DE20210548U1 - Circuit for determining the position of a seat in a motor vehicle has a bridge circuit for varying a bridge voltage with the position of an adjusting device along an adjustment path. - Google Patents

Circuit for determining the position of a seat in a motor vehicle has a bridge circuit for varying a bridge voltage with the position of an adjusting device along an adjustment path.

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Abstract

Outputs for a bridge circuit connect to a differential amplifier that has an analog amplifying stage and a digital differentiator. A magnetic rod (10) with north (N) and south (S) poles is magnetized parallel to its cross section and crosswise to its axis. A magnetizing section is used for determining positions.

Description

&igr; i.i.. &igr;&igr; i.i.. &igr;

Brose Fahrzeugteile GmbH & Co.
Kommanditgesellschaft, Coburg
Ketschendorfer Straße 38 - 50
Brose Vehicle Parts GmbH & Co.
Limited partnership, Coburg
Ketschendorfer Straße 38 - 50

D-96450 CoburgD-96450 Coburg

BRO1110BRO1110

Schaltung zur Bestimmung der Position einer Verstelleinrichtung in einemCircuit for determining the position of an adjustment device in a KraftfahrzeugMotor vehicle BeschreibungDescription

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Bestimmung der Position einer Verstelleinrichtung in einem Kraftfahrzeug.The invention relates to a circuit for determining the position of an adjusting device in a motor vehicle.

Im Automotivbereich gelangt die Meßtechnik zu immer größerer Bedeutung. Sie ist eine wesentliche Voraussetzung, komplexer werdende Prozesse zu beherrschen. So legen viele Kunden zunehmend größeren Wert auf Komfort im Automobil. Um diesen Komfort zu erlangen, werden unter anderem elektrische Verstellmöglichkeiten mit Memory-Funktion am Sitz verlangt. Die Bedienung kann dabei noch weiter vereinfacht werden, wenn es möglich wird, gewählte Einstellungen abzuspeichern und bei Bedarf wieder anzufahren oder auch das Einsteigen durch entsprechendes automatisches Verfahren des Sitzes zu erleichtern (Easy Entry).In the automotive sector, measurement technology is becoming increasingly important. It is an essential prerequisite for mastering increasingly complex processes. Many customers are placing increasing importance on comfort in their cars. In order to achieve this level of comfort, electrical adjustment options with a memory function on the seat are required, among other things. Operation can be made even easier if it becomes possible to save selected settings and to start again when required, or to make getting in easier by automatically moving the seat (Easy Entry).

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Für diese Positionsbestimmung ist es bekannt, einen Hallgeber zu verwenden, der im Elektromotor enthalten ist. Dieses Meßverfahren hat einen entscheidenden Nachteil, da nur Inkremente gezählt werden. So muß bei der ersten Inbetriebnahme ein Referenzlauf stattfinden, bei dem die beiden mechanischen Anschläge eingelernt und somit dessen Zählerstände gespeichert werden. Das hat zur Folge, daß die mechanischen Anschläge für diese Belastungen ausgelegt sein müssen.For this position determination, it is known to use a Hall sensor that is contained in the electric motor. This measuring method has a significant disadvantage, since only increments are counted. When the system is first put into operation, a reference run must be carried out in which the two mechanical stops are taught in and their counter readings are saved. This means that the mechanical stops must be designed for these loads.

Wird nun der Sitz verfahren, ändert sich entsprechend der Bewegungsrichtung der Zählerstand. Der Kunde fährt seinen Sitz in eine für ihn angenehme Position und speichert den Zählerstand dieser Position ab. Im fehlerfreien Ablauf werden beim manuellen Verfahren des Sitzes, das heißt über die Bedienung der Sitzpositionstasten oder beim Verfahren über die Memory-Tasten, die Ist-Zählerstände verändert und beim Anhalten des Sitzes gespeichert. Auch ein ständiges Abspeichern der Ist-Zählerstände ist möglich; zu beachten ist jedoch die begrenzte Anzahl an Lese- und Schreibzyklen der Speicherbausteine.If the seat is now moved, the counter reading changes according to the direction of movement. The customer moves his seat to a position that is comfortable for him and saves the counter reading for this position. If everything goes smoothly, the actual counter readings are changed when the seat is moved manually, i.e. by using the seat position buttons or by using the memory buttons, and are saved when the seat is stopped. It is also possible to constantly save the actual counter readings; however, the limited number of read and write cycles of the memory modules must be taken into account.

Tritt beim Verfahren des Sitzes ein Fehler auf, z.B. eine Unterbrechung der Stromversorgung oder auch der kurzzeitige Ausfall des Einchipmikrorechners im Sitzsteuergerät, so kann der aktuelle Ist-Zählerstand nicht mehr abgespeichert werden. Das hat zur Folge, daß der Sitz sich mechanisch an einer anderen Position befindet, als der abgespeicherte Zählerstand angibt. Durch diese Abweichung können die gespeicherten Memory-Positionen nicht mehr exakt angefahren werden und es kann vorkommen, daß der Sitz wieder an den mechanischen Anschlag bewegt wird. Dieser Anschlag kann dadurch auf Dauer geschädigt werden.If an error occurs when moving the seat, e.g. an interruption in the power supply or a brief failure of the single-chip microcomputer in the seat control unit, the current actual counter reading can no longer be saved. This means that the seat is mechanically in a different position than the saved counter reading indicates. Due to this deviation, the saved memory positions can no longer be reached precisely and it can happen that the seat is moved back to the mechanical stop. This stop can be permanently damaged as a result.

Da herkömmlicherweise aus Kostengründen nur mit einem Hallgeber gearbeitet wird, ist es nicht möglich, die Drehrichtung des Motors zu detektieren. Der Ist-Zählerstand im Sitzsteuergerät muß deshalb über aufwendige Algorithmen berechnet werden.Since traditionally only a Hall sensor is used for cost reasons, it is not possible to detect the direction of rotation of the motor. The actual counter reading in the seat control unit must therefore be calculated using complex algorithms.

Neben Komfort spielt die Sicherheit eine übergeordnete Rolle. So ist es denkbar, in Abhängigkeit von der Sitzposition die Höhe der Kopfstütze anzupassen oder das Auslösen des oder der Airbags zu steuern. Einen weiteren Sicherheitsaspekt stellt der Einklemmschutz dar, der mit herkömmlichen Systemen noch nicht verwirklicht werden konnte.In addition to comfort, safety plays a major role. It is conceivable to adjust the height of the headrest depending on the seating position or to control the deployment of the airbag(s). Another safety aspect is the anti-pinch protection, which has not yet been possible with conventional systems.

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In Sitzen, die nur per Hand mechanisch verstellt werden, sind derzeit keine elektronischen Baugruppen zur Positionsbestimmung vorhanden. Auch wenn aus Platzgründen kein mechanischer Antrieb untergebracht werden konnte, aber aus Kostengründen nur ein elektrischer Antrieb ohne Hallgeber und Sitzsteuergerät zur manuellen Verstellung Verwendung findet, können dann diese sicherheitsrelevanten Einstellungen nicht automatisch ablaufen, da die Position nicht ermittelt werden kann.In seats that can only be adjusted mechanically by hand, there are currently no electronic components for determining the position. Even if a mechanical drive could not be accommodated for reasons of space, but only an electric drive without a Hall sensor and seat control unit is used for manual adjustment for cost reasons, these safety-relevant settings cannot be carried out automatically because the position cannot be determined.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine einfache Schaltung zu schaffen, die auch eine absolute Positionsbestimmung ermöglicht.An object of the present invention is to provide a simple circuit which also enables absolute position determination.

Diese Aufgabe wird durch die in dem unabhängigen Anspruch angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved by the invention specified in the independent claim. Advantageous embodiments can be found in the subclaims.

Erfindungsgemäß ist eine Schaltung geschaffen zur Bestimmung der Position einer Verstelleinrichtung in einem Kraftfahrzeug, mit: einer Brückenschaltung, wobei die Brückenspannung abhängig von der Position der Verstelleinrichtung entlang eines Verstellweges variiert, wobei die Ausgänge der Brückenschaltung mit einem Differenzverstärker verbunden sind, der eine analoge Verstärkungsstufe und einen digitalen Differenzierer aufweist.According to the invention, a circuit is created for determining the position of an adjusting device in a motor vehicle, comprising: a bridge circuit, wherein the bridge voltage varies depending on the position of the adjusting device along an adjustment path, wherein the outputs of the bridge circuit are connected to a differential amplifier which has an analogue amplification stage and a digital differentiator.

Ein Vorteil dieser Schaltung ist, dass keine analoge Referenzspannung für die Messwerterfassung benötigt wird.An advantage of this circuit is that no analog reference voltage is required for the measured value acquisition.

Insbesondere kann die Schaltung mittels Anwendung eines magnetoresistiven Sensors eine absolute Längenmessung durchführen. Demnach wird die Sitzposition absolut bestimmt, so dass auf Referenzfahrten verzichtet werden kann. Die mechanischen Anschläge des Sitzes könnten somit theoretisch ganz entfallen. Da diese Meßeinrichtung direkt am Sitz angebracht wird, können außerdem Positionsfehler infolge wechselnder Gewichtsbelastung des Sitzes vermieden werden.In particular, the circuit can perform an absolute length measurement using a magnetoresistive sensor. This means that the seat position is determined absolutely, so that reference runs are not necessary. The mechanical stops on the seat could therefore theoretically be eliminated entirely. Since this measuring device is attached directly to the seat, positioning errors due to changing weight loads on the seat can also be avoided.

