JP2005106822A - 磁気センサ装置の切替閾値の評価を補正する方法と装置 - Google Patents

Abstract

【課題】出力信号におけるエラーを所期のように補正できる、磁気センサ装置における切替閾値の評価を補正するための方法ならびこの方法を実施する装置を提供する。
【解決手段】方法に関する課題は、測定周期の経過において各切替エッジに対して別個の切替閾値を、各切替エッジのそれぞれの最大値および最小値を求め、かつ最大値および最小値から求められる平均値を別個の切替閾値として不揮発に記憶することにより設定することによって解決される。装置に関する課題は、切替エッジのそれぞれの最大値および最小値を評価し、閾値としてのそれぞれの平均値を計算する計算モジュールと、不揮発性のメモリモジュールとが設けられており、メモリモジュールに測定周期のそれぞれの閾値が記憶されることによって解決される。
【選択図】図１

Description

本発明は、移動する検出器素子に起因する切替エッジを、閾値を上回ることまたは下回ることにより信号が出力されることにより評価する、磁気センサ装置における切替閾値の評価を補正する方法ならびにこの方法を実施する装置に関する。

ここで、いわゆる能動的な回転数センサおよびポジションセンサが公知であり、これらのセンサは例えば自動車におけるエンジンの制御に使用されるか、またはトランスミッション制御または走行ダイナミクス制御のためにも使用される。これらのセンサは位相検出器、回転数検出器またはいわゆる回転数センサとして機能し、ここでこれらのセンサと関連して使用される、測定値の検知および評価のための集積回路、例えばいわゆるセンサＡＳＩＣは磁気的な刺激が生じると、各磁気的なエッジから電気的なエッジ、すなわちロウからハイまたはハイからロウへの２値の出力信号の切替または所定の長さの電気的なパルスを形成する。

磁気的なセンサはそれ自体公知であり、これらのセンサは例えば一定の切替閾値でもって動作する。これらのセンサ回路は補正不可能な一定の切替閾値を有するので、したがってこれにより検出器歯車のエラーは直接的にセンサの出力信号に表される。他方ではいわゆる自己較正式センサも存在し、これらの自己較正式センサは測定値の最大値と最小値を決定し、その切替閾値を例えば一般平均値に修正する。この場合検出器歯車におけるエラーは切替閾値の補正を決定するために使用される極値の振幅を変化させ、したがってセンサの出力信号におけるエラーを形成する。

さらにプログラム可能なセンサもそれ自体公知であり、これらのセンサでは自己較正に付加的にスイッチオン切替閾値と、磁気的な極値間の目標切替閾値の位置とを不揮発にプログラミングできる。これら２つのプログラミングは全体の検出器歯車に対して積分的に行われ、この場合においても検出器歯車における偏心はセンサの出力信号における角度エラーを形成する可能性がある。

したがってこれら全ての場合において、検出器歯車のエラー、例えば多極歯車でのピッチエラーまたは、例えばカムシャフト検出器歯車の偏心を所期のように補正することができない。

例えばＤＥ １９７ ５０ ３０４ Ａ１から、パルス歯車を用いて非接触に回転角度を検知するための装置が公知であり、この装置では回転方向の識別が、回転方向においてパルストリガ式の素子の間隔が変えられており、したがってマークスペース比が変化することによって可能である。
ＤＥ １９７ ５０ ３０４ Ａ１

本発明の課題は、上記の問題点を解消する、磁気センサ装置における切替閾値の評価を補正するための方法ならびこの方法を実施する装置を提供することである。

方法に関する課題は、測定周期の経過において各切替エッジに対して別個の切替閾値を、各切替エッジのそれぞれの最大値および最小値を求め、かつ最大値および最小値から求められる平均値を別個の切替閾値として不揮発に記憶することにより設定することによって解決される。装置に関する課題は、切替エッジのそれぞれの最大値および最小値を評価し、閾値としてのそれぞれの平均値を計算する計算モジュールと、不揮発性のメモリモジュールとが設けられており、メモリモジュールに測定周期のそれぞれの閾値が記憶されることによって解決される。

移動する検出器素子に起因する切替エッジは、閾値を上回るか下回ることによって信号が出力されることにより評価される、磁気センサ装置における切替閾値の評価を補正するための冒頭で述べたような方法の実施形態においては、本発明によれば有利には測定周期の経過において各切替エッジに対して別個の切替閾値が設定される。ここでこの設定は各切替エッジのそれぞれの最大値と最小値が求められ、これらの最大値および最小値から求められた平均値が別個の閾値として不揮発に記憶されることにより行われる。

