ES2625082T3 - Dispositivo sensor, procedimiento para la detección de la posición y elemento magnético para un dispositivo sensor - Google Patents

Abstract

Dispositivo sensor (100) con al menos un elemento sensor (120), especialmente un elemento sensor Hall, y con al menos un elemento magnético (110) móvil con respecto al elemento sensor (120), que presenta una pluralidad de zonas (310) magnetizadas diferentes y al menos un orificio (320) y/o escotadura (330) entre dos zonas magnetizadas (310), en el que el elemento sensor (120) está configurado para emitir una señal de sensor (350), que representa un estado con respecto a una magnetización de una zona del elemento magnético (110) que se encuentra en la zona de medición (360) del elemento sensor (120) a través de uno de al menos tres valores de señales de sensor predefinidos, caracterizado por que en el orificio (320) y/o la escotadura (330) está dispuesto un material diamagnético (340).

Description

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DESCRIPCION

Dispositivo sensor, procedimiento para la deteccion de la posicion y elemento magnetico para un dispositivo sensor

La presente invencion se refiere a un dispositivo sensor, a un procedimiento para la deteccion de una posicion del elemento magnetico con respecto a un elemento sensor y a un elemento magnetico para tal dispositivo sensor segun las reivindicaciones principales.

Actualmente en algunas aplicaciones para selectores de marchas se emplea una placa magnetica, que se mueve por la palanca selectora y cuya posicion es detectada por sensores Hall, como se muestra, por ejemplo, en la figura 1 como ejemplo de un dispositivo sensor de la palanca de cambios 100, que presenta para la evaluacion de la posicion de la palanca de cambio una placa magnetica 110, cuyas zonas magneticas son lefdas por varios sensores 120, que estan configurados como sensores-Hall. En este caso, los sensores-Hall 120 y una logica de evaluacion conectada a continuacion reconocen una direccion del campo magnetico como “1” y la otra como “0”, por lo tanto cada sensor puede emitir dos valores (es decir, que trabajan como sensor binario) y estos valores “0" y “1” son designados en la teona de codificacion como alfabeto. El analisis ejemplar del producto existente, como muestra por ejemplo la disposicion reproducida en la figura 1, en una representacion general y en una representacion de detalle, indica que con cuatro sensores se pueden representar ahora 24 = 16 estados diferentes como palabra de 4 bits. Pero para la representacion de las diferentes posiciones de la palanca de cambios solo se necesitan 6 palabras de codigos (P R N D + -: P = aparcamiento, R = marcha atras, N = posicion neutra, D = directa = posicion de marcha de la palanca de cambios, += posicion de cambio para realizar un cambio a una marcha mas alta, -= posicion de cambio para realizar un cambio a una marcha mas baja), por lo que teoricamente aqu son suficientes tambien tres sensores.

Para reconocer errores binarios individuales se requieren propiedades especiales de estas palabras de codigo, que se pueden medir especialmente sobre la distancia-Hamming. Si se requiere, por ejemplo, una distancia-Hamming minima de dos, entonces cada palabra de codigo, que se utiliza para la emision, debena distinguirse en al menos dos caracteres de las otras palabras de codigo validas. Aplicado sobre el ejemplo de la figura 1, se podna requerir una distancia-Hamming minima de tres. Sin embargo, entre las 16 palabras de codigo posibles no se encuentran ya mas de dos palabras de codigo respectivas, que cumplan esta condicion. Pero puesto que se necesitan seis palabras de codigo para la emision de P R N D + -, el grupo de sensores mostrado no puede emitir la seleccion de marcha con una distancia-Hamming de > 3. Cuando el requerimiento de una distancia-Hamming minima se reduce de dos, se pueden combinar hasta ocho palabras de codigos diferentes. La tabla de la figura 2 muestra las dos soluciones A o B posibles, en las que cada palabra de codigo presenta con respecto a la otra palabra de codigo en su patron (de codificacion) 1 a 8 al menos la distancia-Hamming dos.

Los documentos US 5.880.683 A, JP 61-133819 A y US 6.404.188 B1 publican, respectivamente, un dispositivo sensor segun el preambulo de la reivindicacion 1 de la patente.

El documento DE 14 38 899 A1 publica un elemento magnetico para un dispositivo sensor, en el que el elemento magnetico comprende una pluralidad de zonas magnetizadas y al menos una zona no-magnetizada adyacente a las al menos dos zonas magnetizadas, en el que la zona no-magnetizada presenta al menos un orificio y/o escotadura.

El documento US 5.880.913 A publica un sensor con una zona central, que esta engastada por zonas extremas opuestas. La zona central del sensor presenta una estructura de capas multiples, que presenta una capa de cobre diamagnetizada entre una capa multiple pre-magnetizada y una capa ferromagnetica.

El documento EP 0 212 628 A2 se refiere a un dispositivo sensor que comprende varios elementos magneticos, que estan dispuestos distanciados entre sf a lo largo de un eje de disposicion, en el que un espacio intermedio configurado entre dos zonas magnetizadas representa una zona no-magnetizada.

El documento EP 1 003 186 A1 publica un procedimiento, un selector y una instalacion de seleccion para el reconocimiento seguro de una posicion adoptada por el selector.

Ante estos antecedentes, la presente invencion crea un dispositivo sensor mejorado, un procedimiento mejorado para la deteccion de una posicion del elemento magnetico con relacion a un elemento sensor y un elemento magnetico mejorado para un dispositivo sensor segun las reivindicaciones principales. Las configuraciones ventajosas se deducen a partir de las reivindicaciones dependientes y la descripcion siguiente.