Mit Hilfe des absoluten Meßverfahrens mittels magnetoresistiver Sensoren ist es möglich, eine Position ohne vorheriges Einlernen von Referenzpunkten zu bestimmen. Dazu ist es notwendig, die Maßverkörperung (Magnetstab) mit dem auszumessenden Objekt in Einklang zu bringen. Der Sensor als Meßwertaufnehmer und dieWith the help of the absolute measuring method using magnetoresistive sensors, it is possible to determine a position without prior teaching of reference points. To do this, it is necessary to align the measuring element (magnetic rod) with the object to be measured. The sensor as a measuring value pickup and the

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angeschlossene Elektronik sowie die Software, die die notwendigen Berechnungen vornimmt, müssen auf die Meßaufgabe abgestimmt sein. Natürlich sind alle an der Messung beteiligten Baugruppen in entsprechender Toleranz zu fertigen und einzusetzen, um die Position mit der gewünschten Auflösung und Wiederholgenauigkeit darzustellen.The connected electronics and the software that performs the necessary calculations must be tailored to the measuring task. Of course, all components involved in the measurement must be manufactured and used within the appropriate tolerance in order to display the position with the desired resolution and repeatability.

Vorzugsweise ist der digitale Differenzierer in einem Mikrocontroller integriert, der einen oder mehrere Analog-Digital-Wandler zur Wandlung der Ausgangssignale der Brückenschaltung aufweist. Der Mikrocontroller kann zur Berechnung der Position der Verstelleinrichtung aus den überlagerten Spannungen ausgebildet sein, wobei die Brückenschaltung als Spannungsteiler wirkt. Dadurch wird das Problem gelöst, dass Brückenelemente in der Produktion nicht symmetrisch hergestellt werden und dadurch Offset-Probleme entstehen, d.h. die Ausgangsspannungen nicht symmetrisch zur halben Betriebsspannung Ub sind.Preferably, the digital differentiator is integrated in a microcontroller which has one or more analog-digital converters for converting the output signals of the bridge circuit. The microcontroller can be designed to calculate the position of the adjustment device from the superimposed voltages, with the bridge circuit acting as a voltage divider. This solves the problem that bridge elements are not manufactured symmetrically in production and this causes offset problems, ie the output voltages are not symmetrical to half the operating voltage U b .

Der Mikrocontroller kann zur Bestimmung und Kompensation der Offsetspannungen der Operationsverstärker, der Brückenschaltung und/oder der Widerstände zur Verstärkung ausgebildet sein. Zur Kompensation der Offsetspannungen kann der Mikrocontroller zyklisch einen Referenzwert bestimmen. Dadurch können Temperatureinflüsse, die die Offsetspannungen beeinflussen, ausgeglichen werden. Dies wird durch die Errechnung eines Mittelwertes eines oder mehrerer Brückenzweige erreicht. Eine beispielhafte Formel hierfür istThe microcontroller can be designed to determine and compensate the offset voltages of the operational amplifiers, the bridge circuit and/or the resistors for amplification. To compensate for the offset voltages, the microcontroller can cyclically determine a reference value. This allows temperature influences that affect the offset voltages to be compensated. This is achieved by calculating an average value of one or more bridge branches. An example formula for this is

Uref=(Umax-Umin)/2 + Umin
25
U ref =(U max -U min )/2 + U min
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Voraussetzung dafür ist, dass Umax und Umin (wiederholt) erreicht werden.The prerequisite for this is that U max and U min are (repeatedly) reached.

Alternativ kann auch für jeden Brückenzweig eine eigene Refernzspannung (Uref) ermittelt werden.
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Alternatively, a separate reference voltage (U ref ) can be determined for each bridge branch.
30

Weiterhin kann der Mikrocontroller zur Ausführung einer Kontrollfunktion zur Überwachung der Brückenschaltung und der Operationsverstärker ausgebildet sein, und zur Berechnung der Position der Verstelleinrichtung anhand der berechneten Offsetspannungen und einem Signal der Brückenschaltung. Dadurch wird eine höhereFurthermore, the microcontroller can be designed to perform a control function for monitoring the bridge circuit and the operational amplifiers, and to calculate the position of the adjustment device based on the calculated offset voltages and a signal from the bridge circuit. This enables a higher

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Verfügbarkeit der Positionsbestimmung auch bei einem Ausfall von Teilsystemen gewährleistet.Availability of positioning is guaranteed even in the event of subsystems failure.

FigurenbeschreibungCharacter description

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles mit Bezug auf die Zeichnungen erläutert, und es zeigen:The invention will now be explained using an embodiment with reference to the drawings, in which:

Figur 1 einen Querschnitt durch einen Magnetstab;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht des Magnetstabes aus Figur 1;
Figure 1 shows a cross section through a magnetic bar;
Figure 2 is a perspective view of the magnetic rod of Figure 1;

Figur 3 einen Zusammenhang zwischen mechanischer und berechneter Position einer Sitzverstellung mit dem Magnetstab aus Figur 1;Figure 3 shows a relationship between mechanical and calculated position of a seat adjustment with the magnetic rod from Figure 1;

Figur 4 einen Zusammenhang zwischen magnetischer Feldstärke und Widerstand eines magnetoresistiven Sensors;Figure 4 shows a relationship between magnetic field strength and resistance of a magnetoresistive sensor;

Figur 5 einen magnetoresistiven Sensor mit Barber-Pol-Struktur;Figure 5 shows a magnetoresistive sensor with Barber pole structure;

Figur 6 eine Rotation der Magnetisierung durch ein externes Magnetfeld des magnetoresistiven Sensors aus Figur 5;Figure 6 shows a rotation of the magnetization by an external magnetic field of the magnetoresistive sensor of Figure 5;

Figur 7 die Winkel eines Stromes und der Magnetisierung im magnetoresistivenFigure 7 the angles of a current and the magnetization in the magnetoresistive

Sensor aus Figur 5;
25
Sensor from Figure 5;
25

Figur 8 schematisch einen magnetoresistiven Sensor ohne Barber-Pole;Figure 8 shows schematically a magnetoresistive sensor without Barber poles;

Figur 9 schematisch einen magnetoresistiven Sensor mit Barber-Polen;
Figur 10 den Prinzipaufbau eines Winkelsensors;
Figure 9 shows schematically a magnetoresistive sensor with Barber poles;
Figure 10 shows the basic structure of an angle sensor;

Figur 11 den theoretischen Signalverlauf der Brückenspannungen eines magnetoresistiven Sensors;Figure 11 shows the theoretical signal curve of the bridge voltages of a magnetoresistive sensor;

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Figur 12 den realen Signalverlauf der Brückenspannungen eines magnetoresistiven Sensors;Figure 12 shows the real signal curve of the bridge voltages of a magnetoresistive sensor;

Figur 13 gemessene Brückenspannungen eines magnetoresistiven Sensors zueinander aufgetragen;Figure 13 shows measured bridge voltages of a magnetoresistive sensor plotted against each other;

Figur 14 das Schaltbild einer Verstärkerschaltung für den magnetoresistiven Sensor;Figure 14 shows the circuit diagram of an amplifier circuit for the magnetoresistive sensor;

Figur 14a das Schaltbild der Schaltung aus Figur 14 mit angeschlossenen MikroController und Verstellmotor;Figure 14a shows the circuit diagram of Figure 14 with connected microcontroller and adjustment motor;

Figur 15 eine direkte Auswertung der Brückenspannungen;
Figur 16 eine Meßbrücke und deren Spannungen;
Figure 15 a direct evaluation of the bridge voltages;
Figure 16 a measuring bridge and its voltages;

Figur 17 den prinzipiellen Aufbau eines Differenzverstärkers mit einem Operationsverstärker (OPV);Figure 17 shows the basic structure of a differential amplifier with an operational amplifier (OPA);

Figur 18 die Richtung der Ströme im Brückenzweig;
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Figure 18 the direction of the currents in the bridge branch;
20

Figur 19 einen Kanal des Meßverstärkers (Pspice-Simulation);Figure 19 shows a channel of the measuring amplifier (Pspice simulation);

Figur 20 die Spannungen des Verstärkers bei einer Verstärkung V = 25,5;
Figur 21 die Spannungen des Verstärkers bei einer Verstärkung V = 56,4;
Figur 22 die Spannungen des Verstärkers bei einer Verstärkung V = 71;
Figure 20 shows the voltages of the amplifier at a gain V = 25.5;
Figure 21 the voltages of the amplifier at a gain V = 56.4;
Figure 22 the voltages of the amplifier at a gain V = 71;

Figur 23 zwei Brückensignale mit Offset;
30
Figure 23 two bridge signals with offset;
30

Figur 24 ideale Signale zueinander aufgetragen, mit Offset;Figure 24 ideal signals plotted against each other, with offset;

Figur 25 Winkelfehler verursacht durch einen Offset der Signale bei einem idealenFigure 25 Angle error caused by an offset of the signals in an ideal

Signalverlauf; und
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signal curve; and
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Figur 26 die Zuordnung der Quadranten.Figure 26 shows the allocation of the quadrants.

Das MeßprinzipThe measuring principle

Figur 1 stellt den Querschnitt eines als Maßverkörperung dienenden Stabes 10 aus kunststoffgebundenem Ferrit dar. Dieser ist parallel zum Querschnitt, also quer zu seiner Achse, magnetisiert.Figure 1 shows the cross-section of a rod 10 made of plastic-bonded ferrite which serves as a measuring embodiment. This rod is magnetized parallel to the cross-section, i.e. transverse to its axis.

