NL1025089C2 - Magneetveldsensor, drager van een dergelijke magneetveldsensor en een kompas, voorzien van een dergelijke magneetveldsensor. - Google Patents

Description

MAGNEETVELDSENSOR, DRAGER VAN EEN DERGELIJKE

MAGNEETVELDSENSOR EN EEN KOMPAS, VOORZIEN VAN EEN DERGELIJKE MAGNEETVELDSENSOR

5 GEBIED VAN DE UITVINDING

De uitvinding heeft betrekking op een magneetveldsensor, omvattende ten minste twee Hall platen, waarbij de magneetveldsensor is ingericht om meetstromen in een aantal richtingen op te wekken in de Hall platen en een spanningsverschil te meten over de Hall platen in een richting in het vlak van de Hall plaat, waarbij de richting 10 telkens in hoofdzaak loodrecht staat op de richting van de meetstroom, en waarbij het gemeten spanningsverschil een maat is voor het magnetisch veld door de Hall plaat in een richting die in hoofdzaak loodrecht staat op de richting van de meetstroom en het gemeten spanningsverschil.

De uitvinding heeft voorts betrekking op een drager van een dergelijke 15 magneetveldsensor en een kompas, voorzien van een dergelijke magneetveldsensor.

Voor een kalibratie-vrij elektronische kompas in kleine draagbare, batterijgevoede toepassingen is er behoefte aan magneetveldsensoren met ultra-lage offset (bijvoorbeeld kleiner dan een μΤ). Bij voorkeur levert de sensor een digitaal uitgangssignaal. Met een dergelijke lage offset kan voldoende resolutie bereikt worden 20 (enkele graden, in Nederland is het aardmagnetisch veld 30-50 μΤ) en is geen andere externe elektronica nodig dan de microprocessor die vaak al in de toepassing aanwezig is.

Sensoren op basis van het magneto-resistieve principe kunnen met ultra-lage offset worden gemaakt. Echter, vanwege de technologie kunnen deze sensoren niet 25 gecombineerd worden met elektronica op de sensor, waardoor externe elektronica moet worden toegevoegd. Bovendien kunnen deze sensoren niet tegen grote magnetische velden, dan houden ze op goed te functioneren.

Hall platen kunnen wel gecombineerd worden met elektronica op één en dezelfde silicium chip, waardoor het gewenste digitale uitgangssignaal gemaakt kan 30 worden. En de sensoren kunnen niet worden overbelast. Echter, de momenteel bekende magneetveldsensoren op basis van Hall platen voldoen niet aan de offset-eis, ze vertonen een offset van tientallen μΤ of meer, die bovendien in de tijd verloopt. Er is daarom behoefte aan een magneetveldsensor op basis van silicium Hall platen die 1025089 i 2 een ultra-lage offset (in de orde van enkele μΤ) heeft. Bovendien kan een dergelijke sensor digitale uitgangssignalen leveren.

Met behulp van een Hall plaat kan een magneetveld gemeten worden. Als een stroom door een in een magnetisch veld geplaatste Hall plaat gestuurd wordt in een 5 eerste richting, dan zal er een spanningsverschil ontstaan over de Hall plaat in een tweede richting, loodrecht op de eerste richting, die afhankelijk is van de stroomsterkte en de sterkte van het magnetisch veld in een derde richting, die loodrecht staat op de eerste en de tweede richting. Echter, door verschillende oorzaken heeft een dergelijke meetinrichting last van een bepaalde offset, die het onmogelijk maakt relatief kleine 10 magneetvelden te meten.

Het verlagen van de offset van Hall platen wordt al zeer lange tijd nagestreefd, omdat het toepassingen waarin kleinere velden gemeten moeten worden dichterbij brengt. Enkelvoudige silicium of andere halfgeleider Hall platen hebben al gauw een offset van lOmT. De voornaamste oorzaak van de offset is mechanische spanning in 15 de halfgeleider Hall plaat. Spanning in een halfgeleider kristal veroorzaakt een richtingsafhankelijke weerstandsverandering in het materiaal, ook wel bekend als piezo-resistiviteit. De verandering in weerstand in stroomrichtingen die 90° van elkaar verschillen (orthogonaal zijn), zijn tegengesteld, en compenseren elkaar dus.

Deze mechanische spanning is temperatuur- en tijdsafhankelijk en kan 20 nauwelijks door kalibratie worden verbeterd. In de stand van de techniek zijn verschillende methodes voorgesteld om deze offset door compensatietechnieken te verlagen.

STAND VAN DE TECHNIEK

25 Uit de stand van de techniek zijn diverse magneetveldsensoren bekend die gebruikmaken van Hall platen.

Bekende methodes voor Hall offset compensatie zijn vaak gebaseerd op orthogonale compensatie.

De geometrische orthogonale compensatie techniek gebruikt twee verschillende 30 goed gekoppelde Hall platen, waarbij de stroomrichting in de ene plaat orthogonaal op de andere staat. Hierdoor zal de offset fout veroorzaakt door spanning in de ene Hall plaat tegengesteld zijn aan de fout in de andere. Deze compensatie is weliswaar 1025089 3 instantaan, maar echter fundamenteel beperkt door ongelijkheid van de Hall platen, en door de ongelijkheid van de mechanische spanning die zij ervaren.

US octrooi 5,621,319 (“Chopped Hall sensor with synchronously chopped sample and hold circuit”, April 15,1997) beschrijft een temporele orthogonale 5 compensatietechniek die gebruik maakt van één enkele Hall plaat, waarbij de stromen in de tijd gezien orthogonaal worden rond geschakeld in vier richtingen. Aangezien de offset van dezelfde plaat afkomstig is, wordt op deze wijze een veel nauwkeurigere offset compensatie bereikt, mits de offset bronnen in de rondschakelperiode niet veranderen.

10 Veranderingen in de offsetbronnen, veroorzaakt door externe mechanische spanning, externe temperatuursinvloeden of door interne temperatuurmodulatie in de chip zijn echter aanzienlijk. Om voldoende onderdrukking te bereiken is de noodzakelijke frequentie waarmee de stroom wordt rond geschakeld over alle stroomrichtingen nogal hoog (100 kHz - 400 kHz). Dit snelle schakelen introduceert 15 echter weer dynamische offset van zichzelf, wat de bereikte winst in offsetverlaging beperkt. Tevens worden de vier offsetsignalen van de vier schakelrichtingen door de elektronica gemeten en gemiddeld en is er dus geen instantane compensatie, wat een groot dynamisch spanningsbereik van de elektronica vereist

Op basis van de hierboven beschreven technieken zijn magneetsensoren te 20 maken met een offset van enkele honderden μΤ. De bovenstaande technieken hébben bovendien als grote beperking dat ze slechts de offset wegnemen die veroorzaakt wordt door mechanische spanning. Er zijn nog ten minste twee belangrijke oorzaken van offset aan te geven die niet met orthogonale compensatie zijn te elimineren. Het eerste is het Junctie-FET effect, waarbij de gevoeligheid van de Hall plaat verandert 25 door verandering van de (elektrisch werkzame) dikte, veroorzaakt door veranderende elektrische spanning tussen de Hall plaat en de onderliggende laag. Het tweede effect is het ontstaan van thermokoppelspanningen door thermische gradiënten, geïnduceerd door Joule opwarming en/of Peltier opwarming/afkoeling. Door deze oorzaken blijft de offset in de Hall platen met offset compensatie op basis van stroom in vier 30 richtingen boven de 100 μΤ uitkomen. Deze andere bronnen van offset in de Hall plaat worden weggenomen met Hall platen waar de stroom niet orthogonaal wordt geschakeld of loopt (in vier richtingen), maar in ten minste acht richtingen.