La presente invencion crea un dispositivo sensor con al menos un elemento sensor, especialmente un elemento sensor Hall, y al menos un elemento magnetico movil con relacion al elemento sensor, que presenta una pluralidad de zonas magnetizadas diferentes, caracterizado por que el elemento sensor esta configurado para emitir una senal de sensor, que representa un estado con respecto a una magnetizacion de una zona del elemento magnetico que se encuentra en la zona de medicion del elemento sensora traves de uno de al menos tres valores predefinidos de

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senales de sensor.

La presente invencion crea, ademas, un procedimiento para la deteccion de una posicion del elemento magnetico con respecto a un elemento sensor, en el que el procedimiento utiliza un dispositivo sensor descrito anteriormente, caracterizado por la siguiente etapa:

- emision de una senal de sensor, que representa un estado con respecto a una magnetizacion de una zona del elemento magnetico, que se encuentra en la zona de medicion del elemento sensor, a traves de uno de al menos tres valores predefinidos de la senal de sensor.

Por lo demas, la presente invencion crea un elemento magnetico para un dispositivo sensor, en el que el elemento magnetico presenta una pluralidad de zonas magnetizadas y al menos un zona no-magnetizada y una zona diamagnetizada adyacente al menos a dos zonas magnetizadas. Con preferencia, la zona no-magnetizada y la zona diamagnetizada estan dispuestas al menos adyacentes, de manera mas preferida, entre dos zonas magnetizadas identicas y/o entre dos zonas magnetizadas diferentes.

Por un elemento sensor se puede entender especialmente un sensor, que esta configurado para detectar variables magneticas. Por ejemplo, el elemento sensor puede ser un sensor Hall. Por un elemento magnetico se puede entender un elemento que presenta zonas magnetizadas diferentes. Por ejemplo, el elemento magnetico puede ser un disco, que contiene zonas magnetizadas diferentes en su cuerpo. De manera alternativa, el elemento magnetico puede presentar una chapa de soporte, sobre la que estan fijados imanes individuales. No obstante, el elemento magnetico debena poder moverse con relacion al elemento sensor, para poder detectar una modificacion de la posicion del elemento magnetico (que esta conectado, por ejemplo, con una palanca de cambios de una caja de cambios de un vetnculo) con relacion al elemento sensor. Por una senal de sensor se puede entender una senal de salida del elemento sensor, que presenta una informacion sobre un estado de la magnetizacion del elemento magnetico en una zona que esta en la zona de medicion del elemento sensor. Por un estado con relacion a una magnetizacion se puede entender una presencia de una magnetizacion (especialmente de la orientacion de un campo magnetico) o ninguna magnetizacion de la zona del elemento magnetico, que se encuentra en la zona de medicion del elemento sensor. Por un valor predefinido de la senal de sensor se puede entender un valor de una cantidad predeterminada de valores de la senal de sensor. Especialmente, los valores de la senal de sensor pueden adoptar al menos tres valores discretos, que representan, por ejemplo, la presencia de un campo magnetico en una primera direccion, en una segunda direccion diferente de la primera direccion o la presenta de ningun campo magnetico en la zona del elemento magnetico en la zona de medicion del elemento sensor.

La presente invencion se basa en el reconocimiento de que a traves de la utilizacion de senales de sensor, que presentan valores de la senal, que estan seleccionados a partir de al menos tres valores de la senal de sensor, se puede realizar una declaracion muy precisa sobre la existencia de un estado con respecto a una magnetizacion de una zona del elemento magnetico en la zona de medicion del elemento sensor. Especialmente de esta manera, con un sensor individual se puede realizar una declaracion mas detallada sobre el estado concreto del elemento magnetico en la zona de medicion del elemento sensor. Frente a las soluciones en el estado de la tecnica, en las que se utilizan sensores con valores binarios de la senal de sensor, se puede conseguir con ventaja a traves de la adicion de otro valor de la senal de sensor, que representa especialmente la ausencia de magnetizacion del elemento magnetico en la zona de medicion del sensor, una elevacion de la exactitud de la medicion con costes adicionales solo reducidos. Adicionalmente, tambien se puede mejorar una evaluacion de tales senales de sensor, puesto que, por ejemplo, con una combinacion de senales de sensor de varios dispositivos de sensor de este tipo para formar palabras de senales de sensor se puede realizar una distancia-Hamming mayor entre palabras de senales de sensor individuales que en el caso utilizacion de sensores con valores binarios de emision.

Especialmente favorable es una forma de realizacion de la presente invencion, en la que el elemento sensor esta configurado para preparar un valor predefinido de la senal de sensor, cuando no actua ningun flujo magnetico sobre el elemento sensor en un estado con relacion a una magnetizacion de la zona del elemento magnetico que se encuentra delante del elemento sensor. Tal forma de realizacion de la presente invencion ofrece la ventaja de una informacion adicional en la senal de sensor de que no esta presente ninguna magnetizacion del elemento magnetico en la zona de medicion del elemento sensor. Frente a los principios convencionales, en los que no es posible una deteccion de un estado con ausencia de magnetizacion, de esta manera se puede detectar una informacion mas detallada sobre el estado de la magnetizacion del elemento magnetico en la zona de medicion del elemento sensor.