Figur 2 stellt eine perpektivische Ansicht des Magnetstabes 10 dar. Der Vektor 21 der Magnetisierung dreht sich über eine gewünschte Länge längs der Stabachse. Die Pfeile 20 bezeichnen die Magnetisierungsrichtung.Figure 2 shows a perspective view of the magnetic rod 10. The vector 21 of magnetization rotates over a desired length along the rod axis. The arrows 20 indicate the direction of magnetization.

Ebenfalls dargestellt ist ein Sensor 22 zur Erfassung des Magnetfeldes. Der Sensor 22 bewegt sich in der Nähe des Magnetfeldes in axialer Richtung. Je nach axialer Position stellt sich ein bestimmter Vektor des Magnetfeldes zum Sensor 22 ein.Also shown is a sensor 22 for detecting the magnetic field. The sensor 22 moves in the axial direction near the magnetic field. Depending on the axial position, a certain vector of the magnetic field is established towards the sensor 22.

Der sich je nach Position des Sensors 22 zum Magnetsstab einstellende Magnetfeldvektor zeigt unterschiedliche Wirkung auf den Sensor 22, was eine Widerstandsänderung in den Brückenwiderständen des Sensors 22 zur Folge hat, wie nachfolgend beschrieben.The magnetic field vector which is established depending on the position of the sensor 22 relative to the magnetic rod has a different effect on the sensor 22, which results in a resistance change in the bridge resistors of the sensor 22, as described below.

Wichtig für die Berechnung der Position ist der Zusammenhang zwischen der Länge der Magnetisierung und der Länge des zu messenden Weges. Weiterhin muß der Abstand zwischen Beginn der Magnetisierung und der Referenzposition bekannt sein. Diese Zusammenhänge sind entweder einmalig im zusammengebauten Zustand zu ermitteln, oder durch entsprechende Längenangaben an den Lieferanten ist die Länge und Lage der Maßverkörperung auf ihren zukünftigen Einsatz abzustimmen. Bleiben Längen und Einbaupositionen innerhalb eines Toleranzbereiches und sind die Offsets der Brückenspannungen des magnetoresistiven Sensors 22 bekannt (siehe unten), müssen keine weiteren Messungen zum Abgleich erfolgen.The relationship between the length of the magnetization and the length of the path to be measured is important for calculating the position. The distance between the start of the magnetization and the reference position must also be known. These relationships must either be determined once in the assembled state, or the length and position of the measuring scale must be adjusted to its future use by providing the supplier with the appropriate length information. If the lengths and installation positions remain within a tolerance range and the offsets of the bridge voltages of the magnetoresistive sensor 22 are known (see below), no further measurements are required for adjustment.

Der Sensor 22 erfaßt den Winkel des Magnetfeldes und gibt zwei Spannungen aus. Diese werden verstärkt und zu digitalen Werten gewandelt. Aus den beiden Werten wird dann die Position berechnet. Diese Position ist immer absolut zur Maßverkörperung zu sehen.The sensor 22 detects the angle of the magnetic field and outputs two voltages. These are amplified and converted to digital values. The position is then calculated from the two values. This position is always absolute to the measuring embodiment.

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Bei diesem Meßverfahren werden keine Inkremente gezählt. Die Position wird nicht aus der Addition oder Subtraktion von Inkrementen berechnet. Sie wird aus zwei, vom Sensor generierten Spannungen, die absolut mit der Position des Sensors zur Maßverkörperung in Zusammenhang stehen, berechnet. Die Maßverkörperung trägt in diesem Fall die Position durch die Drehung des Magnetfeldes als Absolutwert. Da die Widerstandsänderung im Sensor mit dem doppelten Winkel des Magnetfeldes einher geht, muß der Magnetstab über seine Länge eine Magnetfelddrehung von lediglich 180° aufweisen.In this measuring method, no increments are counted. The position is not calculated from the addition or subtraction of increments. It is calculated from two voltages generated by the sensor, which are absolutely related to the position of the sensor in relation to the measuring body. In this case, the measuring body carries the position as an absolute value due to the rotation of the magnetic field. Since the change in resistance in the sensor is accompanied by twice the angle of the magnetic field, the magnetic rod only needs to have a magnetic field rotation of 180° over its length.

Figur 3 zeigt den Zusammenhang zwischen mechanischer und berechneter Position. Wie aus der Darstellung zu erkennen ist, kann die Maßverkörperung länger als der Verstellweg sein. Für eine optimale Auflösung der Position sollten jedoch beide die gleiche Länge haben. Würde die Maßverkörperung für einen kürzeren Verstellweg ausgelegt werden, so könnte die Position nur in diesem kürzeren Bereich absolut bestimmt werden. Nur in einem Signalbereich des magnetoresistiven Sensors von 0° bis 360°, also von 0° bis 180° Magnetfelddrehung im Magnetstab, kann die Position absolut bestimmt werden.Figure 3 shows the relationship between mechanical and calculated position. As can be seen from the illustration, the measuring embodiment can be longer than the adjustment path. However, for optimum position resolution, both should have the same length. If the measuring embodiment were designed for a shorter adjustment path, the position could only be determined absolutely in this shorter range. The position can only be determined absolutely in a signal range of the magnetoresistive sensor from 0° to 360°, i.e. from 0° to 180° magnetic field rotation in the magnetic rod.

Der Magnetstab wird fertigungstechnisch über seine gesamte mechanische Länge magnetisiert. Für die Positionsermittlung wird nur der benötigte Magnetisierungsabschnitt verwendet. Umfaßt dieser Abschnitt einen Drehwinkel des Magnetfeldes kleiner als 180°, ist in jedem Fall eine eindeutige Positionierung möglich. Der Wertebereich des berechneten Arkustangens erreicht hierbei allerdings keine 360°. Wird der Bereich ganz ausgenutzt, in diesem Fall 0° bis 180°, kann ebenfalls die Position eindeutig bestimmt werden. Ist innerhalb des Verstellwegs der Drehwinkel der Magnetisierung größer als 180°, existieren über dem ganzen Bereich mindestens zwei mechanische Positionen für ein und dieselbe aus den Sensorspannungen berechneten Position. In diesem Fall sind Abschnitte der 4 Quadranten, die die Sinus- und Kosinusspannung des Sensors bilden, mehrfach vorhanden.The magnetic rod is magnetized over its entire mechanical length during production. Only the required magnetization section is used to determine the position. If this section includes a rotation angle of the magnetic field of less than 180°, clear positioning is possible in any case. However, the value range of the calculated arctangent does not reach 360°. If the range is fully utilized, in this case 0° to 180°, the position can also be determined clearly. If the rotation angle of the magnetization is greater than 180° within the adjustment range, there are at least two mechanical positions over the entire range for one and the same position calculated from the sensor voltages. In this case, sections of the 4 quadrants that form the sine and cosine voltages of the sensor are present multiple times.

Zur genauen Positionsbestimmung sollte demzufolge nur der Winkelbereich von max. 180° im Magnetstab für den vorgesehenen Verstellweg genutzt werden. Über diese Skalierung kann jedem Winkel eine Position zugeordnet werden.To determine the exact position, only the angle range of max. 180° in the magnetic rod should be used for the intended adjustment path. This scaling can be used to assign a position to each angle.

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Die nachfolgende Berechnung beruht auf das Zurückführen der eingelesenen Spannungen, die in einem beliebigen Quadranten liegen können, auf den ersten Quadranten. Da die Tangens-Funktion eine periodische Funktion ist, besteht diese Möglichkeit. Treten nun periodische Fehler auf, können diese im ersten Quadranten korrigiert und anschließend die Position auf den wirklichen Quadranten umgerechnet werden. Diese Zusammenhänge werden nachfolgend noch erläutert.The following calculation is based on returning the read-in voltages, which can be in any quadrant, to the first quadrant. This is possible because the tangent function is a periodic function. If periodic errors occur, they can be corrected in the first quadrant and the position can then be converted to the actual quadrant. These relationships are explained below.

Herstellung und Funktionsweise des SensorsManufacturing and functionality of the sensor

Magnetoresistive Sensoren werden mit modernsten mikrotechnischen Herstellungsverfahren für Mikrochips hergestellt. Sie beruhen auf dem anisotropen magnetoresistiven Effekt. Dieser Effekt tritt in bestimmten Klassen von ferromagnetischen Materialien, wie Permalloy, auf. Permalloy wird als dünne Schicht im Magnetfeld abgeschieden und in Streifenform strukturiert. Es entstehen Leiterstreifen mit einer im Prozeß in Leiterlängsrichtung orientierten, voreingestellten magnetischen Anisotrppie.Magnetoresistive sensors are manufactured using the latest microtechnical manufacturing processes for microchips. They are based on the anisotropic magnetoresistive effect. This effect occurs in certain classes of ferromagnetic materials, such as permalloy. Permalloy is deposited as a thin layer in a magnetic field and structured in strip form. Conductor strips are created with a preset magnetic anisotropy oriented in the longitudinal direction of the conductor during the process.

Im feldfreien Zustand bzw. bei parallel verlaufender Magnetisierungs- und Stromrichtung zeigt dieser Leiter einen maximalen Widerstand, welcher beim Anlegen eines minimalen aber ausreichend großen, äußeren Magnetfeldes sinkt. Der geringste Widerstand ist erreicht, wenn die Magnetisierung senkrecht zur Stromrichtung zeigt. Die maximale Widerstandsänderung beträgt einige Prozent des Gesamtwiderstandes. Die Änderung des Widerstandes wird durch die magnetische Feldstärke H und nicht durch die magnetische Flußdichte B bestimmt. Der Sensor arbeitet im Sättigungsbetrieb oberhalb der Sättigungsfeldstärke.In the field-free state or when the magnetization and current directions are parallel, this conductor shows a maximum resistance, which decreases when a minimal but sufficiently large external magnetic field is applied. The lowest resistance is reached when the magnetization is perpendicular to the current direction. The maximum change in resistance is a few percent of the total resistance. The change in resistance is determined by the magnetic field strength H and not by the magnetic flux density B. The sensor works in saturation mode above the saturation field strength.