1noCOQQ~ 4

Een eerste techniek die hiervan gebruikt maakt wordt beschreven in US Patent 5,406,202 (“Offset-compensated Hall sensor having plural Hall detectors having different geometrical orientations and switchable directions”, April 11,1995). Deze techniek wordt ook beschreven in Hohe, in “Hall sensor array for measuring a 5 magnetic field with offset compensation”, PCT aanvrage nr 01/18556,8 September 2000. In deze publicaties wordt een configuratie van Hall plaat paren voorgesteld, waarin de stromen in de individuele platen orthogonaal worden rondgeschakeld. De hoek tussen de paren is niet orthogonaal, maar bijvoorbeeld 45 graden. Met bijvoorbeeld 4 rondgeschakelde Hall platen (2 paren) kunnen dan de 8 mogelijke 10 stroomrichtingen bereikt worden. Een dergelijke configuratie heeft een goede instantane compensatie en de benodigde dynamische range van de elektronica kan klein blijven. De offset compensatie is echter beperkt Per Hall plaat zijn maar 4 richtingen mogelijk waardoor de compensatie per Hall plaat dus onvolledig is. Bovendien hebben de voorgestelde structuren te maken hebben met thermische 15 zelfmodulatie, waarbij de (thermische) offset in een Hall plaat wordt beïnvloed door het draaien van de stroom in de andere. Hierdoor wordt offset veroorzaakt door de structuur zelf.

Een andere methode wordt beschreven door Munter in “Electronic circuitry for a smart spinning Hall plate with low offset”, Proceedings of Eurosensors IV, 1991, Vol-20 2, pagina’s 747 to 751, karlsrule Oktober 13,1990. De methode gebruikt één cirkelvormige Hall plaat met 16 contacten die uniform over de buitenkant van de Hall plaat zijn verdeeld. De stroom wordt ciikelvormig rond geschakeld met elektronische schakelaars. Na optellen van de 16 verschillende Hall spanningen wordt de resulterende offset verlaagd naar een orde van tientallen μΤ (10-20 μΤ).

25 Een andere methode wordt beschreven in US Patent 6,064,202 (“Spinning current method of reducing the offset voltage of a Hall device", 16 mei, 2000). Hierin wordt een Hall plaat beschreven met 4 contacten. Elk contactpaar is aangesloten op een periodiek veranderend signaal, waarbij de fase draaiing van de stromen overeenkomt met de geometrische fase draaiing, dus 90°. Een en ander resulteert in een continue 30 draaiende stroom vector in de Hall plaat. De gerapporteerde resulterende offset na demodulatie was in de orde van 10μΤ.

De methodes beschreven door Munter en in US Patent 6,064,202 hebben echter de beperking dat er geen sprake is van instantane compensatie van externe offset 1025089” 5 bronnen en moeten, om dynamische schakeloffset te vermijden, op relatief lage ronddraai frequenties worden bedreven, hetgeen tot instabiele offset compensatie leidt Ook worden interne wederzijdse modulaties tussen Hall plaat en elektronica niet vermeden hetgeen ook weer offset introduceert 5 Het is duidelijk dat de bekende technieken niet geschikt zijn voor het meten van zwakke magneetvelden, zoals het aardmagnetisch veld, voor bijvoorbeeld kompastoepassingen of andere toepassingen, waarbij een lage offset, bijvoorbeeld minder dan enkele μΤ, noodzakelijk is. Dit heeft tot het verschuiven van onderzoek in andere richtingen geleid, zoals geïntegreerde flux-gates op chip.

10 Alle uit de stand van de techniek bekende magneetveldsensoren die gebruikmaken van een Hall plaat vertonen een relatief hoge offset, namelijk van 10 μΤ of meer. Dergelijke sensoren zijn zodoende ongeschikt voor toepassingen waarin een hoge mate van nauwkeurigheid vereist is, bijvoorbeeld bij het meten van het aardmagnetisch veld, waar een offset van minder dan 10 μΤ, bijvoorbeeld 1 μΤ vereist 15 is. Het doel van de uitvinding is dan ook om een magneetsensor op basis van Hall platen te verschaffen die een verhoogde nauwkeurigheid verschaft. US octrooi 5,406,202 wordt in het kader van deze uitvinding beschouwd als de meest nabije stand van de techniek en de uitvinding zal afgebakend worden ten opzichte van deze uitvinding.

20

BEKNOPTE BESPREKING VAN DE UITVINDING

Het genoemde doel wordt bereikt met een magneetveldsensor zoals beschreven in de aanhef met het kenmerk, dat de magneetveldsensor is ingericht om in elke Hall plaat een meetstroom op te wekken in ten minste acht richtingen. Met een 25 magneetveldsensor volgens de uitvinding is het mogelijk om een magneetveld te meten op een wijze die vele malen nauwkeuriger is dan mogelijk was aan de hand van de stand van de techniek. Door het verschaffen van meerdere Hall platen met ten minste acht stroomrichtingen, is het mogelijk gebleken een offset te halen die vele malen kleiner is dan de bestaande magneetveldsensoren, die gebruikmaken van Hall platen.

30 Met een dergelijke magneetsensor is het mogelijk om een magnetisch veld te meten met een offset die duidelijk lager is dan de in de stand van de techniek beschreven magneetsensoren. Op basis van de uit de stand van de techniek bekende gegevens leek het niet mogelijk om een magneetsensor met een dergelijke 1025089 6 nauwkeurigheid te maken met behulp van Hall platen. Er zijn veel publicaties over het onderwerp bekend, waarvan enkele hierboven besproken in de inleiding, maar geen van de beschreven magneetveldsensoren die gebruik maken van Hall platen behaalde de nauwkeurigheid die met de magneetveldsensor volgens de uitvinding bereikt wordt.

5 Om die reden was de ontwikkeling in het vakgebied de laatste jaren ook sterk gericht op het maken van magneetveldsensoren gebaseerd op het magneto-resistieve of het flux-gate principe. Hiermee kunnen echter weliswaar magneetveldsensoren met ultra-lage offset worden gemaakt, maar vanwege de technologie kunnen deze sensoren minder goed gecombineerd worden met elektronica op de sensor, waardoor externe 10 elektronica moet worden toegevoegd. Wanneer dergelijke sensoren worden onderwoipen aan relatief sterke magneetvelden functioneren dergelijke sensoren niet langer goed.

De uitvinding verschaft een methode die instantane en temporele compensatie van interne en externe offset bronnen met een geometrische combinatie van Hall 15 platen met draaiende stroomrichting met ten minste acht stroomrichtingen mogelijk maakt. Hierdoor wordt de invloed van veranderende externe bronnen en van de wederzijdse beïnvloeding van elektronica en Hall plaat sterk onderdrukt. Afhankelijk van de gekozen configuratie wordt ook zelfinodulatie van de verschillende Hall platen op elkaar onderdrukt Bovendien kan de schakeling op een verhoogde 20 ronddraaiffequentie worden bedreven. Met als doel dat de totale magneetveld sensor ongevoeliger wordt voor snelle veranderingen of (zélf) modulaties in de verschillende offsetbronnen, hetgeen uiteindelijk zal leiden tot een magneetveldsensor met verkleinde offset.

In praktijk is al aangetoond dat een veel kleinere en stabiele offset dan de andere 25 gerapporteerde methoden mogelijk is.

De methode wordt gecombineerd met op de chip geplaatste elektronica die nodig is voor het nauwkeurig besturen en uitlezen van de Hall signalen. Bovendien worden er additionele elektronische functies of verbeteringen van de Hall plaat beschreven, zoals die met traditionele Hall platen kunnen worden toegepast.

30 Volgens een uitvoeringsvorm heeft de uitvinding betrekking op een magneetveldsensor, waarin de magneetveldsensor is ingericht om de meetstroom per Hall plaat volgens een vooraf bepaalde volgorde in de ten minste acht richtingen te 1 02 50 8 9 7 sturen. Door het kiezen van een geschikte volgorde is het mogelijk te compenseren voor bepaalde offset oorzaken.

Volgens een uitvoeringsvorm heeft de uitvinding betrekking op een magneetveldsensor, waarin de meetstroom achtereenvolgens in een eerste volgorde 5 door de ten minste acht richtingen gestuurd wordt en vervolgens in een tweede volgorde door de ten minste acht richtingen gestuurd wordt, waarbij de eerste volgorde omgekeerd is aan de tweede volgorde. Het is bijvoorbeeld mogelijk om de eerste volgorde zodanig te kiezen dat de meetstroom met de klok mee door de ten minste acht richtingen te sturen, gevolgd door een tweede volgorde, waarin de meetstroom 10 tegen de klok in door de ten minste acht richtingen gestuurd wordt Hiermee kunnen thermische effecten gecompenseerd worden.

