DE19800805B4 - Method and sensor arrangement for generating a reference signal - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Generierung eines Referenzsignals bei einem Weg- und/oder Winkelmesssystem mit einem magnetoresistiven Sensor (1) in Vollbrückenanordnung und einem translatorischen oder rotatorischen magnetischen Maßstab (2), wobei an einer Referenzposition (R) der Maßstabsverkörperung ein magnetischer Einzelpol aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch Kombination zweier identischer Halbbrückenanordnungen (H1, H2), bei denen jeweils zwei identische Brückenwiderstände (R11, R12 und R21, R22) um die Basisbreite (4) des Sensors in Maßstabsrichtung phasenverschoben sind, mit definierter geometrischer Phasenverschiebung in Maßstabsrichtung zu einer Vollbrückenanordnung eine Differenzbildung der beiden gleichen punktsymmetrischen Ausgangssignale der Halbbrückenanordnungen (H1, H2) so vorgenommen wird, daß ein achsensymmetrisches Sensorausgangssignal (UA) der Vollbrückenanordnung resultiert.A method for generating a reference signal in a displacement and / or angle measuring system with a magnetoresistive sensor (1) in full bridge arrangement and a translatory or rotary magnetic scale (2), wherein at a reference position (R) of the scale embodiment, a magnetic single pole is applied, characterized in that, by combining two identical half-bridge arrangements (H1, H2), in which two identical bridge resistors (R11, R12 and R21, R22) are phase-shifted by the base width (4) of the sensor in the scale direction, with a defined geometric phase shift in the direction of the scale to a full-bridge arrangement a difference of the two same point-symmetrical output signals of the half-bridge assemblies (H1, H2) is made so that an axisymmetric sensor output signal (U A ) of the full bridge arrangement results.

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Figure 00000001

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren sowie eine Sensoranordnung zur Generierung eines Referenzsignals mit einem magnetoresistiven Sensor in Vollbrückenanordnung und einem translatorischen oder rotatorischen magnetischen Maßstab, wobei an einer Referenzposition der Maßstabsverkörperung ein magnetischer Einzelpol aufgebracht ist.The The invention relates to a method and a sensor arrangement for generating a reference signal with a magnetoresistive Sensor in full bridge arrangement and a translatory or rotary magnetic scale, wherein at a reference position of the scale embodiment, a magnetic single pole is applied.

Bei inkrementellen Weg- bzw. Winkelmeßsystemen werden magnetoresistive Sensoren eingesetzt, welche auf dem anisotropen magnetoresistiven Effekt basieren. Solche Sensoren werden nach diesem auch als Starkfeldprinzip bezeichneten Effekt als Starkfeldsensoren bezeichnet. Solche Sensoren wirken in der Regel mit einem translatorischen oder rotatorischen magnetischen Maßstab zusammen, indem sie relativ zu diesem magnetischen Maßstab bewegt werden.at incremental path or angle measuring systems become magnetoresistive Sensors are used, which are based on the anisotropic magnetoresistive effect based. Such sensors are also called strong field principle designated effect referred to as high-field sensors. Such sensors usually work with a translatory or rotational magnetic scale together by moving relative to this magnetic scale become.

Bei solchen inkrementellen Weg- bzw. Winkelmeßsystemen ist die Generierung eines Nullimpulses als Referenzsignal erforderlich. Dazu ist auf dem periodisch magnetisierten Maßstab (Inkrementalspur) ein magnetischer Einzelpol (Referenzspur) an der gewünschten Referenzposition aufgebracht, welcher über einen magnetoresistiven Sensor ein Referenzsignal erzeugt.at Such incremental path or angle measuring systems is the generation a zero pulse required as a reference signal. This is on the periodically magnetized scale (Inkrementalspur) a magnetic single pole (reference track) at the desired Reference position applied, which via a magnetoresistive Sensor generates a reference signal.