Bei dieser vorgestellten Struktur spielt die Polung der Feldstärke keine Rolle. Die Widerstandsänderung
ist proportional zu H2. Damit ist aber die Polung der Feldstärke nicht bestimmbar. Durch das Aufbringen von Barber-Polen, die in einem Winkel von 45° zur Längsachse des Sensors angeordnet sind, wird die Widerstandskennlinie der magnetoresistiven Sensoren um den Arbeitspunkt linearisiert. Diese Barber-Pole bestehen aus gut leitfähigen Material, z.B. Aluminium.
In this structure, the polarity of the field strength plays no role. The change in resistance
is proportional to H 2 . However, this does not allow the polarity of the field strength to be determined. By applying Barber poles, which are arranged at an angle of 45° to the longitudinal axis of the sensor, the resistance characteristic of the magnetoresistive sensors is linearized around the operating point. These Barber poles are made of a highly conductive material, e.g. aluminum.

Figur 4 zeigt den Zusammenhang zwischen der magnetischen Feldstärke und dem Widerstand des Sensors 22.
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Figure 4 shows the relationship between the magnetic field strength and the resistance of the sensor 22.
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BRO1110BRO1110

Figur 5 zeigt den magnetoresistiven Sensor 22 mit Barber-Pol-Struktur. Das Permalloy (ca. 80% Nickel, ca. 20% Eisen) ist sehr hochohmig. Durch die gut leitenden Metallstreifen, Barber-Pole, wählt der Strom I im feldfreien Raum einen Winkel von 45° gegenüber der Längsrichtung des Sensors. Der Strom sucht sich den kürzesten Weg durch den Sensor. Wird nun ein äußeres magnetisches Feld am Sensor angelegt, ändert sich je nach Richtung der magnetischen Feldstärke der Stromverlauf im Sensor und damit der Widerstand. Die Widertstandsänderung kann wie folgt berechnet werden.Figure 5 shows the magnetoresistive sensor 22 with a barber pole structure. The permalloy (approx. 80% nickel, approx. 20% iron) has a very high resistance. Due to the highly conductive metal strips, barber poles, the current I in the field-free space chooses an angle of 45° to the longitudinal direction of the sensor. The current seeks the shortest path through the sensor. If an external magnetic field is now applied to the sensor, the current flow in the sensor and thus the resistance changes depending on the direction of the magnetic field strength. The change in resistance can be calculated as follows.

R(j3) = Rconst+AR* cos{2*ß)R(j3) = R const +AR* cos{2*ß)

Wobei: R(ß): Widerstand des SensorstreifensWhere: R(ß): resistance of the sensor strip

Rcons*: konstanter WiderstandsanteilRcons*: constant resistance component

AR: einige Prozent des GesamtwiderstandesAR: a few percent of the total resistance

ß: Winkel zwischen Stromrichtung und Magnetisierung Mß: Angle between current direction and magnetization M

Figur 6 zeigt die Rotation der Magnetisierung M durch ein externes Magnetfeld. Figur 7 zeigt die Winkel der Stromrichtung und der Magnetisierung im Sensor. Figur 8 zeigt einen magnetoresistiven Sensor ohne Barber-Pole; Figur 9 zeigt einen magnetoresistiven Sensor mit Berber-Polen.Figure 6 shows the rotation of the magnetization M by an external magnetic field. Figure 7 shows the angles of the current direction and the magnetization in the sensor. Figure 8 shows a magnetoresistive sensor without Barber poles; Figure 9 shows a magnetoresistive sensor with Barber poles.

Das äußere Magnetfeld H dreht die Magnetisierung M und verändert den Widerstand des magnetoresistiven Sensors. Da die Widerstandsänderung nur sehr gering ist, werden diese Sensorwiderstände in Brückenschaltungen eingesetzt. Das reduziert den Temperatureinfluß und erhöht die Empfindlichkeit. Die Meßbrücken bilden die Grundlage des magnetoresistiven Sensors. Die zwei Brückensignale sind um 90° versetzt. Deshalb trägt jeder magnetoresistiver Sensor zwei dieser Brückenschaltungen. Die Brücken sind um 45° versetzt implementiert.The external magnetic field H rotates the magnetization M and changes the resistance of the magnetoresistive sensor. Since the change in resistance is very small, these sensor resistors are used in bridge circuits. This reduces the influence of temperature and increases sensitivity. The measuring bridges form the basis of the magnetoresistive sensor. The two bridge signals are offset by 90°. Therefore, each magnetoresistive sensor has two of these bridge circuits. The bridges are implemented offset by 45°.

Die idealen Brückenspannungen können wie folgt berechnet werden:
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The ideal bridge voltages can be calculated as follows:
30

PA105/01PA105/01

BRO1110BRO1110

Wobei: US)N(ß): Brückenspannung der Sinus-BrückeWhere: U S)N (ß): Bridge voltage of the sine bridge

Ucos(ß): Brückenspannung der Cosinus-BrückeUcos(ß): bridge voltage of the cosine bridge

UA: maximale BrückenspannungU A : maximum bridge voltage

Figur 10 zeigt den Prinzipaufbau eines Winkelsensors.Figure 10 shows the basic structure of an angle sensor.

BrückenspannungenBridge voltages

Die Größe der Brückenspannungen ist abhängig von der magnetischen Feldstärke H im magnetoresistiven Material. Figur 11 zeigt den theoretischen Signalverlauf der Brückenspannungen eines magnetoresistiven Sensors. Figur 12 hingegen zeigt einen real gemessenen Verlauf der Brückenspannungen. Der Offset beider Brückenspannungen ist deutlich zu erkennen. Auch die Signalamplitude und Form zeigen Abweichungen verglichen mit dem theoretischen Verlauf. Figur 13 zeigt die gemessenen Brückenspannungen zueinander aufgetragen.The size of the bridge voltages depends on the magnetic field strength H in the magnetoresistive material. Figure 11 shows the theoretical signal curve of the bridge voltages of a magnetoresistive sensor. Figure 12, on the other hand, shows an actual measured curve of the bridge voltages. The offset of both bridge voltages is clearly visible. The signal amplitude and shape also show deviations compared to the theoretical curve. Figure 13 shows the measured bridge voltages plotted against each other.

BrückenverstärkerBridge amplifier

Ein direkter Anschluß des magnetoresistiven Sensors an den verwendeten Einchipmikrorechner mit integriertem AD-Wandler ist nicht ratsam. Der AD-Wandler quantisiert seinen Eingangsspannungsbereich von 0 bis 5V bei einer Auflösung von 10 Bit in 1024 Inkremente zu je 4,88mV.A direct connection of the magnetoresistive sensor to the single-chip microcomputer used with integrated AD converter is not advisable. The AD converter quantizes its input voltage range from 0 to 5V with a resolution of 10 bits in 1024 increments of 4.88mV each.

Figur 14 zeigt das Schaltbild einer Schaltung zur Verstärkung der Brückenspannungen. Figur 14a zeigt die Schaltung mit angeschlossenen Mikrocontroller und Verstellmotor.Figure 14 shows the circuit diagram of a circuit for amplifying the bridge voltages. Figure 14a shows the circuit with connected microcontroller and adjustment motor.

Die Brückenspannungen des magnetoresistiven Sensors liegen mit einem Offset behaftet symmetrisch zur halben Betriebsspannung. Ihr Pegel beträgt maximal 13mV/V. Diese Brückenspannung ist von der Betriebsspannung und von der äußeren magnetischen Feldstärke H abhängig. Bei einer Betriebsspannung von 5V liefert der Sensor im Maximum eine Brückenspannung von 65mV. Der nachgeschaltete AD-Wandler löst diese Spannung nur mit 4 Bit auf, wobei diese 4 Bit nicht ausgenutzt werden. Durch diese geringe Auflösung werden beide Brückenspannungen in 14 Inkremente aufgeteilt.The bridge voltages of the magnetoresistive sensor are offset and symmetrical to half the operating voltage. Their level is a maximum of 13mV/V. This bridge voltage depends on the operating voltage and the external magnetic field strength H. With an operating voltage of 5V, the sensor delivers a maximum bridge voltage of 65mV. The downstream AD converter only resolves this voltage with 4 bits, and these 4 bits are not used. Due to this low resolution, both bridge voltages are divided into 14 increments.

Wie oben schon erwähnt, kann die Berechnung der Position in den 4 Quadranten auf einen Quadranten zurückgeführt werden. In diesem Quadranten wird aus den zweiAs mentioned above, the calculation of the position in the 4 quadrants can be reduced to one quadrant. In this quadrant, the two

PA105/01PA105/01

BRO1110BRO1110

Spannungen, die grob skaliert sind, die Position des Sensors berechnet. Dabei ist vorstellbar, daß die berechnete Position auch nur in diesem groben Raster berechnet werden kann. Figur 15 stellt diese Zusammenhänge dar. Darin bezeichnet 150 die ideale Brückenspannung der Sinusbrücke, 151 die ideale Brückenspannung der Cosinusbrücke, 152 die quantisierte Brückenspannung der Sinusbrücke, 153 die quantisierte Brückenspannung der Cosinusbrücke, und 154 die berechnete Position im ersten Quadranten.Voltages that are roughly scaled are used to calculate the position of the sensor. It is conceivable that the calculated position can also only be calculated in this rough grid. Figure 15 shows these relationships. In it, 150 designates the ideal bridge voltage of the sine bridge, 151 the ideal bridge voltage of the cosine bridge, 152 the quantized bridge voltage of the sine bridge, 153 the quantized bridge voltage of the cosine bridge, and 154 the calculated position in the first quadrant.