Segun otra forma de realizacion de la presente invencion, el elemento sensor puede estar configurado para preparar una senal de sensor con un valor de la senal de sensor, a partir del cual se puede reconoce la orientacion de un campo magnetico en la zona del elemento magnetico que se encuentra en la zona de medicion del elemento sensor, pero no una intensidad del campo magnetico en la zona del elemento magnetico que se encuentra en la zona de medicion del elemento sensor. Tal forma de realizacion de la presente invencion ofrece la ventaja de que solo se considera relevante el signo de un campo magnetico detectado, con lo que se reduce la pluralidad de valores posibles del sensor de senales, de manera que se simplifica un procesamiento de las senales del sensor.

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Para obtener una informacion lo mas expresiva posible sobre la posicion relativa del elemento magnetico con relacion al elemento sensor, el dispositivo sensor puede presentar al menos otro elemento sensor, especialmente otro elemento sensor Hall, en el que el otro elemento sensor esta configurado para emitir otra senal de sensor, que representa un estado con respecto a una magnetizacion de una zona del elemento sensor, que se encuentra en la zona de medicion del otro elemento sensor por medio de uno de al menos tres valores predefinidos de la senal del sensor. De esta manera se puede determinar una palabra de codigo de la senal de sensor a partir de los valores de la senal de sensor y de la otra senal de sensor, que ofrece una expresion mas fiable sobre la posicion relativa del elemento magnetico con respecto al elemento sensor que la informacion que esta conectada solamente en el valor de la senal de sensor de un elemento sensor individual.

Ademas, es especialmente ventajosa una forma de realizacion de la presente invencion, en la que esta prevista una unidad de emision de senales, que esta configurada para enlazar el valor de la senal de sensor del elemento sensor con al menos el valor de la otra senal de sensor para formar una palabra de la senal de sensor, estando configurada la unidad de emision de senales, ademas, para enlazar diferentes posiciones relativas del elemento magnetico para formar una palabra de la senal de sensor, estando configurada la unidad de emision de senales, ademas, para emitir palabras de la senal de sensor para diferentes posiciones relativas del elemento magnetico delante del elemento sensor y del otro elemento sensor, que presentan una distancia-Hamming de al menos dos, especialmente una distancia-Hamming de al menos tres. Tal forma de realizacion de la presente invencion ofrece la ventaja de que se puede elevar una diversidad de las palabras de la senal de sensor individuales.

Para posibilitar una buena diversidad del estado de la magnetizacion del campo magnetico en la zona de medicion del elemento sensor, el elemento magnetico esta configurado de manera especial. El elemento magnetico presenta al menos un orificio y/o escotadura entre dos zonas magnetizadas, especialmente por que el orificio y/o escotadura representan un estado con respecto a una magnetizacion de una zona del elemento magnetico, en el que no existe ninguna magnetizacion. A traves de la prevision del orificio y/o de la escotadura se puede asegurar frente a los principios del estado de la tecnica una transicion especialmente mejor y facil de reconocer entre dos zonas magnetizadas diferentes o identicas del elemento magnetico.

Se realiza una nueva mejora de la diversidad entre dos zonas magnetizadas diferentes son identicas del elemento magnetico segun la presente invencion por que en el orificio y/o escotadura esta dispuesto un material diamagnetico, especialmente cobre. La disposicion de tal material diamagnetico posibilita un "desplazamiento hacia fuera" de lmeas del campo magnetico en las zonas, que presentan el material diamagnetico. En el caso de una disposicion del material diamagnetico en la zona de medicion del elemento sensor se puede reconocer de esta manera todavfa mejor y mas clara la presencia de una zona con un estado no magnetico del elemento magnetico.

Para poder fabricar un elemento magnetico especialmente sencillo, el elemento magnetico puede presentan varios elementos parciales, estando previsto al menos un elemento de soporte parcialmente plano, sobre el que estan dispuestos elementos parciales magneticos. Un elemento de soporte al menos parcialmente plano puede ser, por ejemplo, una chapa de soporte (se remite a la Hoja 7 de los documentos presentados originalmente), sobre la que estan aplicados o insertados los elementos parciales magneticos individuales. Los elementos parciales magneticos pueden ser en este caso, por ejemplo, imanes permanentes, que se encolan sobre el elemento de soporte plano y se insertan como elemento separado en el elemento se soporte plano y se tensan con el elemento de soporte o se conectan inmoviles de otra manera.

Segun una forma de realizacion ventajosa de la presente invencion, se puede prever una unidad de prueba del sensor, que esta configurada para modificar una direccion de un flujo de corriente a traves del elemento sensor y sobre la base de un valor de una senal del sensor detectada despues del flujo modificado de la corriente a traves del elemento sensor, reconocer una funcion correcta del elemento sensor. Tal forma de realizacion de la presente invencion ofrece la ventaja de que el dispositivo sensor posibilita una verificacion de la funcion interna separada, de manera que se puede reconocer un dispositivo sensor que trabaja erroneamente y se puede sustituir rapidamente.

De manera especialmente ventajosa, la presente invencion se puede emplear en combinacion con la determinacion de una posicion de cambio de una palanca de cambio para la seleccion de marchas de un vehuculo. Segun una forma de realizacion especial de la presente invencion, de esta manera puede estar prevista una instalacion de cambio, especialmente para un automovil, en la que se utiliza un dispositivo sensor, como se ha descrito anteriormente en una variante, en el que el dispositivo sensor esta configurado para detectar una posicion de una palanca de cambio, especialmente de una palanca de cambios de marcha.

La invencion se explica en detalle de forma ejemplar con la ayuda de los dibujos adjuntos. En este caso:

La figura 1 muestra un ejemplo de una utilizacion de un dispositivo sensor segun el estado de la tecnica.