Beim anisotropen magnetoresistiven Effekt ergibt sich der Widerstand R eines magnetoresistiven Widerstandsstreifens für gegenüber der Feldstärke des Anisotropiefeldes Hk genügend große Feldstärken des äußeren Felds H in Abhängigkeit vom Winkel Θ des äußeren Felds gegenüber der Richtung des Stroms durch den Widerstandsstreifen nach folgender Beziehung: R = R0 – ΔR·sin2 Θ ≠ f(H) In the case of the anisotropic magnetoresistive effect, the resistance R of a magnetoresistive resistance strip for field strengths of the external field H which are sufficiently large in relation to the field strength of the anisotropy field H k depends on the angle Θ of the external field with respect to the direction of the current through the resistance strip according to the following relationship: R = R 0 - ΔR · sin 2 Θ ≠ f (H)

Dabei ist der maximale Widerstand R0 bei Parallelität zwischen Strom und äußerem Feld gegeben. ΔR ist die maximale Widerständsänderung (Widerstandshub), welche durch ein Magnetfeld bewirkt werden kann. Der Widerstand ändert sich somit periodisch mit der halben magnetischen Wellenlänge bzw. mit der Polbreite des magnetischen Maßstabs.The maximum resistance R 0 is given with parallelism between current and external field. ΔR is the maximum resistance change (resistance stroke) that can be caused by a magnetic field. The resistance thus changes periodically with half the magnetic wavelength or pole width of the magnetic scale.

Es sind magnetoresistive Sensoren bekannt, welche mit einem Konstantstrom gespeist werden und als Halbbrücke ausgeführt sind. Dabei sind die beiden identischen Brückenwiderstände um die sogenannte Basisbreite in Maßstabsrichtung phasenverschoben angeordnet. Ein solcher als Halbbrücke ausgeführter magnetoresistiver Sensor liefert relaltiv zu einem an ihm vorbei bewegten Feld eines magnetischen Pols (Nord- oder Südpol) eine volle Periode einer Sinusspannung als Ausgangssignal. Eine solche Sensoranordnung nach dem Stand der Technik ist in der Darstellung gemäß 5 gzeigt, welche einen magnetoresistiven Sensor 1 als Halbbrücke und einen magnetischen Maßstab 2 mit Polen (Nordpole N und Südpole S) zeigt. Die dazwischen verlaufenden magnetischen Feldlinien sind mit F gekennzeichnet. Die Polteilung des Maßstabes zeigt das Maß 3. Die Basisbreite des Sensors ist im vorliegenden Fall als die halbe Polbreite des Maßstabs gewählt und mit 4 bezeichnet. Das resultierende sinusförmige Ausgangssignal UA des magnetoresistiven Sensors aus der Anordnung gemäß 5 ist in der Darstellung gemäß 6 gezeigt.Magnetoresistive sensors are known, which are fed with a constant current and are designed as a half-bridge. In this case, the two identical bridge resistors are arranged out of phase around the so-called base width in the scale direction. Such a magnetoresistive sensor designed as a half-bridge supplies a full period of a sinusoidal voltage as an output signal relative to a field of a magnetic pole (north or south pole) moving past it. Such a sensor arrangement according to the prior art is shown in the illustration 5 shows which magnetoresistive sensor 1 as half bridge and a magnetic scale 2 with Poland (north pole N and south pole S) shows. The intervening magnetic field lines are marked F. The pole pitch of the scale shows the measure 3 , The base width of the sensor is selected in the present case as the half pole width of the scale and with 4 designated. The resulting sinusoidal output signal U A of the magnetoresistive sensor from the arrangement according to 5 is in the illustration according to 6 shown.

Gleiches ergibt sich auch für magnetoresistive Sensoren in Form einer Vollbrückenanordnung, welche aus zwei sich räumlich überdeckenden, im entgegengesetzten Wirkungssinn kombinierten Halbbrücken analog der im vorangehenden beschriebenen Halbbrücke aufgebaut sind, wobei die Vollbrücke gegenüber der Halbbrücke den doppelten Signalhub für das Ausgangssignal generiert. Eine solchermaßen bekannte Sensoranordnung ist in der Darstellung gemäß 3A und 3B gezeigt. Die Darstellung gemäß der 3B zeigt hierbei die prinzipielle Anordnung der Vollbrücke bestehend aus einer ersten Halbbrücke mit den Widerstandselementen R11 und R12 und einer zweiten Halbbrücke mit den Widerstandselementen R21 und R22. Diese Vollbrückenanordnung wird mit einer Betriebsspannung UB gespeist (die Masse der Spannungsquelle ist dabei mit M bezeichnet). Die Brückenspannung wird als Ausgangsspannung UA abgegriffen.The same is also true for magnetoresistive sensors in the form of a full bridge arrangement, which are constructed of two spatially overlapping, combined in the opposite sense of action half bridges analogous to the half bridge described above, the full bridge opposite the half bridge generates the double signal swing for the output signal. Such a known sensor arrangement is shown in the illustration 3A and 3B shown. The representation according to the 3B in this case shows the basic arrangement of the full bridge consisting of a first half-bridge with the resistance elements R11 and R12 and a second half-bridge with the resistance elements R21 and R22. This full bridge arrangement is supplied with an operating voltage U B (the mass of the voltage source is denoted by M). The bridge voltage is tapped as the output voltage U A.