Volgens een uitvoeringsvorm heeft de uitvinding betrekking op een magneetveldsensor, waarin de magneetveldsensor ten minste een paar Hall platen omvat, bestaande uit een eerste en een tweede Hall plaat, waarbij de meetstroom in de IS eerste Hall plaat in hoofdzaak loodrecht staat op de meetstroom in de tweede Hall plaat Een dergelijke Hall plaat heeft als voordeel dat de orthogonale offset steeds instantaan gecompenseerd wordt en de resulterende offset na spinnen gecompenseerd wordt. Met als doel instantane compensatie van offset bronnen. Volgens een uitvoeringsvorm heeft de uitvinding betrekking op een magneetveldsensor, waarbij 20 elke Hall plaat voorzien is van ten minste acht contacten voor het aan de Hall plaat toevoeren van de meetstroom.

Volgens een uitvoeringsvorm heeft de uitvinding betrekking op een magneetveldsensor, waarbij elke Hall plaat voorzien is van vier contacten, en de magneetveldsensor is ingericht om aan elk van de contacten een periodiek signaal toe 25 te voeren die respectievelijk in hoofdzaak 90° ten opzichte van elkaar in fase verschoven liggen. Op deze wijze wordt met een beperkt aantal contacten een continu ronddraaiende meetstroom gecreëerd. Deze continu ronddraaiende meetstroom kan zowel gebruikt worden om in acht richtingen te meten, maar ook om in meer dan acht richtingen te meten.

30 Volgens een uitvoeringsvorm heeft de uitvinding betrekking op een magneetveldsensor, waarbij de magneetveldsensor voorzien is van ten minste vier Hall platen, die elk zijn ingericht om een meetstroom te voeren in ten minste acht richtingen. Hierbij zijn de Hall platen bij voorkeur geometrisch gelijk en thermisch en 1025C89 8 spatiaal gekoppeld op eenzelfde substraat, terwijl de Hall platen individueel hun mogelijke stroomrichtingen doorlopen, waarbij de onderlinge richting van de stromen compenserend werkt voor storende effecten van buiten af en binnen af. De combinatie van de Hall spanningen van individuele ronddraaiende stromen zal uiteindelijk een 5 ultra lage offset opleveren met een storingsvrij signaal.

Volgens een uitvoeringsvorm heeft de uitvinding betrekking op een magneetveldsensor, waarbij de magneetveldsensor is ingericht om de meetstromen met een vooraf bepaalde volgorde door de ten minste acht richtingen van de ten minste vier Hall platen te sturen, waarbij: 10 - een meetstroom in een eerste Hall plaat in hoofdzaak loodrecht loopt ten opzichte van een meetstroom in een tweede Hall plaat, de meetstroom in de tweede Hall plaat in hoofdzaak loodrecht loopt op een meetstroom in een derde Hall plaat, de meetstroom in de derde Hall plaat in hoofdzaak loodrecht loopt op een 15 meetstroom in een vierde Hall plaat, en de meetstroom in de vierde Hall plaat in hoofdzaak loodrecht loopt ten opzichte van de meetstroom in de eerste Hall plaat.

Deze uitvoeringsvorm compenseert instantaan zowel voor thermische als mechanische offset.

20 Volgens een uitvoeringsvorm heeft de uitvinding betrekking op een magneetveldsensor, omvattende een eerste groep van Hall platen, omvattende een eerste, tweede, derde en vierde Hall plaat en een tweede groep Hall platen, omvattende een vijfde, zesde, zevende en achtste Hall plaat, waarbij de magneetveldsensor is ingericht om de richting van de meetstroom in de eerste, tweede, derde en vierde Hall 25 plaat in hoofdzaak loodrecht te kiezen ten opzichte van, respectievelijk, de vijfde, zesde, zevende en achtste Hall plaat. Hiermee kan een nog betere (instantane) compensatie van offsetbronnen plaatsvinden. Hiermee kunnen ook 2e en 3e orde effecten worden gecompenseerd, zoals tweede orde built in spanning.

Volgens een uitvoeringsvorm heeft de uitvinding betrekking op een 30 magneetveldsensor, waarbij de Hall platen op een zelfde drager zijn geplaatst. Dit is voordelig in verband met thermische en mechanische koppeling. Een goede koppeling zorgt in het algemeen voor een goede compensatie omdat de effecten in alle Hall platen identiek zijn.

1025089 9

Volgens een uitvoeringsvorm heeft de uitvinding betrekking op een magneetveldsensor, waarbij de drager een halfgeleider is en de drager vorder een demultiplexer omvat, die is ingericht om een stroom te ontvangen en deze te verdelen over de ten minste acht richtingen van de Hall platen, en de drager verder een S multiplexer omvat, die is ingericht voor het ontvangen van de meetspanningen over de Hall platen en deze uit te voeren via een uitgang, en de drager verder voorzien is van een besturingseenheid, voor het aansturen van de demultiplexer en de multiplexer. De drager is bij voorkeur een silicium plaat, waar op eenvoudige wijze aanvullende elektronica geplaatst kan worden. Ook is silicium drager bijzonder geschikt om Hall 10 platen op te maken. Op een dergelijke drager kan op eenvoudige wijze aanvullende een demultiplexer en een multiplexer geplaatst worden, die respectievelijk bijzonder geschikt zijn voor het verdelen van de meetstromen over de verschillende richtingen en Hall platen en het achtereenvolgend uitlezen van de verschillende meetsignalen.

Volgens een uitvoeringsvorm heeft de uitvinding betrekking op een 15 magneetveldsensor, waarbij de drager verder een sommatie-eenheid omvat die in verbinding staat met de uitgang van de multiplexer, voor het optellen van de verschillende gemeten spanningen. Door het optellen van de verschillende gemeten spanningen kan een waarde verkregen worden die een maat is voor de sterkte van het magnetisch veld en die niet gevoelig is voor allerlei soorten offset.

20 Volgens een uitvoeringsvorm heeft de uitvinding betrekking op een magneetveldsensor, waarbij de drager verder voorzien is van een sigma-delta omzetter, voor het digitaliseren van het uitgangssignaal van de multiplexer en een versterker voor het versterken van het uitgangssignaal van de multiplexer.

Volgens een uitvoeringsvorm heeft de uitvinding betrekking op een 25 magneetveldsensor, waarin de magneetveldsensor verder voorzien is van een fluxconcentrator, die zich in hoofdzaak in de derde richting van de Hall platen bevindt De fluxconcentrator trekt magnetische veldlijnen naar zich toe. Aan de rand van de fluxconcentrator zal verbuiging van de magnetische veldlijnen lijnen ontstaan, waardoor het mogelijk wordt om met Hall platen die in één vlak liggen toch veldlijnen 30 in drie dimensies te meten. Dit heeft als voordeel dat met één magneetveldsensor een magnetisch veld kunnen meten drie richtingen. In deze uitvoeringsvorm vindt vaak een aftrekbewerking plaats van de signalen van twee Hall platen. Deze aftrek bewerking geeft een bijzondere vorm van instantane compensatie waarin identieke (in 1025083 10 plaats van tegengestelde) offset van Hall platen wordt gecompenseerd. Dit kan leiden tot andere stroomrichting keuzes dan voor de andere vormen van instantane compensatie.

Volgens een uitvoeringsvorm heeft de uitvinding betrekking op een 5 magneetveldsensor, waarin de magneetveldsensor voorzien is van ten minste een spoel voor het opwekken van een magnetisch veld, dat door de magneetveldsensor gemeten kan worden. Met een dergelijke spoel is het mogelijk om een magnetisch veld te genereren met een bekende sterkte en richting, waarmee de magneetveldsensor op eenvoudige wijze gekalibreerd kan worden.