La figura 2 muestra una Tabla, que muestra un comportamiento de cambio binario de palabras de codigos de 4 valores de la senal de sensor con una distancia-Hamming de dos.

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La figura 3 muestra un diagrama de bloques de un ejemplo de realizacion de la presente invencion como dispositivo sensor.

La figura 4A muestra una vista en planta superior esquematica de un elemento magnetico segun un ejemplo de realizacion de la presente invencion.

La figura 4B muestra una Tabla, que presenta un comportamiento de cambio ternario que se basa en palabras de codigo de cuatro valores de la senal de sensor generables del ejemplo de realizacion mostrado en la figura 4A.

La figura 5A muestra un primer esbozo de principio para la ilustracion de la aparicion de la tension-Hall a traves de un campo magnetico exterior.

La figura 5B muestra un segundo esbozo de principio para la ilustracion de la aparicion de la tension-Hall a traves de un campo magnetico exterior.

La figura 6 muestra una Tabla, que reproduce un patron ejemplar para una distancia Haming hmin = 3 utilizando un sensor ternario.

La figura 7 muestra una Tabla, en la que se reproduce una comparacion de los rendimientos de diferentes palabras de codigos en diferentes tipos de sensor.

La figura 8 muestra una Tabla, en la que se representa una pluralidad de sensores, que se pueden ahorar en la conmutacion de sensores binarios a sensores ternarios.

La figura 9 muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de realizacion de la presente invencion como procedimiento.

En la descripcion siguiente de ejemplos de realizacion preferidos de la presente invencion se utilizan signos de referencia iguales o similares para los elementos representados en las diferentes figuras y que actuan de forma similar, prescindiendo de una descripcion repetida de estos elementos.

En la figura 3 se representa un diagrama de bloques de un ejemplo de realizacion de la presente invencion como dispositivo sensor 100. El dispositivo sensor 100 esta dispuesto, por ejemplo, en una palanca selectora de marchas 300 de una caja de cambios automatica en y comprende al menos un elemento magnetico 110, sobre el que estan presentes zonas 310 magnetizadas diferentes. Estas zonas magnetizadas diferentes pueden estar formadas, por ejemplo, por imanes permanentes 315, que estan incrustados en el elemento magnetico 110 o estan encolados sobre el elemento magnetico 110. Ademas, se pueden practicar tambien en el elemento magnetico 110 unos taladros 320 y/o escotaduras 330 (es decir, cavidades en una placa de soporte del elemento magnetico 110). Alternativa o adicionalmente, en estos taladros 320 y/o escotaduras 330 se puede introducir un material diamagnetico 340 para conseguir una concentracion del campo magnetico sobre las zonas del elemento magnetico 110 no rellenas con material diamagnetico 340. Ademas, el dispositivo sensor 100 comprende al menos un elemento sensor 120, en este caso cuatro elementos sensores 120, que estan configurados para emitir una senal de sensor 350, que representa un estado con respecto a una magnetizacion de una zona del elemento magnetico 110, que se encuentra en la zona de medicion 360 del elemento sensor 120, a traves de uno de al menos tres valores predefinidos de la senal del sensor. El elemento magnetico 110 esta dispuesto en este caso movil con respecto a los elementos sensores 120 alrededor de un punto de giro 345 e inmovil con respecto al selector de marchas 300 para poder detectar despues de un movimiento del selector de marchas 300 a traves de los elementos sensores 120 una posicion del elemento magnetico 110 y, por consiguiente, una posicion del selector de marcha 300. Las senales del sensor 350 se enlazan en una unidad de emision del sensor 370 para formar una palabra de codigo como senal de salida 380, como se representa en detalle a continuacion. Adicionalmente, el dispositivo sensor 110 puede tener una unidad de prueba 390, que esta configurada para ensayar la capacidad funcional del elemento sensor, por ejemplo de acuerdo con la siguiente descripcion.

En la figura 4A se muestra una vista en planta superior esquematica de un elemento magnetico 110 segun un ejemplo de realizacion de la presente invencion. En la figura 4B se representa una Tabla del comportamiento de conmutacion asociable a este ejemplo de realizacion preferido. El elemento magnetico 110 se puede utilizar en este caso, por ejemplo, en un dispositivo sensor como el dispositivo sensor 100 descrito anteriormente. El elemento magnetico 110 esta configurado por una placa magnetica rectangular, que es movil en vaiven paralelamente a al menos una direccion (direccion de la flecha representada en la figura 4a). La placa de campos magneticos 110 comprende varias zonas magnetizadas 310 y zonas no magnetizadas 320, 330, 340. Las zonas magnetizadas 310 comprenden zonas magnetizadas diferentes o bien zonas magnetizada de diferente polaridad. La disposicion mostrada en la figura 4A de zonas magnetizadas y no-magnetizadas asf como las zonas magnetizadas con diferente polaridad se seleccionan solo de forma ejemplar y se pueden disponer de otra manera. En particular, la placa magnetica 110 en la forma de realizacion mostrada de forma ejemplar comprende varios polos magneticos Norte, que se representan por los campos rayados sencillos en la figura 4A. Por lo demas, la placa magnetica 110

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comprende varias zonas rayadas dobles, que representan un polo magnetico Sur. Los campos no rayados corresponden a zonas no magnetizadas, que estan realizadas en esta forma de realizacion preferida de forma ejemplar por una combinacion de un taladro 320, una escotadura 330 y un material diamagnetico 340. La placa magnetica 110 puede comprender, en principio, zonas no-magnetizadas, que pueden estar formadas solo por taladros 320, escotaduras 330 o material diamagnetico o por una combinacion discrecional de ellos. La zona no magnetizada conduce en este ejemplo de realizacion preferido a un estado de la senal del sensor "0", el polo magnetico Norte a un estado de la senal del sensor "1" y el polo magnetico Sur a un estado de la senal del sensor "2". Los estados de la senal del sensor generables en cada caso se describen en detalle a continuacion con referencia a las figura 5 a 5B.