In der Darstellung gemäß 3A ist die vorangehend dargestellte Vollbrückenanordnung in der räumlichen Anordnung des magnetoresistiven Sensors gemäß dem herkömmlichen Stand der Technik angeordnet dargestellt. Die räumliche Überdeckung der im entgegengesetzten Wirkungssinn kombinierten Halbbrücken ist dabei mittels einer diagonal durch das jeweilige Halbbrückenelement verlaufenden Linie veranschaulicht. Der oberhalb dieser Sensoranordnung gezeigte Pfeil kennzeichnet die relative Bewegungsrichtung der Sensoranordnung gegenüber dem magnetischen Maßstab.In the illustration according to 3A For example, the full bridge arrangement shown above is shown arranged in the spatial arrangement of the magnetoresistive sensor according to the conventional art. The spatial overlap of the half-bridges combined in the opposite sense of action is illustrated by means of a line running diagonally through the respective half-bridge element. The arrow shown above this sensor arrangement indicates the relative direction of movement of the sensor arrangement relative to the magnetic scale.

Solche magnetoresistive Sensoren in Halbbrücken- und Vollbrückenanordnung sind beispielsweise aus der Veröffentlichung von Dipl.-Ing. Gerhard Hager "Magnetoresistive Sensoren messen Drehwinkel", Elektronik 12/93, Seiten 30 bis 34 insbesondere Seite 30, rechte Spalte, letzter Absatz ff. sowie in den Bildern 2 und 3 bekannt.Such Magnetoresistive sensors in half-bridge and full-bridge arrangement are for example from the publication by Dipl.-Ing. Gerhard Hager "Magnetoresistive Sensors measure rotation angle ", Electronics 12/93, pages 30 to 34 especially page 30, right Column, last paragraph ff. And in the pictures 2 and 3 known.

Zur Erzeugung des eingangs erwähnten Nullimpulses als Referenzsignal bei inkrementellen Weg- bzw. Winkelmeßsystemen, welche auf magnetoresistiven Sensoren basieren, wird auf einer Maßstabsverkörperung ein magnetischer Einzelpol aufgebracht. Dieser ist in der Darstellung der herkömmlichen Sensoranordnung nach 5 durch den vorspringenden Magnetpol an der Refererenzposition R gekennzeichnet. Dieser magnetische Einzelpol erzeugt neben seinem an ihm angrenzenden magnetischen Gegenpol über einen magnetoresistiven Sensor nach dem im vorangehenden beschriebenen herkömmlichen Aufbau eine in der Darstellung gemäß 4 gezeigte Vollwelle eines Sinussignales. Dieses Sinussignal ist als Nullimpuls jedoch nur bedingt tauglich.For generating the above-mentioned zero pulse as a reference signal in incremental Weg- or Winkelmeßsystemen, which on magne Based on resistive sensors, a magnetic single pole is applied on a scale. This is in the representation of the conventional sensor arrangement according to 5 characterized by the projecting magnetic pole at the reference position R. This magnetic single pole generates, in addition to its magnetic opposite pole adjoining it, via a magnetoresistive sensor according to the conventional structure described in the foregoing, in the illustration according to FIG 4 shown full wave of a sine wave signal. However, this sinusoidal signal is only partially suitable as a zero pulse.

Aus der Offenlegungsschrift EP 0 535 936 A2 ist ein Lesekopf zum Auslesen mittels magnetisierter Tinte aufgebrachter Zeichen bekannt. Es wird jedoch an keiner Stelle ein Verfahren zur Generierung eines Referenzsignals bei einem Weg- und/oder Winkelmesssystem offenbart.From the publication EP 0 535 936 A2 For example, a read head for reading by means of magnetized ink applied characters is known. However, at no point is disclosed a method for generating a reference signal in a displacement and / or angle measuring system.

Die DE 694 02 586 T2 offenbart einen Positionsdetektor. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung ist aber in der DE 694 02 586 T2 nur eine Halbbrückenanordnung offenbart. Somit ist der beschriebene Positionsdetektor vollkommen anders aufgebaut als bei der vorliegenden Erfindung.The DE 694 02 586 T2 discloses a position detector. In contrast to the present invention is but in the DE 694 02 586 T2 discloses only a half-bridge arrangement. Thus, the position detector described is constructed entirely differently than in the present invention.