10 Volgens een uitvoeringsvorm heeft de uitvinding betrekking op een magneetveldsensor, waarin de spoel aangestuurd kan worden voor het demagnetiseren van fluxconcentrator. Hiermee kan eventuele hinderlijke magnetisatie van de fluxgenerator op eenvoudige wijze verwijderd worden. Dit kan bijvoorbeeld gebeuren door het aanbieden van een uitdempend sinusvormig signaal aan de spoel, waarvoor 15 de elektronica die hiervoor nodig is eenvoudig kan worden mee geïntegreerd.

Volgens een uitvoeringsvorm heeft de uitvinding betrekking op een magneetveldsensor, waarin de magneetveldsensor is ingericht om ten minste één meetsignaal voor het meten van het spanningsverschil over de Hall platen gedurende een bepaald tijdsinterval te negeren. Dit maakt het mogelijk om instelfluctuaties te 20 negeren, waardoor er in relatief korte tijd een betrouwbaar meting gedaan kan worden.

Het is dan namelijk niet nodig om gedurende relatief lange tijd te meten, om de instelfluctuaties weg te middelen.

Volgens een verder aspect, heeft de uitvinding betrekking op een drager, voorzien van een magneetveldsensor zoals hierboven beschreven.

25 Volgens een verder aspect, heeft de uitvinding betrekking op een kompas, voorzien van een magneetveldsensor zoals hierboven beschreven.

KORTE OMSCHRIJVING VAN DE TEKENINGEN

De uitvinding zal hieronder nader worden toegelicht aan de hand van enkele 30 tekeningen, waarin enkele uitvoeringsvoorbeelden worden getoond. De tekeningen zijn slechts bedoeld voor illustratieve doeleinden, en dienen niet ter beperking van de beschermingsomvang die wordt gedefinieerd door de conclusies.

1025C89 11

Figuur 1 toont schematisch twee Hall platen volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Figuren 2a tot en met 2e tonen schematisch verschillende configuraties van Hall platen volgens verschillende uitvoeringsvormen van de uitvinding; 5 Figuren 3a tot en met 3h tonen verschillende richtingen van de stroomrichtingen volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Figuren 4a tot en met 4h tonen temperatuursprofielen bij verschillende meetstroomrichtingen in een uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Figuren Sa tot en met Sd tonen de temperatuursinvloed van elektronica op de 10 Hall platen;

Figuur 6 toont verschillende signalen als functie van de tijd volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Figuren 7a en 7b tonen verschillende draairichtingen van de meetstroom;

Figuur 8 toont schematisch een chopper lus volgens een uitvoeringsvorm van de IS uitvinding;

Figuur 9 toont schematisch een magneetveldsensor met verwerkingselektronica volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Figuren 10a en 10b tonen respectievelijk een boven- en een zijaanzicht van een magneetveldsensor volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding.

20

GEDETAILLEERDE OMSCHRIJVING VAN DE UITVINDING

Een magneetveldsensor 1 volgens de uitvinding, zoals getoond wordt in Fig. 1, omvat bijvoorbeeld twee Hall platen 11,12, voorzien van een aantal aansluitingen 10, waarmee stromen in ten minste acht richtingen door elke Hall plaat gestuurd kunnen 25 worden. Dit maakt het mogelijk om temporele compensatie te bereiken in ten minste acht stroomrichtingen, hetgeen zoals in de inleiding beschreven is, noodzakelijk is voor complete offset compensatie. Een magneetveldsensor met meerdere Hall platen, waarin in elke Hall plaat maar vier stroomrichtingen gestuurd kunnen worden, zoals eerder beschreven in US octrooi 5,406,202 volstaat niet om alle offsetbronnen in 30 voldoende mate te elimineren.

De Hall platen 11,12 zoals getoond in Fig. 1 omvatten elk acht aansluitingen 10. Uiteraard heeft de uitvinding ook betrekking op een magneetveldsensor 1 voorzien van Hall platen met meer dan acht aansluitingen of waarin meer dan acht stroomrichtingen 1025089 12 verkregen kunnen worden. Ook heeft de uitvinding betrekking op een Hall plaat met een continu draaiende stroomvector, waarin niet acht, maar vier contacten 10 nodig zijn, om ten minste acht stroomrichtingen te bereiken. Een dergelijke Hall plaat 11,12 omvat vier contacten, die equidistant geplaatst zijn langs de rand van de Hall plaat 11, 5 12. De twee tegenover elkaar gelegen contactparen 10 zijn aangesloten op een periodiek veranderend signaal (bijvoorbeeld een sinusvormig-signaal), waarbij de fase draaiing van de stromen overeenkomt met de geometrische fasedraaiing van de contactparen, dus 90°. Een en ander resulteert in een continue draaiende stroom vector in de Hall plaat. Met een dergelijke inrichting kunnen ook de ten minste acht vereiste 10 stroomrichtingen bereikt worden.

Voor elke Hall plaat 11,12 wordt bij voorkeur optimale technologie gebruikt, zoals bijvoorbeeld de techniek die gebruikmaakt van zogenaamde geïmplanteerde, begraven of gedeponeerde lagen. Ook keuze van de plaats op de chip (minimale spanningsgradiënten) en maatregelen om de waarde van de spanning te minimaliseren 15 (geëtste geulen rond de Hall platen, inpakken in elastische materialen zoals siliconen) kunnen worden toegqpast.

De individuele Hall platen 11,12 zullen na een volledige cyclus over ten minste acht stroom richtingen volledig temporeel gecompenseerd zijn, mits de externe en interne offset bronnen constant zijn. Over het algemeen zal aan deze eis niet voldaan 20 worden en zal er sprake zijn van resterende offset na een volledige cyclus, afhankelijk van het gedrag van deze offset bronnen, hetgeen later toegelicht zal worden.

Om deze effecten te onderdrukken maakt de uitvinding gebruik van geometrische instantane compensatie, waarbij de magneetveldsensor 1 bestaat uit verschillende Hall platen 11,12 die parallel worden geschakeld, zodanig dat de magnetisch-geïnduceerde 25 signalen worden opgeteld en de interne en externe (instantane) offsetbronnen elkaar steeds zoveel mogelijk opheffen. Met als doel dat de totale magneetveld sensor ongevoeliger wordt voor snelle veranderingen of (zelf) modulaties in de verschillende offsetbronnen, hetgeen uiteindelijk zal leiden tot een magneetveldsensor met verlaagde en stabielere offset 30 Verschillende interne en externe bronnen kunnen hierbij geïdentificeerd en beschreven worden.

Als externe bronnen kunnen genoemd worden: mechanische spanning en temperatuurs(drift)invloeden. Als interne bronnen kunnen genoemd worden: 1025089 13 modulatie van elektronica op de Hall platen 11,12, thermische of mechanische spanning van Hall platen 11,12 en hun contacten en connecties op elkaar, hierna zelfmodulatie genoemd;

Verandering in externe bronnen kan leiden tot een instabiele offset compensatie 3 en dienen derhalve gecompenseerd te worden. Interne bronnen hebben bovendien de eigenschap een mate van correlatie te vertonen met de stroomrichtingstoestand, en kunnen derhalve zelf offset genereren.

De genoemde effecten en hun geometrische compensatie worden nu nader beschreven.

Zoals eerder vermeld vindt mechanische spanningscompensatie bij voorkeur 10 plaats met behulp van stroomrichtingen die een hoek maken van ongeveer 90°, maar in een aantal gevallen kan dit ook gebeuren met een hoek van ongeveer 45°. Hall plaat paren, met stroomrichtingen onder 90° (of eventueel 45°) compenseren zodoende voor de mechanische spanning.

Thermische compensatie vindt bij voorkeur plaats met een onderlinge hoek 1S tussen de stroomrichtingen van ongeveer 180°. Een voorname reden van thermische offset is namelijk het thermokoppel effect dat een spanning genereert over de meetcontacten indien er tussen deze contacten een temperatuursverschil staat Voor stroomrichtingen onder een hoek van 180° zal er exact een tegengesteld temperatuursverschil en dus tegengestelde offset spanningen worden gegenereerd, 20 welke elkaar zullen opheffen. Hall plaat paren, met stroomrichtingen onder 180° werken dus thermisch compenserend.

