der linken und rechten Seiten des Null-Durchgangspunkts gesucht werden oder dergleichen. Auch wird in der Situation von 1, wenn ein Magnetpaar 10b an der rechten Seite in den Erfassungsbereich eintritt und ein ursprüngliches Magnetpaar 10 den Erfassungsbereich verlässt, Schritt 3 nach Schritt 7 ausgeführt werden.
In der Ausführung können die folgenden Effekte erreicht werden.

1) Da eine angenäherte Position des Null-Durchgangspunkts durch Abtasten einer elektromotorischen Hall-Kraft von jedem k-ten Hall-Element 6 erhalten wird, benötigt es weniger Zeit als im Fall, in dem alle Hall-Elemente 5 und 6 abgetastet werden. Insbesondere kann die Bearbeitungszeit weiter reduziert werden, indem eine Ausgabe jedes k-ten Hall-Elements abgetastet wird und die Abtastung gestoppt wird, wenn das Hall-Element gefunden wird, das den ersten S-Pol oder N-Pol erfasst hat.
2) Da ein Ausgabeverhältnis verwendet wird, genügt es, nur eine Division durchzuführen, die die meiste Zeit im Kernabschnitt 36 erfordert, was in einer Zeitersparnis resultiert.
3) Da Versätze von elektromotorischen Kräften von Hall-Elementen korrigiert werden, ist eine genaue Positionserfassung möglich.
4) Da der Null-Durchgangspunkt erfasst wird, wird die Positionserfassung nicht dadurch beeinträchtigt, ob die Magnetflussdichte von einer Linie von Magneten eine Sinuswellenform, eine Dreieckwellenform, eine Trapezform oder dergleichen hat.
5) Da ein Ausgabeverhältnis verwendet wird, kann der Einfluss der Stärke der Magnetflussdichte, die von der Magnetreihe erhalten wird, von Temperaturkoeffizienten der Hall-Elemente 5 und 6 und dergleichen reduziert werden.

In der Ausführung werden die Hall-Elemente 5 und 6 verwendet, aber es können auch beliebige andere magnetischen Erfassungselemente, die nicht Wicklungen sind, verwendet werden, so lange sie die Richtung und Stärke der Magnetflussdichte erfassen können. Die Ausführung hat ein Beispiel beschrieben, worin „k“ 4 ist, aber „k“ kann auch 2, 6, 8, 12 oder dergleichen sein, und die Länge der Reihe von k Hall-Elementen ist bevorzugt gleich oder kleiner als die Länge von einem Magneten (in der Längsrichtung der Hall-Elementanordnung). Obwohl ferner die Ausgaben von einem Element jeder der rechten und linken Seiten des Null-Durchgangspunkts verwendet werden, können auch Ausgaben von zwei Elementen oder vier Elementen zu jeder der rechten und linken Seiten des Null-Durchgangspunkts oder dergleichen verwendet werden. Wenn die Erfassung keine hohe Präzision erfordert, können die Korrekturtabelle 24 und die Linearitätskorrektureinheit 42 weggelassen werden. Wenn eine extrem hohe Geschwindigkeit erforderlich ist, brauchen nur Ausgaben der Hall-Elemente in der Nähe einer angenäherten Position des Null-Durchgangspunkts in den Speicher 34 geschrieben werden.
Bezugszeichenliste
2··· Magnetpositionssensor, 4··· Hall-Elementanordnung, 5, 6··· Hall-Element, 8··· Gleichstromquelle, 10··· Magnetpaar, 11 ··· N-Pol, 12··· S-Pol, 14··· Joch, 16··· Verarbeitungseinheit, 18··· Multiplexer, 20··· Verstärker, 22··· AD-Wandler, 24··· Korrekturtabelle, 25··· Taktgeneratoreinheit, 26, 30··· Adresscontroller, 28··· Speicher, 32··· Subtraktionseinheit, 34··· Speicher, 36··· Kernabschnitt, 38··· CPU, 39··· Register, 40··· Programmspeicher, 42··· Linearitätskorrektureinheit, 44··· Annäherungserfassungs-Einheit für den Null-Durchgangspunkt, 45··· Positionserfassungseinheit