A partir del patron o la disposicion, mostrados en la figura 4A, de las zonas magnetizadas y no-magnetizadas en combinacion con la asociacion descrita anteriormente resulta la Tabla mostrada en la figura 4B con un esquema de conmutacion asociado correspondiente. El esquena de conmutacion se genera a traves de una colaboracion de la placa magnetica 110 con varios elementos sensores 120, aqrn con cuatro elementos sensores ternarios 120. En este caso, la placa magnetica 110 colabora con los elementos sensores ternarios 120, de tal manera que la placa magnetica 110 es relativamente movil con respecto a los elementos sensores 120, de manera que la placa magnetica 110 puede sobrepasar los elementos sensores 120 con efecto de senalizacion o puede ser sobrepasada por estos con efecto de senalizacion, de manera que los elementos sensores 120 emite en el estado de transferencia una senal de sensor que representa un estado con respecto a una magnetizacion de una zona de la placa magnetica 110 que se encuentra en la zona de medicion del elemento sensor 120 a traves de uno de al menos tres valores predefinidos de la senal del sensor. Las senales del sensor se enlazan en una unidad de emision del sensor para formar palabras de codigos mostradas en la figura 4B como senal de emision.

Una solucion conocida hasta ahora consiste en elevar la distancia-Hamming utilizando varios sensores, por ejemplo siete sensores en lugar de solo cuatro. El principio propuesto aqrn presenta una solucion alternativa, que se basa en el efecto Hall y en la estructura minima de un sensor Hall. A tal fin, debe esbozarse en primer lugar el modo de trabajo de un sensor Hall.

La figura 5 muestra el principio del efecto Hall en dos figuras parciales 5A y 5B. La tension Hall resulta a traves de una corriente de electrones e, que se provoca a traves de un campo magnetico y que se forma transversalmente a la direccion del flujo de la corriente impresa I. En la figura 5A, el campo magnetico esta orientado a la inversa que en la figura 5B. El signo de la tension depende de la direccion del campo magnetico y de la corriente. Si se predetermina la direccion de la corriente en el diseno en la disposicion mostrada como ejemplo en la figura 5, el campo magnetico B permanece como unica variable para detectar la posicion de la palanca de marchas (como se muestra en la figura 1), cuando se montan las disposiciones mostradas en la figura 5 en un sensor para la deteccion de la posicion de la palanca selectora de marcha. La direccion del campo se realiza en el diseno a traves de la seleccion de las zonas magneticas sobre la placa magnetica.

Por lo tanto, en principio, con un sensor Hall, cuya senal analogica (descrita aqrn como ejemplo con la funcion- Signum (sgn(x)) se cuantifica, se emiten tres estados. Por ejemplo, con una tension-Hall UHall > 0 se puede obtener un valor Sgn(UHall) + 1, que indica que indica que un iman en el sensor-Hall apunta en una direccion, de manera que la tension que se puede tomar es positiva y se encuentra en la proximidad de la tension Hall maxima positiva. En el caso de una deteccion de una tension-Hall de UHall « 0, se obtiene un signo de UHall = 0, lo que se puede interpretar de tal manera que no existe ningun iman en el sensor Hall, es decir, que practicamente no existe ningun flujo magnetico y ninguna tension Hall. A traves de campos de dispersion de la placa magnetica, influencias ambientales y campo magnetico terrestre se fijan valores pequenos igualmente como UHall = 0. Para el caso de que se mida UHall < 0, se coloca el signo de UHall con Sgn(UHall) = -1, lo que se puede interpretar de tal manera que un iman en el sensor-Hall esta orientado en otra direccion frente a la alineacion mencionada anteriormente. La tension en este caso es negativa y esta en la proximidad de la tension Hall maxima negativa. Tal sensor (Hall) con tres estados se puede designar tambien como sensor ternario.

El principio descrito en detalle a continuacion presenta varias propuestas de modificacion con respecto al estado de la tecnica. Por ejemplo, el sensor Hall se puede describir en su funcion "natural", en la que reproduce la direccion del campo magnetico sobre el signo de la tension. Ademas, el procesamiento de la senal puede convertir la tension Hall despues de la fijacion de zonas de la tension para la tension Hall como 00 (ningun campo magnetico), 01 (direccion del flujo A), 10 (direccion del flujo inversa a A) y opcional 11 (el sensor indica estado erroneo). Ademas, se puede perforar tambien una placa magnetica (como se representa, por ejemplo, en la figura 1 o en la figura 3) durante o despues de la fabricacion, para poder representan el estado 00 en conexion con el sensor-Hall. La ventaja especial del circuito consiste en que con el mismo numero de sensores se puede generar una distancia-Haming mayor.

Como ventajas tecnicas del principio presentado aqrn se puede realizar en primer lugar una evaluacion tecnicamente muy sencilla de la posicion de la palanca selectora. A tal fin, con dos estados por sensor se pueden realizar, en general, 16 palabras de codigos. Cuando se necesitan mas de dos palabras de codigos diferentes por posicion de conmutacion, es decir, por ejemplo seis posiciones P, R, N, D, + y -, debena limitarse el desarrollo a una distancia-

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Hamming de dos. La Tabla de la figura 2 muestra que para cuatro sensores existen, respectivamente, dos cadenas de codigos con ocho palabras de codigos, respectivamente, que contienen una distancia-Hamming entre s^ de al menos dos.