Het zal duidelijk zijn dat om zowel thermische- als spannings compensatie toe te passen minimaal vier Hall platen 11,12,13,14 nodig zijn.

Bovenstaande compensaties gelden voor compensatie van in- en externe 23 effecten. Interne effecten vereisen echter nadere verklaring, omdat onjuiste keuzes tot ingebouwde offset kan leiden.

Als voorbeeld nemen we de invloed van een veranderend temperatuurprofiel ten gevolge van warmtegeneratie in de elektronica. De elektronica is bij voorkeur op de halfgeleiderplaat geïntegreerd en zal later verder besproken worden. De 30 warmtegeneratie van de elektronica is per definitie gecorreleerd aan de stroomrichting die op dat moment wordt ingesteld en uitgelezen, bijvoorbeeld door een veranderd signaal in de uitleeselektronica en een veranderde positie van de atmnmsfihalfdaafs en 1025C89 14 aansluitdraden. Door een thermisch compenserende geometrische configuratie wordt dit effect voldoende onderdrukt. Dit wordt later nader verklaard aan de hand van Fig 5.

Hieronder worden de (zelf)modulerende effecten van de Hall platen 11,12,13, 14 op elkaar beschreven.

5 Op eenzelfde wijze als hierboven beschreven staat, zullen de Hall platen 11,12, 13.14 elkaar thermisch zien en de offset van elkaar moduleren. Als de platen tegelijkertijd en op dezelfde frequentie in een andere stroomrichting geschakeld worden, zal per definitie de thermische offset van de individuele Hall platen 11,12, 13.14 mee veranderen. Dit wordt later nader toegelicht in Fig. 4.

10 Ook zullen de Hall platen 11,12,13,14 en hun connectie patronen op elkaar een mechanisch spanningsveld creëren hetgeen niet noodzakelijkerwijs instantaan gecorrigeerd wordt. Dit kan leiden tot hoge offset pieken per stroomrichting, welke normaler wijze wel na een volledige draaicyclus zijn gecompenseerd, tenzij een thermisch modulatie van dit spanningspatroon plaats vindt 1S Ook zullen de Hall platen gemoduleerd kunnen worden door de veranderende magneetvelden die worden gegenereerd door de stromen in de andere Hall platen 11, 12,13,14.

De configuratie van compenserende Hall platen 11,12,13,14 wordt bij voorkeur zo gekozen dat deze effecten hetzij volledig vermeden worden, de effecten in 20 de verschillende Hall platen 11,12,13,14 geometrisch instantaan compenseren of de effecten ten minste in de Hall plaat combinatie temporeel na een volledige rondschakel cyclus compenseren. Als hier niet aan voldaan wordt zal er resterende offset oveiblijven.

Afhankelijk van de te compenseren bronnen zijn er nu een aantal vrijheidsgraden 25 in de keuze van de geometrische instantane compensatie en de temporele compensatie. Zo kan er gevarieerd worden in onder andere: - de positie van en het aantal Hall platen 11,12,13,14; - de stroomrichtingen en draaipatronen van de verschillende stroomrichtingen in de verschillende Hall platen 11,12,13,14; 30 - De draaisnelheden van dé individuele stroomrichtingen in de verschillende

Hall platen 11,12,13,14.

1025089" 15

In Fig. 2a tot en met Fig. 2e wordt een aantal verschillende mogelijkheden getoond om de magneetveldsensor 1 op te bouwen uit meerdere Hall platen 11,12,13, 14, zodat een geometrische compensatie kan worden verkregen.

De dubbele Hall platen 11,12 getoond in Fig. 2a, waarvan de individuele 5 stroomrichtingen steeds ongeveer 90° ten opzichte van elkaar lopen, is voor wat betreft de offset een suboptimale oplossing, omdat wel offset door mechanische spanning wordt gecompenseerd, maar niet de offset door thermische gradiënten. Een uitvoeringsvorm met slechts twee Hall platen 11,12 is echter wel gunstig in stroomverbruik. De Hall platen 11,12 die getoond worden in Fig. 2a zijn op relatief 10 grote afstand van elkaar geplaatst, om instantane offset door thermische zelfmodulatie te voorkomen. Zodoende is er een uitwisseling tussen optimale koppeling van de Hall platen en een optimale vermijding van (zelQmodulatie.

Analoog kan een Hall plaat paar worden ingesteld op 180° stroomrichtingsverschil om thermische onderdrukking te verkrijgen. Het zal voor de 15 deskundige zodoende duidelijk zijn dat om zowel thermische compensatie als spanningscompensatie toe te passen minimaal vier Hall platen 11,12,13,14 nodig zijn, met Hall plaat stromen op 90° en op 180° graden ten opzichte van elkaar.

De magneetveldsensor 1 met twee Hall platen kan dan worden aangevuld met een ander (of aantal) p(a)ar(en), waarbij de externe invloeden beter worden 20 onderdrukt. De stromen kunnen hierbij nog vrij gekozen zijn omdat de keuze niet beperkt wordt door het vermijden van zelf modulatie. Fig. 2b toont een voorbeeld van een magneetveldsensor 1 die vier Hall platen 11,12,13,14 omvat, die onderling op een relatief grote afstand van elkaar geplaatst zijn, zodat zelfmodulatie voorkomen wordt 25 Een betere instantane compensatie vindt plaats wanneer de Hall platen paarsgewijs beter gekoppeld zijn en offset genererende effecten zoals temperatuur en spanning dus ook beter gekoppeld zijn. Dit kan bereikt worden door de Hall platen paarsgewijs op een relatief kleine afstand van elkaar te plaatsen. In dat geval kan zelfmodulatie niet meer voldoende vermeden worden en moet met een thermisch of 30 mechanische stress tegengesteld equivalent paar gewelkt worden, zodat toch instantane compensatie wordt verkregen.

Dit wordt bereikt met een zogeheten dubbel paar quad, die getoond wordt in Figuur 2c. Hierbij mag het ene paar geen systematische invloed hebben op het andere.

1025089 16

Fig. 2c toont een dergelijke magneetveldsensor 1, waarin twee paar Hall platen 11,12, 13,14 getoond worden. De Hall platen zijn per paar op relatief kleine afstand van elkaar geplaatst zijn, maar de paren onderling op grotere afstand.

Een nog betere compensatie en een kleiner chip oppervlak gebruik zal plaats 5 vinden als er vier Hall platen gecombineerd worden. Vanwege zelfinodulatie laat deze constructie echter minder vrijheid voor de richtingkeuze van de stromen, maar compenseert wel het beste voor alle genoemde effecten.

Volgens een uitvoeringsvorm wordt de magneetveldsensor gevormd door vier Hall platen 11,12,13,14, die alle vier op een relatief kleine afstand van elkaar 10 geplaatst zijn. Deze uitvoeringsvorm wordt de gekoppelde quad-configuratie genoemd en wordt getoond in Fig. 2d. Bij een juiste keuze van de stroomrichtingen in de Hall platen 11,12,13,14 kan een zeer goede compensatie van offset door mechanische spanning, het J-FET effect en in en externe thermokoppel effecten worden verkregen. Met name kan terugkoppeling van in de nabijheid aanwezige elektronica naar de 15 magneetveldsensor 1 via een tijdsafhankelijke temperatuurgradiënt die door de elektronica creëert wordt met de gekoppelde quad-configuratie worden gecompenseerd. De uitvoeringsvorm getoond in Fig. 2d is een voorkeursuitvoeringsvorm en zal verderop in detail worden beschreven.

Fig. 2e toont een verdere alternatieve uitvoeringsvorm van de 20 magneetveldsensor 1, die twee gekoppelde quad-configuraties omvat In totaal omvat de magneetveldsensor 1 dus acht Hall platen 11,12,13,14,15,16,17,18. Door de stroomrichtingen zodanig te kiezen dat de stroomrichtingen in de ene gekoppelde quad-configuratie 11,12,13,14 een hoek maken van 90° met de stroomrichtingen in de corresponderendè Hall platen 15,16,17,18 van de andere gekoppelde quad-25 configuratie, kan een nog betere (instantane) compensatie van offsetbronnen plaatsvinden. Hiermee kunnen ook T en 3' orde effecten worden gecompenseerd. Hierdoor wordt dan de benodigde dynamische range van de uitleeselektronica verminderd, waardoor niet-lineariteiten in de elektronica een kleinere offset vanuit de elektronica opleveren. Deze uitvoeringsvorm maakt het mogelijk de offset van de 30 magneetveldsensor 1 nog verder omlaag te krijgen en zodoende een nog nauwkeurigere magneetveldsensor 1 te maken.