Dabei ist deutlich die grobe Rasterung der Brückenspannung zu erkennen. Für diese Darstellung sind ideal verlaufende Sinus- und Kosinusspannungen zu Grunde gelegt. Mit Hilfe der Arkustangens-Funktion wurde der Winkel berechnet. Über eine entsprechende Skalierung ist diesem Winkelbereich von 90° und umgerechnet auf alle 4 Quadranten einem Winkelbereich von 360° eine Position zuzuordnen.The rough grid of the bridge voltage can be clearly seen. This representation is based on ideal sine and cosine voltages. The angle was calculated using the arctangent function. Using appropriate scaling, a position can be assigned to this angular range of 90° and, converted to all 4 quadrants, to an angular range of 360°.

Der berechnete Winkel kann nur in einer groben Rasterung unterschiedlicher Rasterbreite abgelesen werden. Bei Annahme einer idealen Treppenfunktion ist eine Aufteilung des Quadranten in 20 Schritte möglich. Das entspricht einer Auflösung von etwa 22% der Verstellänge. Durch die Ausnutzung der gesamten Wandlerbreite ist eine höhere Auflösung gegeben. In dieser Darstellung ist deutlich zu erkennen, daß keine eindeutige Zuordnung von wahrem und berechnetem Winkel möglich ist. Für eine geforderte Auflösung von <=1% ist somit ein Betreiben dieser Anordnung nicht ausreichend. Die Verwendung eines zusätzlichen Verstärkers ist unumgänglich.The calculated angle can only be read in a rough grid of different grid widths. Assuming an ideal step function, the quadrant can be divided into 20 steps. This corresponds to a resolution of about 22% of the adjustment length. A higher resolution is achieved by using the entire converter width. In this illustration, it is clear that no clear assignment of the true and calculated angle is possible. Operating this arrangement is therefore not sufficient for a required resolution of <=1%. The use of an additional amplifier is unavoidable.

Um den AD-Wandler in seinem gesamten Eingangsbereich nutzen zu können, ist es notwendig, die Brückenspannungen zu verstärken und an den AD-Wandlereingang anzupassen. Die Anforderungen an die Schaltung wurden dabei folgenderweise definiert:In order to be able to use the AD converter in its entire input range, it is necessary to amplify the bridge voltages and adapt them to the AD converter input. The requirements for the circuit were defined as follows:

1. Einsatz im Automotiv-Bereich1. Use in the automotive sector

2. Verstärkung der Brückenspannungen2. Amplification of bridge voltages

3. Speisung eines AD-Wandlers mit maximal 5V Eingangsspannung3. Supply of an AD converter with a maximum input voltage of 5V

4. Unipolare Spannungsversorgung4. Unipolar power supply

5. Spannungsfest entsprechend den Anforderungen im KFZ5. Voltage resistant according to the requirements in the vehicle

6. Temperaturbereich -400C bis 8O0C6. Temperature range -40 0 C to 8O 0 C

7. Kostengünstige Variante7. Cost-effective option

8. Ohne zusätzlichen AD-Wandler, da eingebaut in MikroController8. No additional AD converter required, as built into microcontroller

PA105/01PA105/01

BRO1110BRO1110

Der magnetoresistive Sensor arbeitet mit einer Versorgungsspannung bis 8V. Für den nachgeschalteten AD-Wandler sind Eingangsspannungen größer 5V nicht zulässig. Um auf weitere Schaltungen zur Pegelanpassung zu verzichten, werden Sensor und Verstärkerschaltung mit 5V Betriebsspannung betrieben. Das garantiert den Schutz des AD-Wandlereinganges. Für den magnetoresistiven Sensor ist diese Betriebsspannung ausreichend.The magnetoresistive sensor works with a supply voltage of up to 8V. Input voltages greater than 5V are not permitted for the downstream AD converter. In order to avoid additional circuits for level adjustment, the sensor and amplifier circuit are operated with 5V operating voltage. This guarantees protection of the AD converter input. This operating voltage is sufficient for the magnetoresistive sensor.

Da später für die Versorgung des Einchipmikrorechners ein Spannungsregler mit der notwendigen Außenbeschaltung, der die Betriebsspannung stabilisiert und glättet, notwendig ist, kann auf zusätzliche Bauelemente verzichtet werden. Die im magnetoresistiven Sensor generierten Brückenspannungen beziehen sich auf die halbe Betriebsspannung. Zwischen den Ausgängen des Sensors muß mit einem Pegel von maximal ±65mV gerechnet werden. Dieser Pegel sollte optimal auf ±2,5V verstärkt werden. In diesem Fall könnte der Eingangsspannungsbereich des AD-Wandlers voll ausgenutzt werden.Since a voltage regulator with the necessary external circuitry that stabilizes and smoothes the operating voltage is required later to supply the single-chip microcomputer, additional components are not required. The bridge voltages generated in the magnetoresistive sensor refer to half the operating voltage. A maximum level of ±65mV must be expected between the sensor outputs. This level should be amplified to ±2.5V. In this case, the input voltage range of the AD converter could be fully utilized.

Da zu den Brückenspannungen des Sensors Offsetspannungen addiert sind und die Brückenspannungen noch von der magnetischen Feldstärke H abhängen, kann die Verstärkung der Brückenverstärker nicht maximal gewählt werden. Es muß garantiert werden, daß in jeder Situation der Arbeitsbereich der Verstärkerschaltung nicht überschritten wird. Die Verstärker werden über die Betriebsspannung begrenzt. Um natürlich einen möglichst großen Bereich innerhalb der Betriebsspannungsgrenzen nutzen zu können, müssen Bauelemente Verwendung finden, die bis zu wenigen Millivolt an den Betriebsspannungsbereich heran arbeiten. Das sind Operationsverstärker mit Rail-To-Rail Verhalten am Ausgang.Since offset voltages are added to the bridge voltages of the sensor and the bridge voltages also depend on the magnetic field strength H, the gain of the bridge amplifiers cannot be set to maximum. It must be guaranteed that the operating range of the amplifier circuit is not exceeded in any situation. The amplifiers are limited by the operating voltage. In order to be able to use as large a range as possible within the operating voltage limits, components must be used that work up to a few millivolts of the operating voltage range. These are operational amplifiers with rail-to-rail behavior at the output.

Die maximal mögliche Verstärkung kann wie folgt berechnet werden:The maximum possible gain can be calculated as follows:

r.u-r. u -

uBr u Br

Wobei: V: VerstärkungWhere: V: reinforcement

UAD: Spannung am AD-WandlereingangU AD : Voltage at the AD converter input

UBr: Brückenspannung des magnetoresistiven SensorsU Br : Bridge voltage of the magnetoresistive sensor

PA105/01PA105/01

Zu beachten ist hierbei, das nur die Brückenspannung verstärkt wird.Please note that only the bridge voltage is amplified.

Figur 16 zeigt eine Meßbrücke und deren Spannungen.
5
Figure 16 shows a measuring bridge and its voltages.
5

Im Idealfall haben die Ausgänge der Meßbrücke folgende Spannungspegel:Ideally, the outputs of the measuring bridge have the following voltage levels:

" 2
10
" 2
10

Die Spannung AU entsteht im magnetoresistiven Sensor durch sein Verschieben am Magnetstab. Die Widerstände in der Brücke ändern optimal ihre Werte um den gleichen Betrag. Die abzugreifende Brückenspannung wird wie folgt berechnet:The voltage AU is generated in the magnetoresistive sensor by moving it on the magnetic rod. The resistors in the bridge optimally change their values by the same amount. The bridge voltage to be tapped is calculated as follows:

UBr=Uel-Uel=±2AUU Br =U el -U el =±2AU

Da es nicht möglich ist, die Verstärkerschaltung mit symmetrischer Betriebsspannung zu betreiben, muß die verstärkte Brückenspannung um einen Offset, der halben Betriebsspannung, verschoben werden. So kann der Ausgang der Verstärkerschaltung um seinen Arbeitspunkt ausgesteuert werden.Since it is not possible to operate the amplifier circuit with a symmetrical operating voltage, the amplified bridge voltage must be shifted by an offset of half the operating voltage. In this way, the output of the amplifier circuit can be controlled around its operating point.

Figur 17 zeigt den prinzipiellen Aufbau eines Differenzverstärkers mit einem OPV nach einem Ausführungsbeispiel. Dabei kommt der reine Differenzverstärker ohne Zusatz-OPV zum Einsatz. Bedingt durch diese Ersparnis wird ein Zweig der Meßbrücke belastet, da dieser Zweig am invertierenden Eingang der Verstärkerschaltung angeschlossen ist. Die Widerstände zur Einstellung der Verstärkung müssen so gewählt werden, daß der Strom durch diesen einen Meßzweig, ausgehend vom OPV, so gering wie möglich ist. Das ist aber nicht ohne weiteres möglich, da nur Widerstände bis zu einem maximalen Wert, etwa 18OkQ, eingesetzt werden.Figure 17 shows the basic structure of a differential amplifier with an OPV according to an example. The pure differential amplifier is used without an additional OPV. Due to this saving, one branch of the measuring bridge is loaded, since this branch is connected to the inverting input of the amplifier circuit. The resistors for adjusting the gain must be selected so that the current through this one measuring branch, starting from the OPV, is as low as possible. However, this is not easily possible, since only resistors up to a maximum value, about 18OkΩ, are used.