Si se sustituyen los sensores Hall binarios por los sensores Hall ternarios de esta propuesta, segun el principio descrito anteriormente utilizando la funcion-Signum, se representa el signo de la tension con la ayuda de la sustitucion

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con

bi = valor del bit i (sin unidad)

UHall= tension Hall medida en la unidad Voltios, es decir, que el alfabeto de la palabra de codigo se transfiere desde los estados de sensor -1, 0, 1 a 0, 1, 2, para simplificar el calculo y la representacion del estado del sensor durante la fase de diseno de un circuito.

Con cuatro "Bits" (es decir, propiamente mas bien posiciones de una palabra de codigo), que pueden adoptar, respectivamente, tres estados (que corresponden a las senales de un sensor ternario), se pueden formar, por consiguiente, 34 = 81 palabras de codigos, es decir, mas de cinco veces mas que con solo dos estados. Durante el calculo de las cadenas-Hamming posibles se muestra que con cuatro sensores y tres estados, respectivamente, pueden resultar 72 cadenas diferentes, que tienen la distancia-Hamming tres - como se representa en la Tabla de la figura 2, un sensor binario solo puede suministrar dos cadenas.

La Tabla de la figura 6 muestra un patron ejemplar para cadenas-Hamming con una distancia-Hamming hmin = 3 en caso de utilizacion de un sensor ternario. Especialmente, el ejemplo muestra una cadena-Hamming 0000 - 0111 - 0222 - 1012 - 1120 - 1201-2021 - 2102 - 2210, en la que cada palabra de codigo de cada una tiene la distancia- Hamming de tres:

La Tabla de la figura 7 muestra una comparacion, que proporciona posibilidades a un sensor ternario (es decir, que proporciona tres estados 0/1/2) frente a un sensor binario (es decir, que proporciona dos estados 0/1, en la que en la primera columna se reproduce la distancia-Hamming minima necesaria dmin, en la tercera columna la longitud de las cadenas Kb y el numero Ab para el caso de un sensor binario y en la cuarta columna la longitud de las cadenas Kt y el numero At para el caso de un sensor ternario. La Tabla de la figura 7 muestra, por consiguiente, una comparacion de los rendimientos en diferentes tipos de sensor. Cuanto mayor es la longitud de la cadena, tanto mas instrucciones de conmutacion diferentes (P, R, N, D, +, - y otras) se pueden asignar a una palabra de codigo y al mismo tiempo se puede conseguir la distancia-Hamming requerida y minima ventajosa.

De manera alternativa, la Tabla de la figura 7 ofrece una vision de conjunto de como se puede reducir el numero de los sensores con la misma potencia del sistema sensor. Puesto que un sistema sensor con tres estados por sensor suministra mas palabras de codigos que un sistema sensor con solo dos estados por sensor, se puede reducir el numero de los sensores con la misma funcion y la utilidad inalterada para seguridad y disponibilidad.

La reduccion se calcula segun la ecuacion

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con

k = numero de los sensores ternarios necesarios (con tres estados) y n = numero de los sensores binarios presentes (con dos estados).

En la Tabla de la figura 8 se representa un resultado, que indica el numero de los sensores, que se pueden ahorrar con el cambio de sensores binarios a sensores ternarios, estando representados en la lmea superior los sensores para diseno antiguo con senales binarias 2n y en la lmea inferior se representa el numero de los sensores necesarios cuando se utiliza el nuevo diseno, es decir, de sensores con 3k estados diferentes por valor de sensor, que son necesarios, que son necesarios para obtener un espacio de palabra de codigo, que corresponde al espacio de palabra de codigo en el caso de utilizacion de sensores binarios.

Otra ventaja tecnica del principio propuesto aqrn se puede ver en la posibilidad de un diagnostico mejorado. Otro requerimiento planteado con frecuencia es el diagnostico permanente del sistema. En sensores con tres estados se ofrece otra posibilidad para realizar el diagnostico: si esta dispuesto sobre el sensor-Hall un polo ("Norte magnetico"

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o "Sur magnetico"), se puede verificar el sensor desconectando la direccion de la corriente I predeterminada en el diseno (por ejemplo como se puede reconocer en las figuras parciales de la figura 5) para la diagnosis e invirtiendola a continuacion. Un sensor que trabaja correctamente la sigue, desapareciendo en primer lugar la tension Hall y aplicandola entonces de nuevo en el sensor con signo invertido. Para el caso de que durante la inversion del flujo de corriente no se pueda observar tal comportamiento del resultado del sensor, se puede deducir que el sensor respectivo esta defectuoso.

Como otra ventaja se puede mencionar una placa magnetica especial, que se puede emplear para el apoyo de la funcion del principio presentado aqrn. Esta placa magnetica, como se representa, por ejemplo, en las figuras 1 y 4A, puede representar el estado libre de campo magnetico "00" a traves de perforacion en conexion con el sensor-Hall posicionado delante de la perforacion. Para construir placas magneticas especialmente compactas o conseguir una transicion especialmente mtida entre zona magnetica y no magnetica, se pueden equipar los taladros en las placas con un inserto diamagnetico (p < 1, por ejemplo cobre). Alternativamente, la placa magnetica se puede componer de piezas o imanes individuales, que se colocan, por su parte, sobre un soporte de chapa. Cuando los sensores estan colocados solo sobre un lado, esta disposicion no presenta ningun inconveniente, cuando se utiliza una placa de chapa continua, para encolar las piezas magneticas en una superficie grande.