De uitvoeringsvorm van de magneetveldsensor 1 die getoond wordt in Fig. 2d maakt het mogelijk om een zeer goede compensatie te verkrijgen van verschillende 1025089 17 oorzaken van offeet. De Hall platen 11,12,13,14 zijn bijvoorbeeld geplaatst op een halfgeleiderdrager, bijvoorbeeld een siliciumplaat en zijn thermisch en mechanisch nauw verbonden zijn. Deze configuratie biedt instantane compensatie voor mechanische spanning en thermische gradiënten.

5 Elke Hall plaat 11,12,13,14 heeft ten minste acht stroomrichtingen, hierna genoemd richting noord, noordoost, oost, zuidoost, zuid, zuidwest, west, noordwest Deze stroomrichtingen kunnen verkregen worden op verschillende manieren, zoals reeds is aangegeven bij de beschrijving van Fig. 1.

In Fig. 3a tot en met 3h wordt een voorbeeld gegeven van een keuze van de 10 onderlinge stroomrichting in een gekoppelde quad-configuratie. In Fig. 3a loopt de stroom in de eerste Hall plaat 11 naar het noorden, in de tweede Hall plaat 12 naar het westen, in de derde Hall plaat 13 naar het zuiden en in de vierde Hall plaat 14 naar het oosten.

De stroomrichtingen in Fig. 3b worden verkregen door vanaf de toestand in Fig. 15 3a de stroomrichtingen van alle Hall platen 11,12,13,14 45° met de klok mee te draaien. Op deze manier wordt toestand 2 dus als volgt gedefinieerd, de stroom van de eerste Hall plaat 11 loopt naar het noordoosten, de stroom van de tweede Hall plaat 12 loopt naar het noordwesten, de stroom in de derde Hall plaat 13 loopt naar het zuidwesten en de stroom in de vierde Hall plaat 14 loopt naar het zuidoosten. De 20 stroomrichtingen in de verdere figuren 3c tot en met 3h worden kunnen verkregen worden door de stroomrichtingen uit de vorige toestand telkens 45° te draaien. Zodoende zijn de stroomrichtingen van de quad van toestand 1 tot 8 in figuur 1 getoond.

Het zal worden begrepen door een deskundige dat de getoonde volgorde een van 25 de vele mogelijke volgorden is, waarbij de volgorde van de toestanden met name belangrijk is voor dynamische verschijnselen hetgeen later besproken wordt Er zijn vele andere zinnige volgorden mogelijk, waarvan de ene volgorde het beste thermisch en een ander het beste elektrisch compenseert voor schakelverschijnselen. Hier wordt later verder op ingegaan. Door de volgorde bijvoorbeeld programmeerbaar te houden 30 kan de beste volgorde altijd worden ingesteld.

Doordat er steeds twee stromen op 180° van elkaar zijn en alle op 90° van elkaar zijn, geeft de beschreven combinatie van Hall platen instantane onderdrukking van (veranderende) externe stoorfactoren, zoals verpakkingsspanning en 1025089 18 temperatuursgradiënten door externe invloeden. Dit heeft als resultaat dat de instantane offset lager en stabieler is, waardoor de resulterende offset lager en stabieler is. Hierdoor kan de benodigde dynamische range voor de elektronica lager kan zijn.

De specifieke keuze van stroomrichtingen van de Hall platen 11,12,13,14 per 5 toestand compenseert voor de onderlinge (thermische) beïnvloeding van de Hall platen 11,12,13,14 op elkaar waardoor zelfinodulatie en zelfgeïnduceerde offset van de quad-configuratie wordt vermeden.

Andere specifieke keuzes van stroomrichtingen hebben eenzelfde effect en worden niet uitgesloten in de implementatie van de uitvinding. Zoals eerder aangegeven zijn 10 o.a. de volgende effecten hiervoor van belang: zelfgeïnduceerde thermische gradiënt, zelfgéïnduceerd magnetisch veld en zelfgeïnduceerde spanning.

Fig. 4a tot en met 4h tonen een specifiek voorbeeld van een quad-confïguratie waarin het temperatuurseffect nader is uitgewerkt Hierbij wordt de temperatuurgradiënt tengevolge van de warmtegeneratie en het Peltier effect in de Hall 15 platen zelf schematisch weergegeven in de Fig. 4. Hierbij wordt er in elke Hall plaat warmte gegenereert en zorgt het peltier effect ervoor dat het warmteprofiel per hall plaat 91 niet geheel punt symmetrisch is. Als eerste orde compensatie kan worden beredeneerd dat steeds twee Hall platen de richting van de totale thermische gradiënt 90 positief zien (de + naar het midden van de configuratie) en de andere twee Hall 20 platen negatief zien (de - naar het midden van de configuratie), zodat er dus sprake is van instantane compensatie van thermische effecten. Echter zoals te zien is de thermische gradiënt van de totale magneetsensor 90 niet precies 90° rotatie symmetrisch. Uit verdere analyse blijkt wel dat de situaties van Fig. 4a en 4e, en Fig.

4c en 4g rotatie identiek zijn, maar dat de situaties van Fig. 4a en 4c tegengesteld zijn. 25 Verder is bekend dat toestanden van Fig. 4b, 4d, 4f en 4h symmetrisch zijn en dus ongevoelig zijn voor tweede orde effecten.

Doordat patronen 4a en 4c en 4e en 4g tegengestelde resultaten opleveren kan volledige compensatie bereikt worden door een tweede identieke quad Hall plaat te gebruiken die steeds 90° op de eerste voorloopt in stroomrichtingen zoals getoond in 30 Fig. 3, zodat de eerste quad in toestand 4a staat terwijl de tweede in tegengestelde toestand 4c staat.

Een zelfde redenatie kan worden opgesteld voor de compensatie van het magnetische veld en het ingebouwde mechanische spanningsprofiel. Dit geldt ook 1025089 19 voor eventuele modulaties van het temperatuurprofiel op het spanningsprofiel. Dit kan echter leiden tot andere onderlinge stroomkeuzes. Uitgaande van Fig. 4 zou bijvoorbeeld de stroom in Hall platen 12,14 90° of 180° kunnen draaien

De Hall platen 11,12,13,14 zijn bij voorkeur geplaatst op een halfgeleiderplaat, 5 waarop tevens de elektronica 20, die later in meer detail besproken zal worden, geplaatst is, voor de aansturing, uitlezing en verwerking van de Hall platen 11,12,13, 14. Dergelijke elektronica 20 genereert warmte, die de Hall platen 11,12,13,14 kunnen beïnvloeden. De offset die daardoor gecreëerd wordt kan ook op een relatief eenvoudige wijze met behulp van een magneetveldsensor 1 volgens de uitvinding 10 worden gecompenseerd.

In Fig. 5a, Sb en Sc wordt getoond hoe een enkele Hall plaat 11 en elektronica 20 op een halfgeleiderplaat (niet getoond) geplaatst zijn. De stroomrichting in de verschillende figuren is telkens anders, en te zien is hoe het zwaartepunt van de warmtegeneratie in de elektronica 20 telkens ergens anders binnen de elektronica 20 1S plaatsvindt. Zodoende is het temperatuursprofiel dat hierdoor in de halfgeleiderplaat ontstaat telkens anders (aangegeven met de concentrische cirkels) en ondervindt de Hall plaat 11 telkens een andere temperatuursinvloed. Doordat de offset die het temperatuurspro fi el veroorzaakt nu ook steeds anders zal zijn, zal na een volledige cyclus de resterende offset per individuele Hall plaat niet gecompenseerd zijn.