Zum einen ist das Verhältnis von Nutzsignal zum Gesamtsignal geringer als 50 %. Das hat zur Folge, daß für die Auswertung des Nullimpulses prinzipiell weniger als die Hälfte des Ausgangssignals UA des magnetoresistiven Sensors zur Verfügung steht. Zum anderen ist das Ausgangssignal UA punktsymmetrisch zum Ursprung des Koordinatensystems und damit zur Referenzposition R. Dies erschwert eine exakte Auswertung der Referenzposition erheblich. Darüber hinaus ist eine symmetrische Positionierung des Referenzsignals zu den Ausgangssignalen eines inkrementellen Weg- bzw. Winkelmeßsystems bezüglich der Eindeutigkeit über der Drift von Parametern wie beispielsweise der Temperatur nicht möglich.First, the ratio of useful signal to the total signal is less than 50%. This has the consequence that in principle less than half of the output signal U A of the magnetoresistive sensor is available for the evaluation of the zero pulse. On the other hand, the output signal U A is point-symmetrical to the origin of the coordinate system and thus to the reference position R. This makes a precise evaluation of the reference position considerably more difficult. In addition, a symmetrical positioning of the reference signal to the output signals of an incremental angle or angle measuring system with respect to the uniqueness over the drift of parameters such as the temperature is not possible.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren sowie eine geeignete Sensoranordnung zur Generierung eines Referenzsignales zu schaffen, welche ein besseres Verhältnis von Nutzsignal zum Gesamtsignal des Referenzsignales ermöglichen und darüber hinaus eine einfachere und exaktere Auswertung der Referenzposition bzw. Nullmarke ermöglichen.task The present invention is therefore a method and a suitable sensor arrangement for generating a reference signal create a better ratio of useful signal to the overall signal enable the reference signal and above In addition, a simpler and more accurate evaluation of the reference position or allow zero mark.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs geschilderten Art gelöst, welches dadurch weitergebildet wird, daß durch Kombination zweier identischer Halbbrückenanordnungen, bei denen jeweils zwei identische Brückenwiderstände um die Basisbreite des Sensors in Maßstabsrichtung phasenverschoben sind, mit definierter geometrischer Phasenverschiebung in Maßstabsrichtung zu einer Vollbrückenanordnung eine Differenzbildung der beiden gleichen punktsymmetrischen Ausgangssignale der Halbbrückenanordnungen so vorgenommen wird, daß ein achsensymmetrisches Sensorausgangssignal UA der Vollbrückenanordnung resultiert.According to the present invention, this object is achieved by a method of the type described, which is further developed by combining two identical half-bridge arrangements, in which two identical bridge resistances are phase-shifted by the base width of the sensor in the scale direction, with a defined geometric phase shift in the scale direction to a full bridge arrangement, a difference of the two same point-symmetrical output signals of the half-bridge arrangements is made so that an axisymmetric sensor output signal U A of the full bridge arrangement results.

Daneben wird die Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung durch eine Sensoranordnung der eingangs geschilderten Art gelöst, welche dadurch weitergebildet ist, daß zwei identische Halbbrückenanordnungen, bei denen jeweils zwei identische Brückenwiderstände um die Basisbreite des Sensors in Maßstabsrichtung phasenverschoben sind, mit definierter geometrischer Phasenverschiebung in Maßstabsrichtung so zu einer Vollbrückenanordnung kombiniert sind, daß über eine Differenzbildung der beiden gleichen punktsymmetrischen Ausgangssignale der Halbbrückenanordnungen ein achsensymmetrisches Sensorausgangssignal UA der Vollbrückenanordnung resultiert.In addition, the object is achieved according to the present invention by a sensor arrangement of the type described, which is further developed in that two identical half-bridge arrangements, in which two identical bridge resistances are phase-shifted by the base width of the sensor in the scale direction, with defined geometric phase shift in the scale direction so are combined to form a full bridge arrangement, that results in a difference in the difference between the two same point-symmetrical output signals of the half-bridge arrays an axisymmetric sensor output signal U A of the full bridge arrangement.