La aplicacion del principio presentado aqrn abre una serie de ventajas. Por una parte, se puede realizar una reelaboracion del diseno de sistemas de sensor existentes, en la que se pueden sustituir sensores binarios por sensores ternarios y se pueden combinar con una placa magnetica con tres estados "Norte magnetico", "Sur magnetico" y "no magnetico". De ello resulta un valor util con el mismo numero de sensores, puesto que en el caso de conflicto de objetivos en la ponderacion de una seguridad de evaluacion de los resultados de los sensores frente a una disponibilidad de los resultados de los sensores se puede adaptar mejor el sistema sensor a fabricar a los requerimientos de un cliente, consiguiendo o bien un nivel de seguridad mas alto (SIL/ASIL) o mejorando la disponibilidad. Como otro valor util se puede mencionar que durante la reelaboracion de soluciones existentes no hay que realizar ninguna modificacion del embalaje (es decir, que sena necesaria la disposicion de los sensores en una carcasa de sensor y se posibilita la recepcion de muchos componentes con un gasto de adaptacion solo moderado). alternativamente, con la misma seguridad/disponibilidad se pueden ahorrar sensores.

Ademas, el presente principio ofrece una ventaja de diagnostico, puesto que existen otras posibilidades para verificar el sensor inmediatamente sobre su funcion correcta.

Con respecto a la placa magnetica especial se puede indicar que la combinacion de varios imanes o piezas individuales de placas magneticas sobre un soporte de chapa puede mejorar las libertades en la configuracion de la placa magnetica (es decir, la disposicion y tamano de los polos individuales) y se pueden reducir los costes y los tiempos de proceso en la fabricacion de la placa magnetica.

La figura 9 muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de realizacion de la presente invencion como procedimiento 800 para la deteccion de una posicion del elemento magnetico con respecto a un elemento sensor, utilizando el procedimiento 800 un dispositivo sensor de acuerdo con un ejemplo de realizacion descrito anteriormente. El procedimiento 800 comprende una etapa de la emision 810 de una senal de sensor, que representa un estado con respecto a una magnetizacion de una zona del elemento magnetico, que se encuentra en la zona de medicion del elemento sensor a traves de uno de al menos tres valores predefinidos de la senal de sensor.

En resumen, a continuacion se presentan de nuevo las caractensticas mas importantes del principio presentado aqrn. En primer lugar, se propone la utilizacion de uno o varios sensores ternarios para la deteccion de la posicion de la palanca de cambios. En este caso, una instalacion de cambios, especialmente para automoviles, presenta un dispositivo magnetico con una o varias zonas, que pueden presentar una magnetizacion, y un sensor, que puede reconocer una magnetizacion existente y puede determinar la direccion de esta magnetizacion. En este caso, de manera mas favorable la placa magnetica de un lado puede realizar una combinacion de al menos uno de los dos estados posibles "Norte magnetico" y "Sur magnetico" con el estado "no magnetico". Al mismo tiempo, en esta placa magnetica se pueden realizar las zonas no-magneticas por medio de taladros. Para la verificacion de la funcion correcta de tal sensor se puede prever un dispositivo, que puede verificar la funcion del sensor Hall a traves de la inversion de la direccion de la corriente en el sensor Hall.

Segun otro aspecto de la presente invencion, esta prevista una placa magnetica, que presenta tres estados para un sensor colocado en un lado, a saber, el estado "Norte magnetico", el estado "Sur magnetico" y el estado "Taladro" (es decir, que en este estado no se puede detectar ningun campo magnetico por el sensor). En una forma especial, la placa magnetica puede contener en los taladros un inserto diamagnetico para blindar las zonas magneticas de tal manera que sus campos de dispersion son debilitados o desplazados hacia fuera desde la zona no magnetizada. De manera alternativa o adicional, la placa magnetica puede no estar constituida de una pieza, sino que sus componentes son retenidos juntos por un soporte, especialmente chapa transformada, o fijados sobre ella, de manera que la zona lo magnetica se puede realizar como taladros del soporte. Tambien en este caso, la placa magnetica se puede proveer con insertos diamagneticos en los taladros o bien espacios intermedios entre los

5

10

15

20

25

30

35

componentes magneticos individuales de la placa magnetica.

Los ejemplos de realizacion descritos y mostrados en las figuras estan seleccionados solo como ejemplo. Se pueden combinar diferentes ejemplos de realizacion totalmente o con respecto a caractensticas individuales. Un ejemplo de realizacion se puede completar tambien a traves de caractensticas de otro ejemplo de realizacion.

Ademas, se pueden repetir las etapas del procedimiento segun la invencion asf como en otra secuencia distinta a la secuencia descrita.

Si un ejemplo de realizacion comprende un enlace "y/o" entre una primera caractenstica y una segunda caractenstica, entonces esto se puede leer de manera que el ejemplo de realizacion segun una forma de realizacion presenta tanto la primera caractenstica como tambien la segunda caractenstica y segun otra forma de realizacion o bien solo la primera caractenstica o solo la segunda caractenstica.