20 Met behulp van de besproken quad-configuratie, waarbij twee stromen steeds 180° op elkaar staan is deze thermische modulatie van de elektronica 20 naar de Hall platen 11, 12,13,14 instantaan te onderdrukken, waardoor de thermische modulatie van de offset spanningen vermeden wordt en het lineaire dynamisch bereik van het gehele systeem vergroot wordt, zoals getoond wordt in Fig. Sd. In dit voorbeeld zullen plaat 25 11 en 13 en 12 en 14 tegengestelde thermische modulatie vertonen. Deze onderdrukking kan nóg verder geholpen worden door de keuze van klasse A elektronica welke een betere constante warmte afgifte kent, zoals later verder besproken zal worden.

De vermindering van de thermische terugkoppeling kan ook maatregelen 30 bevatten zoals actieve thermische compensatie. Dit betekent dat de door de elektronica gegenereerde warmte gecompenseerd wordt met even grote warmtebronnen, die aan de andere kant van de Hall platen geplaatst worden, om zo thermische gradiënten te verminderen.

1025089' 20

Bij de temporele compensatietechniek worden de elektrische stromen die door de Hall platen 11,12,13,14 gaan over de verschillende contacten 10 van de Hall platen 11,12,13,14 verdeeld en de elektrische spanningen die de Hall platen 11,12, 13,14 genereren worden vanaf andere contacten gemeten door middel van S geïntegreerde schakelaars, zoals MOSFET schakelaars. Het schakelen van deze schakelaars geeft aanleiding tot sterke elektrische schakel-overgangsverschijnselen, die tot offset kunnen leiden, ervan uitgaande dat deze -parasitaire- verschijnselen nooit perfect identiek zullen zijn voor alle schakelaars. Daarnaast verandert bij het omschakelen van de stroomrichting het temperatuurprofiel in de magneetveldsensor 1, 10 omdat de Hall stroom veel warmte genereert. Die verandering van het temperatuurprofiel leidt tot een veranderend thermokoppeleffect

In Fig. 6 wordt beschreven hoe overgangsverschijnselen compleet vermeden worden. De signalen van de Hall platen 11,12,13,14 worden een bepaalde periode genegeerd en pas na het stabiliseren van alle overgangsverschijnselen aan de 15 elektronica aangeboden, door een logische combinatie van het omschakelsignaal en een (overgangsverschijnsel-) uitschakelsignaal. Fig. 6 toont 4 signalen, waarvan het bovenste signaal een omschakelsignaal 31 is. Het omschakelsignaal 31 geeft aan dat er omgeschakeld wordt van een eerste stroomrichting en bijbehorende meetrichting, naar een tweede stroomrichting en meetrichting. Het derde signaal is het in de tweede 20 meetrichting opgewekte Hall signaal 33. Er is duidelijk te zien dat dit opgewekte Hall signaal 33 eerst sterk fluctueert alvorens een in hoofdzaak constante waarde aan te nemen. Deze fluctuatie kan het gevolg zijn van schakeleffecten en/of thermische instelprocessen. Om de negatiefve effecten van deze fluctuatie te vermijden, wordt er een uitschakelsignaal 32 verschaft, dat de meting enige tijd onderbreekt. Dit gebeurt 25 bijvoorbeeld gedurende minimaal 1 ps, vereist om de grote elektrische schakelpieken te vermijden, tot een tijd in de orde van 1 ms, om ook thermisch in een stabiele situatie te komen.

Zodoende wordt een gedeelte van het ontstane Hall signaal 33 niet gebruikt en resteert er een gebruikt Hall signaal 34, dat in hoofdzaak vrij is van ongewenste 30 instelfluctuaties. Terwijl slechts een minimaal gedeelte van het signaal wordt weggegooid is het grote voordeel van een dergelijke methode dat fundamenteel sneller rondgedraaid kan worden, omdat het offsetgenererend gedeelte weggesneden is, en een zuiver signaal overblijft. Zonder deze methode moet de offset worden verminderd 102 5089” 21 door het te middelen met een lange tijd van het zuivere signaal. Dan zal de offset dus groter worden naarmate sneller geschakeld wordt omdat een grotere fractie van het signaal gecompromitteerd is met schakelverschijnselen.

Het thermische schakeleffect kan verder worden gecompenseerd door eerst met 5 de klok mee, en dan tegen de klok in te schakelen. In Fig. 7 wordt getoond dat door thermische traagheid van de magneetveldsensor 1 bij snel schakelen van de stroomrichting een temperatuurprofiel zal ronddraaien in de magneetveldsensor 1 dat enigszins achterloopt bij de meting. In Fig. 7a wordt een Hall plaat 11 getoond waarin de stroom (aangeduid met de doorgetrokken pijl) met de klok mee gedraaid wordt. Het 10 thermisch profiel dat in de Hall plaat 11 ontstaat komt echter overeen met een richting van de stroom waarin de stroom even te voren liep (aangegeven met de gestippelde pijl). Fig. 7b toont de omgekeerde situatie.

Als de stroom met de klok mee wordt geschakeld zal dit profiel thermisch gespiegeld zijn ten opzichte van de situatie, waarbij tegen de klok in wordt geschakeld. 15 Hierdoor zal de thermische offset tegengesteld zijn. Door afwisselend met de klok mee en tegen de klok in te schakelen, en de signalen op te tellen, kan een compensatie van de dynamische offset verkregen worden. Ook in dit geval kunnen de elektrische schakel-overgangsverschijnselen worden weggeknipt om de offset te verlagen.

Het spreekt voor zich dat er meerdere schakelpatronen mogelijk zijn, die 20 thermisch-dynamisch een tegengestelde restfout hebben en door deze schakelpatronen in de tijd gezien na of door elkaar heen te gebruiken deze fout dus temporeel kunnen compenseren. Zelfs instantane thermisch-dynamische compensatie behoort tot de mogelijkheden indien de diverse Hall plaat combinaties bijvooibeeld twee Hall platen met de klok mee en twee tegen de klok in laten draaien.

25 De twee bovenstaande methodes om dynamische offset te vermijden, maakt sneller schakelen van de stroom mogelijk. Bij veranderende externe offset oorzaken is dit gunstig omdat deze veranderingen beter onderdrukt worden hetgeen een nog stabiele offset onderdrukking mogelijk maakt.

De elektronica 20 voor de signaalverwerking en de aansturing van de Hall platen 30 is bij voorkeur van de beste soort. Enkele details zijn erg belangrijk.

Belangrijk is, dat de lay-out van de elektronica 20 zodanig is gekozen, dat offset in de Hall platen 11,12,13,14 door (asymmetrische) warmteontwikkeling in de elektronica zoveel mogelijk wordt vermeden. Hiertoe wordt de elektronica 20 in de 1025089 22 zogenaamde klasse A werking bedreven, waarbij de uitgangstrappen van de analoge versterkers) een continue warmteafgifte kennen. Dit in tegenstelling tot klasse B werking, waarin minimale warmteafgifte wordt nagestreefd, wat gepaard gaat met fluctuaties in de warmteafgifte.

5 In de lay-out van de elektronica 20 zijn ook maatregelen genomen om offset in de elektronica door de warmteontwikkeling in de Hall platen 11,12,13,14 te minimaliseren, namelijk door de ingangstrappen van de versterkers zodanig te positioneren dat de (veranderende) warmteafgifte door de Hall platen 11,12,13,14 slechts minimale temperatuurverschillen tussen de transistoren van de ingangstrappen 10 veroorzaken, bijvoorbeeld door een quad-ingangstrap.

De beïnvloeding van Hall plaat op electronica die resteert kan nog verder worden gereduceerd door een trage chopper-lus, die na elke acht metingen (een volle draai over de Hall platen 11,12,13,14) omdraait. In Fig. 8 wordt dit schematisch getoond. Hierbij wordt door de thermische invloed en modulatie van de Hall plaat een 15 resterende offset Vmod gecreëerd in de elektronica. Het omdraaien van de choppers 21 zal geen invloed hebben op deze thermische modulatie, waardoor de veroorzaakte modulatie offset voor de twee periodes van acht metingen dus gelijk blijft Omdat de Hall signalen wel omdraaien, valt de offset dus weg na demodulatie (aftrekken van de resultaten van beide acht metingen). Na zestien metingen zijn alle signalen opgeteld, 20 maar de offset die door de beïnvloeding van de Hall platen 11,12,13,14 op de elektronica 20 wordt gecreëerd, is door de chopper lus geëlimineerd.