Die Spannung Ue1 wird von einem Zweig der Meßbrücke bereitgestellt. Wird an Ue2 die Betriebsspannung angelegt, so bilden R7 und R8 den anderen Zweig der Meßbrücke.The voltage U e1 is provided by one branch of the measuring bridge. If the operating voltage is applied to U e2 , R 7 and R 8 form the other branch of the measuring bridge.

PA105/01PA105/01

BRO1110BRO1110

Weiterhin gelten noch folgende Zusammenhänge:The following relationships also apply:

K6 K6

In Abhängigkeit von U0 und Ue2 variiert die Richtung des Stromes IR6.Depending on U 0 and U e2 the direction of the current I R6 varies.

In diesem Brückenzweig gelten im unbelasteten Fall die folgenden Beziehungen:In this bridge branch, the following relationships apply in the unloaded case:

1 Br 1 Br

Uel=IBr*R4 U el =I Br *R 4

Im Normalfall wird die Meßbrücke nicht durch die angeschlossene Elektronik belastet. In diesem Fall wirkt der Strom IR6 auf die Brücke. Um diese Rückwirkung so gering wie möglich zu halten, ist für R5 und R6 ein besonders großer Widerstandswert einzusetzen.
Figur 18 zeigt die Richtung der Ströme im Brückenzweig.
Normally, the measuring bridge is not loaded by the connected electronics. In this case, the current I R6 acts on the bridge. In order to keep this reaction as low as possible, a particularly high resistance value must be used for R 5 and R 6 .
Figure 18 shows the direction of the currents in the bridge branch.

Figur 19 zeigt einen Kanal des Meßverstärkers (Pspice-Simulation).Figure 19 shows one channel of the measuring amplifier (Pspice simulation).

Zur besseren Gleichtaktunterdrückung ist der zukünftige Einsatz der Widerstände R7 und R8 sinnvoll.For better common mode rejection, the future use of resistors R 7 and R 8 makes sense.

Die Figuren 20, 21 und 22 zeigen die Spannungen bei einer Verstärkung von V=25,5, V=56,4bzw. V=71.Figures 20, 21 and 22 show the voltages at a gain of V=25.5, V=56.4 and V=71 respectively.

Bedingt durch die zu groß gewählte Verstärkung in Figur 22 übersteuert der Verstärker. In diesen Bereichen ist mit einer Abweichung der berechneten Position zu rechnen.Due to the excessively high gain in Figure 22, the amplifier is overloaded. In these areas, a deviation from the calculated position is to be expected.

Generell kann die Brückenspannung jedoch hoch verstärkt werden. Das resultiert aus der Beeinflussung der Brückenspannung durch den Operationsverstärker.
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In general, however, the bridge voltage can be amplified to a high degree. This results from the influence of the operational amplifier on the bridge voltage.
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Der Einfluß der individuellen Offset-Spannungen der Meßbrücken ist vorhanden. Mit den so berechneten Brückenspannungen kann mit Abweichung in der Linearität die PositionThe influence of the individual offset voltages of the measuring bridges is present. With the bridge voltages calculated in this way, the position can be determined with deviation in linearity

PA105/01PA105/01

BRO1110 :..· ·..· : ·..· :BRO1110 :..· ·..· : ·..· :

berechnet werden. Ist der über dieses Verfahren entstehende Linearitätsfehler zu groß, müssen die beiden Offset-Spannungen noch ermittelt und kompensiert werden.If the linearity error resulting from this method is too large, the two offset voltages must be determined and compensated.

Die Brückenspannungen setzen sich aus den folgenden Werten zusammen: 5The bridge voltages are composed of the following values: 5

Tj -Tj +y*rjTj -Tj + y*rj

U AD-sin - U Off-sin ^ Y U sin-Br
U AD-cos = U Off-cos +" ^cos-flr
U AD-sin - U Off-sin ^ Y U sin-Br
U AD-cos = U Off-cos + " ^cos-flr

Die beiden Brückenspannungen werden nun wie folgt berechnet: 10The two bridge voltages are now calculated as follows: 10

SINUS_0 = UAD_sin SINUS_0 = U AD _ sin

COSINUS _O = U^005 COSINE _O = U ^ 005

Offset-KorrekturOffset correction

Ziel der Offset-Korrektur ist das Zentrieren der offsetbehafteten Brückenspannungen zur Abszisse. Dadurch wird eine Linearisierung der Positionsberechnung erreicht.The aim of the offset correction is to center the offset bridge voltages to the abscissa. This achieves a linearization of the position calculation.

Für die Offset-Korrektur können folgende Verfahren angewendet werden:The following procedures can be used for offset correction:

1.) Für jede Meßeinrichtung individuell:1.) For each measuring device individually:

Einmaliges Ermitteln der Maxima der Brückenspannungen nach dem ZusammenbauOne-time determination of the maxima of the bridge voltages after assembly

der Meßeinrichtung
- Abspeichern der 4 Maxima
the measuring device
- Saving the 4 maxima

Berechnen der beiden Offset's
- Brückenspannungen korrigieren
Calculating the two offsets
- Correct bridge voltages

2.) Für jede Meßeinrichtung gleich:2.) The same for each measuring device:

Für jede Charge Ermittlung der 4 Maxima in einem Meßaufbau Berechnung der OffsetsFor each batch Determination of the 4 maxima in a measurement setup Calculation of the offsets

- Eintragen der Offsets beim Programmieren der Einchipmikrorechner für die Meßeinrichtung- Entering the offsets when programming the single-chip microcomputer for the measuring device

BRO1110BRO1110

Im vorliegenden Fall wurde das Verfahren 2 zur Offset-Korrektur angewandt. Für die weiteren Berechnungen standen die offsetkorrigierten Werte (SINUS und KOSINUS) zur Verfügung.In the present case, method 2 was used for offset correction. The offset-corrected values (SINUS and COSINE) were available for further calculations.

Figur 23 zeigt zwei ideale Brückensignale, die jeweils um einen Offset verschoben sind. Um den Versatz besser erkennen und ermitteln zu können, macht die Darstellung der Signale zueinander Sinn. Nach dem Ermitteln der 4 Maxima können der eingezeichnete Offset berechnet und die Signale korrigiert werden. Die dargestellte Kurve wird dadurch symmetrisch zum Nullpunkt gelegt. Die Stabilität der korrigierten Werte im Temperatur- und Betriebsspannungsbereich muß gegebenenfalls noch ermittelt werden. Sollte sich unter den wechselnden Umgebungsbedingungen der Offset ändern, muß mit Meßfehlern gerechnet werden.Figure 23 shows two ideal bridge signals, each shifted by an offset. In order to better recognize and determine the offset, it makes sense to display the signals relative to each other. After determining the 4 maxima, the offset shown can be calculated and the signals corrected. The curve shown is then placed symmetrically to the zero point. The stability of the corrected values in the temperature and operating voltage range may still need to be determined. If the offset changes under changing ambient conditions, measurement errors must be expected.

Figur 24 zeigt ideal Signale zueinander aufgetragen; der Offset ist ebenfalls eingetragen. 15Figure 24 shows ideal signals plotted against each other; the offset is also entered. 15

Figur 25 zeigt den Winkelfehler verursacht durch einen Offset der Signale bei einem idealen Signalverlauf.Figure 25 shows the angle error caused by an offset of the signals in an ideal signal curve.

Für einen Offset beider Brückenspannungen von 10% der maximalen Signalamplitude zeigt Figur 24 den Winkelfehler des berechneten Winkels. Da dieser Fehler keinen Einfluß auf die Wiederholgenauigkeit hat, sondern nur auf die Linearität des berechneten Winkels, muß entschieden werden, ob es notwendig ist, den Offset zu bestimmen. Dabei hat sich ergeben, dass es unter Umständen genügt, den Offset nur mit einer geringen Auflösung zu ermitteln.For an offset of both bridge voltages of 10% of the maximum signal amplitude, Figure 24 shows the angle error of the calculated angle. Since this error has no influence on the repeatability, but only on the linearity of the calculated angle, it must be decided whether it is necessary to determine the offset. It has been found that it may be sufficient to determine the offset with only a low resolution.

Berechnung der PositionCalculating the position

Ausgangspunkt zur weiteren Berechnung sind die beiden Brückenspannungen.The starting point for further calculations are the two bridge voltages.