したがって本発明の核心は磁気的なエッジ各々に対する切替閾値の不揮発の記憶および個別補正であり、その結果検出器素子のエラーを修正することができる。したがってこのようにして簡単なやり方で、冒頭で述べたようなセンサの改善を達成でき、磁気的な刺激におけるエラー、例えば検出器素子としての検出器歯車におけるピッチエラーまたは偏心によって生じるような不正確さを最小にすることができるか完全に抑制することができ、また検出器素子とセンサとの最適な適合を達成することができる。

測定周期の開始を２つの切替エッジ間の増大した周期長の形態で検出器素子にマーキングすることによって識別できる場合には有利である。択一的には、測定周期の開始を上昇した磁気的な最大値の形態でセンサ素子にマーキングすることによって識別することもできる。

本発明による磁界センサの始動時には、各閾値に対してプリセットされた値を記憶することができ、この値は測定周期の最初の経過時にその都度修正される。

切替エッジのそれぞれの最大値と最小値を評価するための計算モジュールを用いることにより、簡単なやり方で閾値としてのそれぞれの平均値の計算を実施することができる。さらに有利には、不揮発性のメモリモジュールが設けられており、この不揮発性のメモリモジュールには測定周期のそれぞれの閾値が格納される。

磁気センサ装置を有利には、検出器素子としての検出器歯車の回転または回転角度を評価するために使用することができ、切替エッジは磁界影響式または磁界形成式のモジュールによって形成され、またセンサはＡＭＲ基板またはＧＭＲ基板上に取り付けられているホール素子または磁気抵抗素子である。

本発明を用いて、切替エッジ各々に対する切替閾値の個別補正以外にも、例えば温度補償のような汎用的な補正も、または汎用的な振幅補正も簡単に使用することができる。個々の切替閾値のプログラミングは実際に使用される検出器歯車において、しかも場合によっては用途に応じてエンジンまたは車両においても行われることが望ましい。したがって磁気的なエッジ各々に対する切替閾値の個別補正によって、検出器歯車のエラーを局所的に補正できることが保証されている。

以下では本発明の実施例を図面に基づき説明する。

図１には、例えば所定の回転角度に対してパルスを形成する、原則的に従来技術から公知でありかつここには図示していない検出器歯車がセンサ装置に対して相対的に回転運動する際にこの回転運動を検知するための方法のフローチャートが示されている。

図１は本発明による方法の経過を示し、この方法では先ずここでは詳細には説明しない非プログラミング状態のセンサが例えば自動車に取り付けられ、ここにおいて較正のためにテストモードを行う。センサ装置のスイッチオン後にブロック１および２に原理的に示されている、センサ装置と検出器歯車との同期が行われる。

次いで図１のブロック３には、切替エッジ各々に対してそれぞれ更新される切替閾値を用いる同期動作が表されており、ここでブロック４に記載された不揮発性のメモリからＳｎ値（ここでｎ＝検出器歯車の周期数）が読み出され、磁気パルスのエッジ各々に対する切替閾値が更新される。次いでブロック５によれば補正された同期動作が行われる。それ以降の動作の間に、個々の切替閾値を所期のように個別に、例えば局所的な最大値および最小値の平均値形成によって、または例えば温度補正のような汎用的な補正によって修正することができ、ここで検出器歯車のエラーを補正するために較正プロセスの枠内において不揮発に記憶されている個々の切替閾値を考慮することは殊に有利である。

図２および図３には本発明の背景を説明するために、慣例の一定の切替閾値７が調整されている場合において検出器歯車の偏心が存在しない場合、または顕著な偏心が存在する場合に、時間ｔにわたる検知の間に磁気センサ装置の出力信号６の振幅Ａがどのような特性であるかを示している。図２のように偏心が存在しない場合には、一定の切替閾値７と、切替エッジ最大値と切替最小値のそれぞれの平均値８との間の大きなエラーが形成されない一方で、検出器歯車に顕著な偏心が存在する場合には図３の出力信号６の経過のようにここでは顕著な偏差が生じる。

図４の曲線経過１０による別個の切替閾値を用いる本発明により示される方法の特徴を、集積回路としてのいわゆるセンサＡＳＩＣを備えた、例えば自動車内のユニットにおける回転角度検知のための磁気センサ装置において実現することができる。このセンサＡＳＩＣは磁気的なエッジ各々に対して固有にプログラミング可能な切替閾値１１ならびに、図４の同期領域１３におけるスイッチオン状態に対するプリセット可能ないわゆるデフォルト切替閾値１２を実現する。