Durch die Kombination zweier identischer Halbbrücken auf diese Weise zu einer Vollbrücke erhält man über die Differenzbildung der beiden gleichen punktsymmetrischen Ausgangssignale der Halbbrücken mit einem Verhältnis des Nutzsignales zum Gesamtsignal < 50 % ein achsensymmetrisches Ausgangssignal der Vollbrücke mit einem Verhältnis von Nutzsignal zu Gesamtsignal > 50 %. Außerdem kann durch Variation der Parameter wie Einzelpolbreite des magnetischen Maßstabs, Basisbreite und Phasenverschiebung des Sensors das Referenzsignal bezüglich des Verhältnisses von Nutzsignal zu Gesamtsignal ("Signalhöhe") und Eindeutigkeit gegenüber Ausgangssignalen eines inkrementellen Weg- bzw. Winkelmeßsystemes ("Signalbreite") optimiert werden.By the combination of two identical half-bridges in this way to one full bridge receives one over the difference of the two same point-symmetrical output signals the half bridges with a relationship of the useful signal to the total signal <50 % an axisymmetric output signal of the full bridge with a ratio of Useful signal to total signal> 50 %. In addition, can by varying the parameters such as single pole width of the magnetic scale, Base width and phase shift of the sensor the reference signal in terms of of the relationship from useful signal to total signal ("signal level") and uniqueness across from Output signals of an incremental path or angle measuring system ("Signal width") are optimized.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung wird die definierte geometrische Phasenverschiebung in Maßstabsrichtung nach der halben Basisbreite der Halbbrückenanordnung gewählt.In a first advantageous embodiment of the method according to the present invention Invention is the defined geometric phase shift in scale direction chosen according to the half base width of the half-bridge arrangement.

Ebenso entspricht nach einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung die definierte geometrische Phasenverschiebung in Maßstabsrichtung der halben Basisbreite der Halbbrückenanordnungen.As well corresponds to a first advantageous embodiment of the sensor arrangement according to the present Invention the defined geometric phase shift in the scale direction half the base width of the half-bridge arrangements.

Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens bzw. der Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Brückenwiderstände der Halbbrückenanordnungen senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung des magnetischen Maßstabs angeordnet.To a further advantageous embodiment of the method or the Sensor arrangement according to the present Invention are the bridge resistors of Half-bridge arrangements arranged perpendicular to the relative direction of movement of the magnetic scale.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens bzw. der Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Brückenwiderstände von einer oder beiden Halbbrückenanordnungen aus der senkrechten relativen Bewegungsrichtung des magnetischen Maßstabs herausgedreht angeordnet.In a further advantageous embodiment of the method or the Sensor arrangement according to the present Invention, the bridge resistances of one or both half-bridge arrangements from the vertical relative direction of movement of the magnetic scale arranged out of turn.

Auf diese Weise kann die geometrische Phasenverschiebung zwischen den beiden Halbbrücken verkleinert werden. Dies kann so geschehen, daß die elektrische Phasenverschiebung gleich bzw. optimal bleibt. Als weiterer Vorteil resultiert hieraus, daß sich im Falle einer Integration der Sensoranordnung in einen integrierten Schaltkreis die Typfläche und damit verbunden auch die Kosten des integrierten Schaltkreises durch Reduzierung der Dimension in relative Bewegungsrichtung des Maßstabs verkleinert werden kann.On this way, the geometric phase shift between the reduced two half bridges become. This can be done so that the electrical phase shift remains the same or optimal. As a further advantage results from this that is in the Case of integration of the sensor arrangement in an integrated Circuit the type area and associated with it the cost of the integrated circuit by reducing the dimension in the relative direction of movement of the scale can be downsized.

Weitere Vorteile und erfinderische Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines vorteilhaften Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung und in Verbindung mit den Figuren. Es zeigen:Further Advantages and inventive details will become apparent from the following Description of an advantageous embodiment of the present invention Invention and in conjunction with the figures. Show it:

1A Sensoranordnung zur Generierung eines Referenzsignals nach der vorliegenden Erfindung, 1A Sensor arrangement for generating a reference signal according to the present invention,

1B übersichtliche Blockdarstellung der elektrischen Verschaltung der Brückenwiderstände der Sensoranordnung aus 1A, 1B clear block diagram of the electrical interconnection of the bridge resistors of the sensor arrangement 1A .

2 resultierendes Ausgangssignal als Referenzsignal der Sensoranordnung aus 1A, 2 resulting output signal as a reference signal of the sensor arrangement 1A .

3A bekannte Sensoranordnung nach dem Stand der Technik, 3A known sensor arrangement according to the prior art,

3B elektrische Blockschaltung der bekannten Sensoranordnung, 3B electrical block circuit of the known sensor arrangement,

4 herkömmliches Ausgangssignal als Referenzsignal der bekannten Sensoranordnung gemäß 3A, 4 conventional output signal as a reference signal of the known sensor arrangement according to 3A .