Signos de referencia

100 Dispositivo sensor

110 Placa magnetica, elemento magnetico

120 Elemento sensor

300 Selector de marchas, palanca selectora

310 Zonas magnetizadas del elemento magnetico

315 Imanes permanentes

320 Taladros

330 Escotadura

340 Material diamagnetico

345 Punto de giro

350 Senales de sensor, lmeas de senales de sensor

360 Zona de medicion

370 Unidad de emision

380 Palabra de codigo, senal de emision

390 Unidad de prueba

800 Procedimiento para la deteccion de una posicion del elemento magnetico con relacion a un elemento sensor 810 Etapa de la emision

Uh Tension Hall

B Campo magnetico

e Flujo de electrones

I Flujo de corriente

Claims (11)

1. 5

   10

   15

   20

   25

   30

   35

   40

   45

   50

   55

   60

   REIVINDICACIONES

   1. - Dispositivo sensor (100) con al menos un elemento sensor (120), especialmente un elemento sensor Hall, y con al menos un elemento magnetico (110) movil con respecto al elemento sensor (120), que presenta una pluralidad de zonas (310) magnetizadas diferentes y al menos un orificio (320) y/o escotadura (330) entre dos zonas magnetizadas (310), en el que el elemento sensor (120) esta configurado para emitir una senal de sensor (350), que representa un estado con respecto a una magnetizacion de una zona del elemento magnetico (110) que se encuentra en la zona de medicion (360) del elemento sensor (120) a traves de uno de al menos tres valores de senales de sensor predefinidos, caracterizado por que en el orificio (320) y/o la escotadura (330) esta dispuesto un material diamagnetico (340).
2. 2. - Dispositivo sensor (100) de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado por que el elemento sensor (120) esta configurado para preparar un valor predefinido de la senal de sensor como senal de sensor (350), cuando en un estado con respecto a una magnetizacion de la zona del elemento magnetico (110), que se encuentra en la zona de medicion (360) del elemento sensor (120), no actua ningun flujo magnetico (B) sobre el elemento sensor (120).
3. 3. - Dispositivo sensor (100) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento sensor (120) esta configurado para preparar una senal de sensor (350) con un valor de la senal de sensor, a partir del cual se puede reconocer la orientacion de un campo magnetico (B) en la zona del elemento magnetico (110) que se encuentra en la zona de medicion (360) del elemento sensor (120), pero no la intensidad del campo magnetico (B) en la zona del elemento magnetico (110) que se encuentra en la zona de medicion (360) del elemento sensor (120).
4. 4. - Dispositivo sensor (100) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el dispositivo sensor (100) presenta al menos otro elemento sensor (120), especialmente otro elemento sensor Hall. en el que el otro elemento sensor (120) esta configurado para emitir otra senal de sensor (250), que representa un estado con respecto a una magnetizacion de una zona del elemento magnetico (110), que se encuentra en la zona de medicion (360) del otro elemento sensor (120) a traves de uno de al menos tres valores predefinidos de la senal de sensor.
5. 5. - Dispositivo sensor (100) de acuerdo con la reivindicacion 4, caracterizado por una unidad de emision de senales (370), que esta configurada para enlazar el valor de la senal de sensor (350) del elemento sensor (120) con al menos una valor de la otra senal de sensor (350) del al menos otro elemento sensor (120) para formar una palabra de la senal de sensor (380), en el que la unidad de emision de la senal (370) esta configurada, ademas, para emitir palabras de la senal de sensor (380) para diferentes posiciones relativas del elemento magnetico (110) con respecto al elemento sensor (120) y al otro elemento sensor (120), las cuales presentan una distancia-Hamming de al menos dos, especialmente que presentan una distancia-Hamming de tres.
6. 6. - Dispositivo sensor (100) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el material diamagnetico (340) es cobre.
7. 7. - Dispositivo sensor (100) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por que el elemento magnetico (110) presenta varios elementos parciales (310, 340), en el que esta previsto al menos un elemento de soporte parcialmente planar, sobre el que estan dispuestos elementos parciales magneticos (315).
8. 8. - Dispositivo sensor (100) segun una de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por una unidad de prueba del sensor (390), que esta configurada para modificar una direccion de un flujo de corriente (I) a traves del elemento sensor (120) y sobre la base de un valor de una senal del sensor (350) detectada despues del flujo de corriente modificado (I) a traves del elemento sensor (120), se puede reconocer una funcion correcta del elemento sensor (120).
9. 9. - Instalacion de cambio, especialmente para un automovil, caracterizada por un dispositivo sensor (100) segun una de las reivindicaciones anteriores, en el que el dispositivo sensor (100) esta configurado para detectar una posicion de una palanca de cambio, especialmente de una palanca de cambio de marchas (300).
10. 10. - Procedimiento (800) para la deteccion de una posicion del elemento magnetico con respecto a un elemento sensor, en el que el procedimiento utiliza un dispositivo sensor segun una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado por la siguiente etapa:

    - emision (810) de una senal de sensor, que representa un estado con respecto a una magnetizacion de una zona del elemento magnetico, que se encuentra en la zona de medicion del elemento sensor, a traves de uno de al menos tres valores predefinidos de la senal de sensor.
11. 11. - Elemento magnetico (110) para un dispositivo sensor (100) de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, que presenta una pluralidad de zonas magnetizadas (310) y al menos un zona no-magnetizada (320; 330) y una zona diamagnetizada (340) adyacente al menos a dos zonas magnetizadas (310), en el que la zona no-magnetizada

    (320; 330) presenta al menos un orificio (320) y/o escotadura (330), en el que la zona diamagnetizada presenta un material diamagnetico (340) configurada con el elemento magnetico (110) y dispuesta sobre el elemento magnetico (110), caracterizado por que el material diamagnetico (340) esta dispuesto en el orificio (320) y/o escotadura (330).