Figur 26 zeigt die Zuordnung der Quadranten.
Die Berechnung der Position verläuft über folgende Schritte:
Figure 26 shows the assignment of the quadrants.
The position is calculated using the following steps:

1. Ermittlung des Quadranten und Speicherung der Quadrantennummer1. Determining the quadrant and storing the quadrant number

2. Betragsbildung der Brückenwerte2. Calculation of the bridge values

3. SINUS = 0? dann Zwischenposition = 0°3. SINUS = 0? then intermediate position = 0°

4. KOSINUS = 0? dann Zwischenposition = 90°4. COSINE = 0? then intermediate position = 90°

BRO1110 i..: \.:"&Iacgr; - ·--·BRO1110 i.. : \. : "&iacgr; - ·--·

5. Für alle anderen Werte Bilden des Quotienten von SINUS zu KOSINUS5. For all other values, calculate the quotient of SINUS to COSINE

6. Heraussuchen des passenden Wertes aus der Tabelle (Tangens von 0° bis 90°)6. Find the appropriate value from the table (tangent from 0° to 90°)

7. passenden Winkel zum berechneten Wert ausgeben7. output appropriate angle to the calculated value

8. Zurückführen der berechneten Zwischenposition in Absolutposition 58. Return the calculated intermediate position to absolute position 5

Für die 4 Quadranten gelten folgende Beziehungen im Winkelbereich 0° bis 360°:The following relationships apply to the 4 quadrants in the angle range 0° to 360°:

I.Quadrant: Brückenwert SINUS: positivI.Quadrant: Bridge value SINUS: positive

Brückenwert KOSINUS: positiv 10Bridge value COSINE: positive 10

Absolutposition = ZwischenpositionAbsolute position = intermediate position

2. Quadrant: Brückenwert SINUS: positiv2nd quadrant: Bridge value SINUS: positive

Brückenwert KOSINUS: negativ 15Bridge value COSINE: negative 15

Absolutposition = 180° - ZwischenpositionAbsolute position = 180° - intermediate position

3. Quadrant: Brückenwert SINUS: negativ3. Quadrant: Bridge value SINUS: negative

Brückenwert KOSINUS: negativ 20Bridge value COSINE: negative 20

Absolutposition = 180° + ZwischenpositionAbsolute position = 180° + intermediate position

4. Quadrant: Brückenwert SINUS: negativ4th quadrant: Bridge value SINUS: negative

Brückenwert KOSINUS: positiv 25Bridge value COSINE: positive 25

Absolutposition = 360° - ZwischenpositionAbsolute position = 360° - intermediate position

Über die in GleichungAbout the equation

360°360°

kann aus der Absolutposition die Längenposition berechnet und dem Winkel eine Länge zugeordnet werden, wobeithe length position can be calculated from the absolute position and a length can be assigned to the angle, where

PA105/01PA105/01

BRO1110 :..: \.:*&Tgr; *:..: :BRO1110 :.. : \. : *&Tgr; * : .. : :

&bgr;: Winkel zwischen Stromrichtung und Magnetisierung Mβ: Angle between current direction and magnetization M

I: maximaler VerstellwegI: maximum adjustment range

S: berechnete PositionS: calculated position

Tangens-TabelleTangent table

Um die Rechenzeit zu begrenzen ist es erforderlich, nur mit ganzen Zahlen zu arbeiten.In order to limit the computing time, it is necessary to work only with integers.

Deshalb ist es notwendig, mit Hilfe einer Tabelle, welche in entsprechender Form die notwendige Anzahl an Tangenswerten im Winkelbereich 0° bis 90° enthält, zu arbeiten. Wie schon erwähnt, kann die Berechnung im ersten Quadranten erfolgen. Das reduziert die Länge der Tabelle und damit den benötigten Speicherbedarf.It is therefore necessary to work with the help of a table that contains the necessary number of tangent values in the angle range 0° to 90° in an appropriate form. As already mentioned, the calculation can be carried out in the first quadrant. This reduces the length of the table and thus the memory required.

Die geforderte Auflösung beträgt maximal 1% der Gesamtlänge. Das entspricht bei einem Gesamtwinkel von 360° eine minimale Auflösung von 3,6°. Das Ziel sollte nicht nur das Erreichen dieser Auflösung, sondern auch das Bewerten der Meßeinrichtung sein. Dazu wird der Winkelbereich von 0° bis 90° in 0,25° Schritte eingeteilt. Die Tabelle umfaßt deshalb 361 Werte. Durch dieses Verfahren kan die Anzahl der Zeilen begrenzt werden. Die mögliche Anzahl an berechneten Tangenswerten durch eine Quotientenbildung aus den eingelesenen SINUS- und KOSINUS-Werten würde die Speichergröße sprengen.The required resolution is a maximum of 1% of the total length. For a total angle of 360°, this corresponds to a minimum resolution of 3.6°. The aim should not only be to achieve this resolution, but also to evaluate the measuring device. To do this, the angle range from 0° to 90° is divided into 0.25° steps. The table therefore contains 361 values. This method can be used to limit the number of rows. The possible number of calculated tangent values by forming a quotient from the read-in SINE and COSINE values would exceed the memory size.

Es wird nicht jedem möglichen berechneten Tangens ein Winkel zugeordnet, sondern, um die Auflösung zu erreichen, nur den notwendigen Winkeln ein Tangenswert. Wie in den obigen Gleichungen angegeben, werden die Positionen in den einzelnen Quadranten berechnet. Dazu entspricht nur der Wert 180° einem Wert von 720 und der Wert von 360° einem Wert von 1440. Den entsprechend skalierten Werten des Tangens im angegebenen Winkelbereich sind die Zahlen 0 bis 360 zugeordnet. Diese Tabelle ist insbesondere im Zusammenhang mit dem Einlesen der Spannungen der 4 Brückenzweige vorgesehen. Dabei wird jeder dieser 4 Werte mit 10 Bit gewandelt. Es entstehen 4 Zahlen im Bereich 0 bis 1023. Die Brückenwerte für Sinus und Kosinus werden nach den folgenden Formeln berechnet:An angle is not assigned to every possible calculated tangent, but rather, in order to achieve the resolution, a tangent value is assigned only to the necessary angles. As stated in the above equations, the positions in the individual quadrants are calculated. For this purpose, only the value 180° corresponds to a value of 720 and the value 360° to a value of 1440. The correspondingly scaled values of the tangent in the specified angle range are assigned the numbers 0 to 360. This table is intended in particular in connection with reading in the voltages of the 4 bridge branches. Each of these 4 values is converted with 10 bits. This results in 4 numbers in the range 0 to 1023. The bridge values for sine and cosine are calculated using the following formulas:

SINUS-O = U40^1 -UAD_A2 = Uoff_sin+V*Usin_Br COSINUS _ O = £/^_cosl - U40^2 = Uoff_ms + V * UC0S&ldquor;Br SINE - O = U 40 ^ 1 -U AD _ A2 = U off _ sin+ V*U sin _ Br COSINE _ O = £/^_ cosl - U 40 ^ 2 = U off _ ms + V * U C0S &ldquor; Br

9· · 9 9 9 999 9 9*99 9 9 9 9 99· · 9 9 9 999 9 9*99 9 9 9 9 9

·· 9999 999 9999 999·· 9999 999 9999 999

9 9999 9999 99 9999 999 99 999 9 99 99 9999 9999 9999 99 9999 999 99 999 9 99 99 999

PA105/01PA105/01

BRO1110BRO1110

Diese Brückenwerte umfassen somit theoretisch den gesamten Wertebereich.These bridge values therefore theoretically cover the entire value range.

Ziel ist es, bei der Division der SINUS- und KOSINUS-Werte möglichst viele nutzbare ganzzahlige TANGENS-Werte zu berechnen. Bei der Berechnung werden Pol- und Nullstellen ausgeschlossen. Dazu ist folgede Berechnungsvorschrift gewähltThe aim is to calculate as many usable integer TANGENT values as possible when dividing the SINE and COSINE values. Poles and zeros are excluded during the calculation. The following calculation rule is chosen for this purpose

TANGENS =TANGENT =

SINUS* 1000
KOSINUS
SINUS* 1000
COSINE

Nach dieser Gleichung berechnet der Einchipmikrorechner aus den eingelesenen und teilweise auch Offset-korrigierten Werten den Tangens, welcher mit den Tabellenwerten verglichen wird.According to this equation, the single-chip microcomputer calculates the tangent from the read and partially offset-corrected values, which is then compared with the table values.

Die Werte der Tangens-Tabelle umfassen den selben Wertevorrat, wie der berechnete Tangens-Wert aus den eingelesenen Daten.The values in the tangent table contain the same set of values as the calculated tangent value from the read data.

Die Werte der Tabelle ist nach der folgenden Formel berechnet:The values in the table are calculated using the following formula:

RUNDEN(1000*TAN(WINKEL))ROUND(1000*TAN(ANGLE))

20 Wobei:20 Where:

WINKEL: Winkelbereich 0° bis 90°, Schrittweite 0,25°ANGLE: Angle range 0° to 90°, step size 0.25°

Mit Hilfe des Befehls RUNDEN werden die Werte auf ganze Zahlen gerundet.The ROUND command rounds the values to whole numbers.

2525

Damit ergibt sich folgende Tangenstabelle:This results in the following tangent table:

ZeilennummerLine number Winkel in °Angle in ° TAN(Winkel)TAN(angle) 00 00 00 11 0,250.25 44 22 0,50.5 99 33 0,750.75 1313 44 11 1717 356356 8989 5729057290 357357 89,2589.25 7639076390

BRO1110BRO1110

358358 89,589.5 114589114589 359359 89,7589.75 229182229182 360360 9090 10230011023001

Mit Hilfe der so berechneten Werte werden Ergebnisse im vorgegebenen
Toleranzbereich erzielt.
Using the values calculated in this way, results are obtained in the specified
tolerance range achieved.

Eventuell kann eine Vergrößerung der Schrittweite, z.B. auf 1 Grad, ausreichend für die
geforderte Auflösung sein. Dadurch reduziert sich der Speicherbedarf erheblich.
Perhaps an increase in the step size, e.g. to 1 degree, may be sufficient for the
required resolution. This significantly reduces the memory requirements.

Anzumerken ist, dass die vorliegende Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern Modifikationen innerhalb des durch die Ansprüche festgelegten Schutzumfanges umfasst.It should be noted that the present invention is not limited to the embodiment described, but includes modifications within the scope of protection defined by the claims.