5 Prinzipskizze des Einsatzes einer herkömmlichen Sensoranordnung bei inkrementellen Weg- bzw. Winkelmeßsystemen und 5 Schematic diagram of the use of a conventional sensor arrangement in incremental Weg- or Winkelmeßsystemen and

6 Ausgangssignal eines magnetoresistiven Sensors gemäß der Prinzipskizze nach 5. 6 Output signal of a magnetoresistive sensor according to the schematic diagram 5 ,

Die Darstellungen gemäß den 3A bis 6 wurden bereits eingangs anläßlich der Darstellung des bekannten Standes der Technik näher erläutert.The representations according to the 3A to 6 have already been explained in detail at the beginning on the occasion of the presentation of the known state of the art.

In der Darstellung gemäß der 1A ist eine Sensoranordnung bestehend aus zwei identischen Halbbrücken nach der Verschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. In der Darstellung gemäß 1B ist die elektrische Verschaltung der beiden genannten identischen Halbbrücken zur Veranschaulichung der elektrischen Funktion gegenüber der Darstellung nach 1A vereinfacht dargestellt. Dabei sind die beiden identischen Halbbrücken H1 und H2 bestehend aus zwei identischen Brückenwiderständen R11 und R12 bzw. R21 und R22 gezeigt. Die beiden Halbbrückenanordnungen H1 und H2 sind dabei in herkömmlicher Weise zu einer Vollbrückenanordnung verschaltet. Die Vollbrückenanordnung wird mit einer Betriebsspannung UB beaufschlagt (die Masse der Bezugsspannung ist dabei mit M gekennzeichnet). Das Sensorausgangssignal UA wird in herkömmlicher Weise in der Vollbrückenanordnung abgegriffen.In the illustration according to the 1A a sensor arrangement consisting of two identical half-bridges after the interconnection according to the present invention is shown. In the illustration according to 1B is the electrical interconnection of the two identical half-bridges for illustrating the electrical function with respect to the illustration 1A shown in simplified form. In this case, the two identical half bridges H1 and H2 are shown consisting of two identical bridge resistors R11 and R12 or R21 and R22. The two half-bridge arrangements H1 and H2 are connected in a conventional manner to form a full-bridge arrangement. The full bridge arrangement is acted upon by an operating voltage U B (the mass of the reference voltage is marked with M). The sensor output signal U A is tapped in a conventional manner in the full bridge arrangement.

Diese nach der Darstellung gemäß 1B elektrisch verschaltete Vollbrückenanordnung wird nun gemäß der Darstellung nach 1A in geometrischer Weise angeordnet. Dazu werden die zwei identischen Halbbrücken H1 und H2, bei denen jeweils zwei identische Brückenwiderstände R11 und R12 bzw. R21 und R22 um die Basisbreite des Sensors in Maßstabsrichtung phasenverschoben sind, mit definierter geometrischer Phasenverschiebung in Maßstabsrichtung zu der genannten Vollbrückenanordnung angeordnet. Die Maßstabsrichtung ist dabei durch einen oberhalb der Sensoranordnung gezeigten Pfeil veranschaulicht, welcher die Relativbewegung zwischen Sensoranordnung und magnetischem Maßstab veranschaulichen soll. Vorteilhafterweise ist die solchermaßen definierte geometrische Phasenverschiebung in Maßstabsrichtung nach der halben Basisbreite der Halbbrückenanordnungen H1 und H2 gewählt.These according to the illustration according to 1B electrically interconnected full bridge arrangement will now according to the illustration after 1A arranged in a geometric manner. For this purpose, the two identical half-bridges H1 and H2, in which two identical bridge resistors R11 and R12 or R21 and R22 are phase-shifted by the base width of the sensor in the scale direction, are arranged with a defined geometric phase shift in the direction of the scale to the said full-bridge arrangement. The scale direction is illustrated by an arrow shown above the sensor arrangement, which is intended to illustrate the relative movement between the sensor arrangement and the magnetic scale. Advantageously, the thus defined geometric phase shift in the scale direction is selected after half the base width of the half-bridge arrangements H1 and H2.