そのような回路は必要に応じて、例えばＰＲＯＭまたは（Ｅ）ＥＰＲＯＭの形態で実施できる不揮発性のメモリを有する。さらに回路はインタフェースを有し、このインタフェースを介して個々の切替閾値に応答し、この切替閾値を変化させる。切替閾値以外にも、検出器歯車の一回転における磁気的な周期の数ｎも格納される。

プログラミングされた切替閾値を検出器歯車の正確な位置においてアクティブにするために、回路は検出器歯車の基準位置または零位置を識別する必要がある。この識別を検出器歯車の周囲における、例えば係数２だけ顕著に増大された周期長、例えば間隔が広い隙間／幅広の歯のようなマーキングによるか、または図４のような絶対的な磁気的な最大値１４によって行うことができる。

スイッチオン後にセンサ装置は図１のブロック１にしたがいプログラムされたデフォルト切替閾値１２でもって起動し、図１のブロック２および図４の領域１３にしたがい同期が行われる。ここで、センサ装置は経過１０の磁気的な振幅の最大値および最小値ならびにその時間的な位置を検出およびマークし、どれほどの頻度でプリセットされた切替閾値１２が超えられるかがカウントされる。検出器歯車が一回転した後、すなわち２*ｎ回切替閾値を超えた後に基準エッジが求められる。

このために前述したように、最も簡単な場合においては、検出器歯車の一回転における絶対的な最大値１４に続く磁気的なエッジを使用することができ、このエッジは一回転後に一義的に識別できる。このエッジが再度生じると直ぐに領域１３による同期が終了され、センサは図１のブロック３にしたがい、また図４の領域１３に続く領域において、切替閾値１１をその不揮発性メモリにおける内部リストに応じて変化させ、このようにして例えば検出器歯車の偏心を所期のように修正することができる。ここで、あるリストエントリから次のリストエントリへの切替閾値の切り替えの時点は、二重パルスが生じないように選択すべきである。

磁気センサ装置における検出器歯車の切替信号を補正するための方法のフローチャートである。 エラーの影響の無い一定の切替閾値に関する磁気センサ装置の切替閾値を示す。 エラーの影響のある一定の切替閾値に関する磁気センサ装置の切替閾値を示す。 切替エッジにおいて本発明により別個に調整された閾値を有する磁気センサ装置の切替閾値を示す。

符号の説明

１、２、３、４、５ ステップ、 ６ 出力信号、 ７ 切替閾値、 ８ 平均値、 １０ 経過、 １１ 固有にプログラミングされた切替閾値、 １２ デフォルト切替閾値、 １３ 同期領域、 １４ 絶対的な最大値

Claims (7)

1. 移動する検出器素子に起因する切替エッジを、閾値（９；６）を上回ることまたは下回ることにより信号が出力されることにより評価する、磁気センサ装置における切替閾値の評価を補正する方法において、
   測定周期の経過において各切替エッジに対して別個の切替閾値（１１）を、各切替エッジのそれぞれの最大値および最小値を求め、かつ該最大値および最小値から求められる平均値を別個の切替閾値（１１）として不揮発に記憶することにより設定することを特徴とする、磁気センサ装置における切替閾値の評価を補正する方法。
2. 測定周期の開始を、２つの切替エッジ間の増大された周期長の形態で前記検出器素子にマーキングすることにより形成する、請求項１記載の方法。
3. 測定周期の開始を、上昇した磁気的な最大値（１４）の形態で前記検出器素子にマーキングすることにより形成する、請求項１記載の方法。
4. 前記磁気センサ装置の始動時に閾値に対してプリセットされた値（１２）を記憶し、該値（１２）を測定周期の最初の経過後に修正する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 請求項１から４までのいずれか１項記載の方法を実施する装置において、
   切替エッジのそれぞれの最大値および最小値を評価し、閾値（１１）としてのそれぞれの平均値を計算する計算モジュールと、不揮発性のメモリモジュールとが設けられており、該メモリモジュールに測定周期のそれぞれの閾値（１１）が記憶されることを特徴とする、装置。
6. 前記磁気センサ装置は検出器素子としての検出器歯車の回転または回転角度を評価するために取り付けられている、請求項５記載の装置。
7. 前記切替エッジは磁界影響式または磁界形成式のモジュールによって形成され、前記センサはＡＭＲ基板またはＧＭＲ基板に取り付けられている、ホール素子または磁気抵抗素子である、請求項５または６記載の装置。

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