&bull; ··

BRO1110BRO1110

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11 Maßverkörperung mit angegebener Magnetfeldrichtung Drehung 180°Measuring standard with specified magnetic field direction rotation 180° 22 Brückenspannungen vom Sensor generiert, jeweils eine volle PeriodeBridge voltages generated by the sensor, each one full period 33 Brückenspannung der CosinusmessbrückeBridge voltage of the cosine measuring bridge 44 Brückenspannung der SinusmessbrückeBridge voltage of the sine bridge 55 berechneter Arkustangens aus den an der jeweiligen Position abgegebenencalculated arctangent from the values given at the respective position BrückenspannungenBridge voltages 66 MR-Sensor ohne Barber-PoleMR sensor without barber pole 77 MR-Sensor mit Barber-PolenMR sensor with Barber poles 88th PermalloyPermalloy 99 Barber PolBarber Pole 1010 MagnetstabMagnetic bar 1111 MR-SensorMR sensor 1212 Ua(sin)Ua(sin) 1313 Ua(cos)Ua(cos) 1414 MikroControllerMicrocontroller 1515 Antriebdrive 1616 Ir6 für U0<Ue2 ■* Ue1*<Uei für Ir6=OIr 6 for U 0 <Ue2 ■* U e1 *<Uei for Ir 6 =O 1717 Ir6 für U0>Ue2 ■*· Uei*>Uei für lR6=0Ir 6 for U 0 >Ue2 ■*· Uei*>Uei for l R6 =0 1818 0,5+sin(Winkel)0.5+sin(angle) 1919 0,5+cos(Winkel)0.5+cos(angle) 2020 MagnetisierungsrichtungMagnetization direction 2121 MagentisierungsvektorMagentization vector 2222 magnetoresistiver Sensormagnetoresistive sensor 2323 OffsetOffset 2424 berechneter Winkelcalculated angle 2525 idealer Winkelideal angle 2626 WinkelfehlerAngular error 2727 SinusSine 2828 CosinusCosine

&bull; t · ·&bull; t · ·

&bull; r &bgr;··· *&bull; r &bgr;··· *

BR01110BR01110

Seite 22aPage 22a

150 ideale Brückenspannung der Sinusbrücke150 ideal bridge voltage of the sine bridge

151 ideale Brückenspannung der Cosinusbrücke151 ideal bridge voltage of the cosine bridge

152 quantisierte Brückenspannung der Sinusbrücke152 quantized bridge voltage of the sine bridge

153 quantisierte Brückenspannung der Cosinusbrücke153 quantized bridge voltage of the cosine bridge

154 berechnete Position im ersten Quadranten Ub Betriebsspannung154 calculated position in the first quadrant Ub operating voltage

Uei Ausgangsspannung 1U e i Output voltage 1

Ue2 Ausgangsspannung 2 Ri - R4 magnetoresistive WiderständeUe2 Output voltage 2 Ri - R 4 magnetoresistive resistors

Claims (18)

1. Schaltung zur Bestimmung der Position einer Verstelleinrichtung in einem Kraftfahrzeug, mit:
einer Brückenschaltung, wobei die Brückenspannung abhängig von der Position der Verstelleinrichtung entlang eines Verstellweges variiert,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Ausgänge der Brückenschaltung mit einem Differenzverstärker verbunden sind, der eine analoge Verstärkungsstufe und einen digitalen Differenzierer aufweist.
1. Circuit for determining the position of an adjusting device in a motor vehicle, comprising:
a bridge circuit, wherein the bridge voltage varies depending on the position of the adjustment device along an adjustment path,
characterized in that
the outputs of the bridge circuit are connected to a differential amplifier which has an analog gain stage and a digital differentiator.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die analoge Verstärkungsstufe aus zwei gekoppelten Operationsverstärkern besteht. 2. Circuit according to claim 1, characterized in that the analog amplification stage consists of two coupled operational amplifiers. 3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingänge der Operationsverstärker für die rückgekoppelten Spannungen über einen Widerstand miteinander verbunden sind. 3. Circuit according to claim 2, characterized in that the inputs of the operational amplifiers for the feedback voltages are connected to one another via a resistor. 4. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der digitale Differenzierer in einem Mikrocontroller integriert ist, der einen oder mehrere Analog-Digital-Wandler zur Wandlung der Ausgangssignale der Brückenschaltung aufweist. 4. Circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the digital differentiator is integrated in a microcontroller which has one or more analog-digital converters for converting the output signals of the bridge circuit. 5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller zur Berechnung der Position der Verstelleinrichtung aus den überlagerten Spannungen ausgebildet ist, wobei die Brückenschaltung als Spannungsteiler wirkt. 5. Circuit according to claim 4, characterized in that the microcontroller is designed to calculate the position of the adjusting device from the superimposed voltages, wherein the bridge circuit acts as a voltage divider. 6. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3 und Anspruch 4 oder 5, gekennzeichnet durch einen Multiplexer (MUX) zur zyklischen Verbindung des oder der Analog-Digital- Wandler(s) mit einem der Ausgänge der Operationsverstärker. 6. Circuit according to claim 2 or 3 and claim 4 or 5, characterized by a multiplexer (MUX) for cyclically connecting the analog-digital converter(s) to one of the outputs of the operational amplifiers. 7. Schaltung nach den Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller zur Bestimmung und Kompensation der Offsetspannungen der Operationsverstärker, der Brückenschaltung und/oder der Widerstände zur Verstärkung ausgebildet ist. 7. Circuit according to claims 2 and 4, characterized in that the microcontroller is designed to determine and compensate the offset voltages of the operational amplifiers, the bridge circuit and/or the resistors for amplification. 8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller zur Kompensation der Offsetspannungen zur zyklischen Bestimmung eines Referenzwertes ausgebildet ist. 8. Circuit according to claim 7, characterized in that the microcontroller is designed to compensate the offset voltages for the cyclic determination of a reference value. 9. Schaltung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller zur Ausführung einer Kontrollfunktion zur Überwachung der Brückenschaltung und der Operationsverstärker ausgebildet ist, und zur Berechnung der Position der Verstelleinrichtung anhand der berechneten Offsetspannungen und einem Signal der Brückenschaltung. 9. Circuit according to claim 7 or 8, characterized in that the microcontroller is designed to carry out a control function for monitoring the bridge circuit and the operational amplifiers, and for calculating the position of the adjusting device based on the calculated offset voltages and a signal from the bridge circuit. 10. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller zur Berechnung der Position der Verstelleinrichtung durch Verarbeitung der digitalisierten Signale unter Bildung einer Tangensfunktion ausgebildet ist. 10. Circuit according to one of claims 4 to 9, characterized in that the microcontroller is designed to calculate the position of the adjusting device by processing the digitized signals to form a tangent function. 11. Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitung der digitalisierten Signale die Bildung eines Winkelwertes durch Zuordnung zu einem anhand der Tangensfunktion berechneten Tangenswertes innerhalb eines vorgegebenen Quadranten umfasst. 11. Circuit according to claim 11, characterized in that the processing of the digitized signals comprises the formation of an angle value by assignment to a tangent value calculated on the basis of the tangent function within a predetermined quadrant. 12. Schaltung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch einen Speicher zur Speicherung einer Vielzahl von Winkelwerten innerhalb des Winkelbereiches des vorgegebenen Quadranten, wobei der Mikrocontroller zum Abruf des dem berechneten Tangenswert zugeordneten Winkelwertes ausgebildet ist. 12. Circuit according to claim 12, characterized by a memory for storing a plurality of angle values within the angle range of the predetermined quadrant, wherein the microcontroller is designed to retrieve the angle value associated with the calculated tangent value. 13. Schaltung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der vorgegebene Quadrant der erste Quadrant ist. 13. Circuit according to claim 11 or 12, characterized in that the predetermined quadrant is the first quadrant. 14. Schaltung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitung der digitalisierten Signale die Bestimmung eines Quadranten umfasst, und der Mikrcontroller zur Berechnung der Position der Verstelleinrichtung anhand des derart bestimmten Quadranten sowie des innerhalb des vorgegebenen Quadranten bestimmten Winkelwertes ausgebildet ist. 14. Circuit according to one of claims 11 to 13, characterized in that the processing of the digitized signals comprises the determination of a quadrant, and the microcontroller is designed to calculate the position of the adjusting device on the basis of the quadrant determined in this way and the angle value determined within the predetermined quadrant. 15. Schaltung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnt, dass der Mikrocontroller zur Bestimmung des Quadranten anhand der Vorzeichen der Brückenspannungen ausgebildet ist. 15. Circuit according to claim 14, characterized in that the microcontroller is designed to determine the quadrant based on the signs of the bridge voltages. 16. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrocontroller zur Linearisierung der Positionsberechnung zur Durchführung einer Offset-Korrektur der digitalisierten Signale anhand gespeicherter Offset-Werte ausgebildet ist. 16. Circuit according to one of claims 4 to 15, characterized in that the microcontroller is designed to linearize the position calculation for carrying out an offset correction of the digitized signals on the basis of stored offset values. 17. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückenschaltung derart ausgebildet ist, dass deren Ausgangssignale zueinander um etwa 90° phasenverschoben sind. 17. Circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the bridge circuit is designed such that its output signals are phase-shifted by approximately 90° to one another. 18. Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung eine elektrische Sitzverstellung ist. 18. Circuit according to one of the preceding claims, characterized in that the adjusting device is an electric seat adjustment.
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