Auf diese Weise wird eine Differenzbildung der beiden gleichen punktsymmetrischen Ausgangssignale der Halbbrückenanordnungen – wie eingangs geschildert – mit einem Verhältnis des Nutzsignales zum Gesamtsignal < 50 % erreicht und man erhält ein achssymmetrisches Ausgangssignal UA der Vollbrückenanordnung mit einem Verhältnis von Nutzsignal zum Gesamtsignal > 50 %. Dieses achsensymmetrische Ausgangssignal UA der Sensoranordnung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Darstellung gemäß der 2 abgebildet. Daran wird das Verhältnis von Nutzsignal zu Gesamtsignal > 50 % deutlich. Ebenfalls erkennbar ist die Achsensymmetrie des Ausgangssignales, was eine wesentlich einfachere und exaktere Ermittlung der Nullmarke bzw. Referenzposition R ermöglicht. Dadurch kann durch Variation von Parametern wie Einzelpolbreite des Maßstabs, Basisbreite und Phasenverschiebung des magnetoresistiven Sensors das Referenzsignal bzw. Ausgangssignal UA bezüglich des Verhältnisses von Nutzsignal zum Gesamtsignal ("Signalhöhe") und Eindeutigkeit gegenüber den Signalen eines inkrementellen Weg- bzw. Winkelmeßsystems ("Signalbreite") optimiert werden.In this way, a difference of the two same point-symmetrical output signals of the half-bridge arrangements - as described above - achieved with a ratio of the useful signal to the total signal <50% and gives an axisymmetric output signal U A of the full bridge arrangement with a ratio of useful signal to the total signal> 50%. This axisymmetric output signal U A of the sensor arrangement according to the present invention is shown in the illustration according to 2 displayed. This shows the ratio of useful signal to total signal> 50%. Also recognizable is the axis symmetry of the output signal, which allows a much simpler and more accurate determination of the zero mark or reference position R. As a result, by varying parameters such as the pole width of the scale, the base width and the phase shift of the magnetoresistive sensor, the reference signal or output signal U A can be compared with respect to the ratio of Useful signal to the overall signal ("signal level") and uniqueness against the signals of an incremental path or angle measuring system ("signal width") can be optimized.

Anstelle von senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung des Maßstabs ausgerichteten Widerstandsstrukturen R11 bis R22, wie sie in der Darstellung gemäß 1A angenommen sind, kann alternativ die Widerstandsstruktur von einer oder von beiden Halbbrücken H1 und H2 in der Sensorebene aus der Senkrechten herausgedreht werden und gleichzeitig so die geometrische Phasenverschiebung zwischen den beiden Halbbrücken H1 und H2 verkleinert werden. Dadurch wird auch erreicht, daß die elektrische Phasenverschiebung gleich bzw. optimal bleibt.Instead of oriented perpendicular to the relative direction of movement of the scale resistor structures R11 to R22, as shown in the illustration 1A Alternatively, the resistance structure of one or both half-bridges H1 and H2 in the sensor plane can be turned out of the vertical, and at the same time the geometrical phase shift between the two half-bridges H1 and H2 can be reduced. This also ensures that the electrical phase shift remains the same or optimal.

Claims (8)