Claims

Magnetischer Positionssensor (2), der eine Anordnung (4) aufweist, in der eine Mehrzahl von magnetischen Erfassungselementen (5, 6) in einer geraden Linie angeordnet sind, konfiguriert zum Erfassen eines Null-Durchgangspunkts, an dem eine Flussdichte der Magnetfeldkomponente von einem Paar von Magnetpolen (11, 12) in Erfassungsrichtung der Erfassungselemente (5, 6) Null ist, wobei die magnetischen Erfassungselemente (5, 6) Elemente sind, deren Ausgabe sich in der Polarität ändert, wenn die Richtung der Magnetflussdichte umgekehrt wird, wobei der magnetische Positionssensor (2) gekennzeichnet ist durch eine Annäherungserfassungs-Einheit (44) für den Null-Durchgangspunkt, konfiguriert zum Lesen einer Ausgabe jedes k-ten magnetischen Erfassungselements (6) der Anordnung (4) (wobei k eine ganze Zahl von 2 oder größer ist), und Erfassen einer angenäherten Position des Null-Durchgangspunkts basierend auf einer ersten Erfassung eines magnetischen Erfassungselements (6), die eine Ausgabe mit einer Polarität hat, die sich von jener eines anfänglichen magnetischen Erfassungselements (6) beim Lesen jedes k-ten magnetischen Erfssungselements (6) unterscheidet; und eine Positionserfassungseinheit (45), konfiguriert zum Lesen von Ausgaben von zumindest zwei magnetischen Erfassungselementen (5, 6) an beiden Seiten des Null-Durchgangspunkts und Erfassen einer genauen Position des Null-Durchgangspunkts gemäß den gelesenen Ausgaben, die magnetischen Erfassungselemente (5, 6) der Anordnung (4) so angeordnet sind, dass k × a gleich oder kleiner als die Länge von einem Magnetpol (11, 12) ist, wobei „a“ der Abstand der magnetischen Erfassungselemente (5, 6) voneinander ist, und die Annäherungserfassungs-Einheit (44) für den Null-Durchgangspunkt konfiguriert ist, um, bei der ersten Erfassung eines magnetischen Erfassungselements (6), das eine Ausgabe mit unterschiedlicher Polarität hat, Ausgaben von zumindest zwei magnetischen Erfassungselementen (5) an beiden Seiten des Null-Durchgangspunkts zu erhalten, in dem Ausgaben von k-1 magnetischen Erfassungselementen (5), die stromauf des erfassten magnetischen Erfassungselements (6) angeordnet sind, ausgelesen werden.
Der magnetische Positionssensor (2) nach Anspruch 1, ferner dadurch gekennzeichnet, dass er aufweist: einen nichtflüchtigen Speicher (24), in dem Korrekturdaten gespeichert werden, wobei die Korrekturdaten in einer Umgebung erfasst werden, in der keine Magnetpole vorhanden sind, die als Erfassungsziele dienen, und bei der Korrektur einer Ausgabe jedes magnetischen Erfassungselements (5, 6) der Anordnung (4) verwendet werden; und eine Korrektureinheit (32), konfiguriert zum Korrigieren der Ausgabe des magnetischen Erfassungselements (5, 6) gemäß den im nichtflüchtigen Speicher (24) gespeicherten Korrekturdaten.
Der magnetische Positionssensor (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionserfassungseinheit (45) konfiguriert ist, um die Position des Null-Durchgangspunkts zu erhalten durch $P = - α 1 / (α 1 + α 2) \times a + P 1$
oder $P = α 2 / (α 1 + α 2) \times a + P2,$
wobei α 1 ein Absolutwert einer Ausgabe von einem magnetischen Erfassungselement (6) ist, das von den magnetischen Erfassungselementen (5, 6) in Leserichtung an beiden Seiten des Null-Durchgangspunkts stromauf angeordnet ist, P1 eine Position des stromaufwärtigen magnetischen Erfassungselements (5, 6) in der Anordnung (4) ist, α 2 ein Absolutwert einer Ausgabe eines anderen magnetischen Erfassungselements (5, 6) ist, das von den magnetischen Erfassungselementen (5,6) in der Leserichtung an beiden Seiten des Null-Durchgangspunkts stromab angeordnet ist, und P2 eine Position des stromabwärtigen magnetischen Erfassungselements (5, 6) in der Anordnung (4) ist, und Koordinaten zur stromaufwärtigen Seite in der Leserichtung zunehmen und zur stromabwärtigen Seite in der Leserichtung abnehmen.
Positionserfassungsverfahren, mit einer Anordnung (4), in der eine Mehrzahl von magnetischen Erfassungselementen (5, 6) in einer geraden Linie angeordnet sind, zum Erfassen eines Null-Durchgangspunkts, an dem eine Flussdichte der Magnetfeldkomponente von einem Paar von Magnetpolen (11, 12) in Erfassungsrichtung der Erfassungselemente (5, 6) Null ist, wobei die magnetischen Erfassungselemente (5, 6) Elemente sind, deren Ausgabe sich in der Polarität ändert, wenn die Richtung der Magnetflussdichte umgekehrt wird, wobei das Verfahren durch folgende Schritte gekennzeichnet ist: Lesen einer Ausgabe jedes k-ten magnetischen Erfassungselements (6) der Anordnung (4) (wobei k eine ganze Zahl von 2 oder größer ist), und Erfassen einer angenäherten Position des Null-Durchgangspunkts basierend auf einer ersten Erfassung eines magnetischen Erfassungselements (6), die eine Ausgabe mit einer Polarität hat, die sich von jener eines anfänglichen magnetischen Erfassungselements beim Lesen jedes k-ten magnetischen Erfassungselements (6) unterscheidet, mit einer Annäherungserfassungseinheit (44) für den Null-Durchgangspunkt eines Positionssensors; und Lesen von Ausgaben von zumindest zwei magnetischen Erfassungselementen (5, 6) an beiden Seiten des Null-Durchgangspunkts und Erfassen einer genauen Position des Null-Durchgangspunkts gemäß den gelesenen Ausgaben, mit einer Positionserfassungseinheit (45) des Positionssensors (2); wobei die magnetischen Erfassungselemente (5, 6) der Anordnung (4) so angeordnet sind, dass k × a gleich oder kleiner als die Länge von einem Magnetpol (11, 12) ist, wobei „a“ der Abstand der magnetischen Erfassungselemente (5, 6) voneinander ist, und die Annäherungserfassungs-Einheit (44) für den Null-Durchgangspunkt beiden ersten Erfassung eines magnetischen Erfassungselements (6), das eine Ausgabe mit unterschiedliches Polarität hat, Ausgaben von zumindest zwei magnetischen Erfassungselementen (5, 6) an beiden Seiten des Null-Durchgangspunktes erhält, indem Ausgaben von k-1 magnetischen Erfassungselementen (5, 6), die stromauf des erfassten magnetischen Erfassungselements (6) angeordnet sind, ausgelesen werden.