Verfahren zur Generierung eines Referenzsignals bei einem Weg- und/oder Winkelmesssystem mit einem magnetoresistiven Sensor (1) in Vollbrückenanordnung und einem translatorischen oder rotatorischen magnetischen Maßstab (2), wobei an einer Referenzposition (R) der Maßstabsverkörperung ein magnetischer Einzelpol aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch Kombination zweier identischer Halbbrückenanordnungen (H1, H2), bei denen jeweils zwei identische Brückenwiderstände (R11, R12 und R21, R22) um die Basisbreite (4) des Sensors in Maßstabsrichtung phasenverschoben sind, mit definierter geometrischer Phasenverschiebung in Maßstabsrichtung zu einer Vollbrückenanordnung eine Differenzbildung der beiden gleichen punktsymmetrischen Ausgangssignale der Halbbrückenanordnungen (H1, H2) so vorgenommen wird, daß ein achsensymmetrisches Sensorausgangssignal (UA) der Vollbrückenanordnung resultiert.Method for generating a reference signal in a displacement and / or angle measuring system with a magnetoresistive sensor ( 1 ) in full-bridge arrangement and a translatory or rotary magnetic scale ( 2 ), wherein at a reference position (R) of the scale embodiment, a magnetic single pole is applied, characterized in that by combining two identical half-bridge arrangements (H1, H2), in which two identical bridge resistors (R11, R12 and R21, R22) to the base width ( 4 ) of the sensor are phase-shifted in the scale direction, with a defined geometric phase shift in the scale direction to a full bridge arrangement, a difference of the two same point-symmetrical output signals of the half-bridge assemblies (H1, H2) is made so that an axisymmetric sensor output signal (U A ) of the full bridge arrangement results. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die definierte geometrische Phasenverschiebung in Maßstabsrichtung nach der halben Basisbreite (4) der Halbbrückenanordnungen (H1, H2) gewählt wird.Method according to Claim 1, characterized in that the defined geometric phase shift in the direction of the scale after half the base width ( 4 ) of the half-bridge arrangements (H1, H2) is selected. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenwiderstände (R11, R12 und R21, R22) der Halbbrückenanordnungen (H1, H2) senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung des magnetischen Maßstabs (2) angeordnet werden.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the bridge resistances (R11, R12 and R21, R22) of the half-bridge arrangements (H1, H2) perpendicular to the relative direction of movement of the magnetic scale ( 2 ) to be ordered. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenwiderstände (R11, R12 und R21, R22) von einer oder beiden Halbbrückenanordnungen (H1, H2) aus der Senkrechten zur relativen Bewegungsrichtung des magnetischen Maßstabs (2) herausgedreht angeordnet werden.Method according to Claim 1 or 2, characterized in that the bridge resistors (R11, R12 and R21, R22) of one or both half-bridge arrangements (H1, H2) are oriented perpendicular to the relative direction of movement of the magnetic scale ( 2 ) are turned out. Weg- und/oder Winkelmesssystem mit einer Sensoranordnung zur Generierung eines Referenzsignals mit einem magnetoresistiven Sensor (1) in Vollbrückenanordnung und einem translatorischen oder rotatorischen magnetischen Maßstab (2), wobei an einer Referenzposition (R) der Maßstabsverkörperung ein magnetischer Einzelpol aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei identische Halbbrückenanordnungen (H1, H2), bei denen jeweils zwei identische Brückenwiderstände (R11, R12 und R21, R22) um die Basisbreite (4) des Sensors in Maßstabsrichtung phasenverschoben sind, mit definierter geometrischer Phasenverschiebung in Maßstabsrichtung so zu einer Vollbrückenanordnung kombiniert sind, daß über eine Differenzbildung der beiden gleichen punktsymmetrischen Ausgangssignale der Halbbrückenanordnungen (H1, H2) ein achsensymmetrisches Sensorausgangssignal (UA) der Vollbrückenanordnung resultiert.Displacement and / or angle measuring system with a sensor arrangement for generating a reference signal with a magnetoresistive sensor ( 1 ) in full-bridge arrangement and a translatory or rotary magnetic scale ( 2 ), wherein a magnetic single pole is applied to a reference position (R) of the scale embodiment, characterized in that two identical half-bridge arrangements (H1, H2), in each case two identical bridge resistors (R11, R12 and R21, R22) around the base width ( 4 ) of the sensor are phase-shifted in the scale direction, combined with a defined geometric phase shift in the scale direction to a full bridge arrangement that results in a difference between the two same point-symmetric output signals of the half-bridge assemblies (H1, H2) an axisymmetric sensor output signal (U A ) of the full bridge arrangement. Weg- und/oder Winkelmesssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die definierte geometrische Phasenverschiebung in Maßstabsrichtung der halben Basisbreite (4) der Halbbrückenanordnungen (H1, H2) entspricht.Displacement and / or angle measuring system according to claim 5, characterized in that the defined geometric phase shift in the scale direction of half the base width ( 4 ) corresponds to the half-bridge arrangements (H1, H2). Weg- und/oder Winkelmesssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenwiderstände (R11, R12 und R21, R22) der Halbbrückenanordnungen (H1, H2) senkrecht zur relativen Bewegungsrichtung des magnetischen Maßstabs (2) angeordnet sind.Displacement and / or angle measuring system according to claim 5 or 6, characterized in that the bridge resistances (R11, R12 and R21, R22) of the half-bridge arrangements (H1, H2) perpendicular to the relative direction of movement of the magnetic scale ( 2 ) are arranged. Weg- und/oder Winkelmesssystem nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenwiderstände (R11, R12 und R21, R22) von einer oder beiden Halbbrückenanordnungen (H1, H2) aus der Senkrechten zur relativen Bewegungsrichtung des magnetischen Maßstabs (2) herausgedreht angeordnet sind.Displacement and / or angle measuring system according to claim 5 or 6, characterized in that the bridge resistors (R11, R12 and R21, R22) of one or both half-bridge arrangements (H1, H2) from the perpendicular to the relative direction of movement of the magnetic scale ( 2 ) are arranged out of turn.
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