Verdere aandachtspunten bij het elektronicaontwerp zijn een zeer grote lineariteit, vanwege de toch nog grote dynamiek die nog in het signaal aanwezig is; ultra-lage offset, omdat 50 nV gelijkspanningsoffset al equivalent is met 1 μΤ; en 25 aansturing van de Hall platen 11,12,13,14 via eventueel temperatuur compenserende stroombronnen en identieke multiplexer schakelaars om niet al voor de meting van het magneetveld de kans op een zuiver signaal verstoort te hebben.

Ten slotte is er nog de keuzemogelijkheid de Hall platen direct voor of na de multiplexers met elkaar door te verbinden, en het resulterende signaal met één 30 versterker te versterken, of iedere Hall plaat zijn eigen versterker en AD-converter te geven, en de signalen digitaal op te tellen. Het eerste leidt tot een kleiner circuit en is dus efficiënter, het tweede leidt tot een groter signaal, en dus betere bandbreedte of 1025089 23 signaal-ruis verhouding. De deskundige zal aan de hand van de specifieke toepassing van de magneetveldsensor 1 hier een keuze in moeten maken.

Om het circuit in grootte beperkt te houden, kan het uitgangssignaal van de Hall platen 11,12,13,14 gedigitaliseerd worden met een sigma-delta AD Converter, 5 geïntegreerd over 16 metingen met een counter, en dan als uitgangssignaal in een digitaal register geplaatst worden. Dit beperkt de snelheid van de sensor tot 16 schakeltijden. Een mogelijke verbetering is het bijhouden van een voortschrijdend gemiddelde door meer digitale registers te gebruiken. In combinatie met predictietechnieken kan zo de snelheid van de sensor verbeterd worden.

10 Fig. 9 toont de schematische opbouw van een magneetveldsensor 1 die geïmplementeerd is op een chip. Een stabiele stroombron 35 wordt aan een demultiplexer 40 aangeboden. De demultiplexer heelt acht uitgangen 41,42,.... 48 die respectievelijk verbonden zijn met acht verschillende contacten 51,52,..58 van het Hall element 50. Het Hall element 50 omvat in de in Fig. 9 getoonde situatie een 15 quad-configuratie bestaande uit 4 Hall platen 11,12,13,14. Elke Hall plaat 11,12,13, 14 omvat eveneens 8 contacten 10, die op een gewenste manier met de contacten 51, 52.....58 van het Hall element 50 zijn verbonden. Dit kan op verschillende wijze gebeuren zoals begrepen zal worden aan de hand van de hierboven gegeven beschrijving.

20 De contacten 10 van de Hall platen 11,12,13,14 zijn wederom verbinden met respectievelijk acht ingangen 61,62,..68 van een multiplexer 60. Zowel de multiplexer 60 als de demultiplexer 40 zijn verbonden met een besturingseenheid 73, die er voor zorgt dat op de juiste tijdstippen de juiste contacten worden uitgelezen, respectievelijk, de juiste contacten van stroom worden voorzien.

25 Via de multiplexer 60 worden de Hall spanningen uitgelezen. Deze worden vervolgens versterkt met een differentiële versterker 70 die in een chopper lus ligt. De Common-Mode regeling (CM regeling) zorgt er onder andere voor dat Junctie-FET effecten geminimaliseerd worden. De uitgang van de differentiële versterker 70 kan vervolgens worden gedigitaliseerd, bijvoorbeeld met een sigma-delta converter 71. Het 30 gedigitaliseerde meetsignaal wordt vervolgens opgeteld door een sommatie-eenheid 72. Dit kan op verschillende manieren gebeuren, zoals reeds hierboven besproken is. Vervolgens kan het digitale signaal aan verdere verwerldngselektronica (niet getoond) worden toegevoerd.

1025089’ 24

Het zal duidelijk zijn dat het hier beschreven schakelschema slechts een van de vele mogelijke schema’s is. Zo kan het versterkte signaal bijvoorbeeld ook eerst gesommeerd worden door een analoge opteller 71, en pas daarna gedigitaliseerd worden door de sigma delta converter 72. Eventueel kan het gedigitaliseerde signaal 5 nog digitaal gefilterd worden, alvorens aan de buitenwereld te worden aangeleverd.

Het magneetveldsignaal kan aan de buitenwereld worden aangeboden in de vorm van een digitaal en/of analoog signaal. De besturingseenheid 73 verzorgt de aansturing van de demultiplexer en multiplexer en maakt eventueel geavanceerde schakelschema’s mogelijk.

10 Het zal duidelijk zijn voor de deskundige dat de besturingseenheid en de multiplexers eenvoudig kunnen worden ingericht zodanig dat de verschillende stroomrichtingen in de individuele Hall platen 11,12,13,14 alsmede in de verschillende stroomvolgordes en snelheden volkomen programmeerbaar zijn, waardoor de configuratie flexibel gebruikt kan worden.

IS De schakeling kan eventueel worden uitgebreid met logica, bijvoorbeeld met een on-chip micro-processor, om signaalberekeningen te doen, zoals berekening en kalibratie van de magnetische vector, temperatuurcompensatie, zelf-kalibraties en compensatie voor magnetische materialen in de omgeving te regelen. Hierbij kunnen relevante kalibratie data worden opgeslagen in on-chip EEPROM of andere 20 geheugenfadliteiten. Ook specifieke uitgangssignaal vormen (bussen, veldbussen, etc) kunnen zodoende geïmplementeerd worden.

Fig. 10a en 10b tonen een magneetveldsensor 1, met vier Hall platen 11,12,13, 14 in, respectievelijk een bovenaanzicht en een zijaanzicht. De in figuren 10a en 10b getoonde magneetveldsensor 1 is nog gevoeliger door het toepassen van een versterker 25 en een modulator, in de vorm van een fluxconcentrator 80. De fluxconcentrator 80 is een magnetisch actieve laag, die, zoals de naam al zegt, de veldlijnen van het magnetisch veld uit de omgeving naar zich toe trekt, en op die manier lokaal het veld versterkt (ten koste van een lichte verzwakking elders). Bijvoorkeur wordt een zogenaamd zacht magnetisch materiaal gebruikt dat wel de veldlijnen aantrekt maar 30 geen permanente magnetisatie eigenschappen heeft.

Door de fluxconcentrator 80 precies boven de Hall platen 11,12,13,14 aan te brengen wordt daar een sterker magneetveld waargenomen, en is het signaal (en daarmee de signaal-ruis verhouding en de signaal-offsetverhouding) sterker. Dit kan 1025089 25 een factor 5-10 winst opleveren. Uiteraard is de offset nog steeds circa 1 μΤ. Maar bijvoorbeeld het aardmagnetisch veld wordt nu niet meer als 30-50 μΤ, maar als 150-500 μΤ ervaren. Dit leidt tot een nauwkeuriger bepaling van het magneetveld, of, alternatief, de snelheid van de magneetveldsensor 1 kan worden opgevoerd zonderde 5 oorspronkelijke nauwkeurigheid te verminderen.

De fluxconcentrator 80 trekt magnetische veldlijnen naar zich toe. Aan de rand van de fluxconcentrator 80 zal verbuiging van de magnetische veldlijnen ontstaan, zoals is aangegeven in Fig. 10b. Dit effect maakt het mogelijk, om met Hall platen 11, 12.13.14 die in één vlak liggen toch veldlijnen in drie dimensies te meten, omdat aan 10 de rand van de fluxconcentrator de veldlijnen die in het vlak van de Hall platen 11,12, 13.14 lopen, het vlak dat wordt omspannen door de x- en y-as, in Fig. 10a, worden omgebogen in de z-richting. Dit heeft als voordeel dat we één chip kunnen maken met drie (of meerdere) Hall plaat configuraties, die het (aard-)magnetisch veld in drie richtingen (x, y en z) kan meten. Volgens de stand van de techniek zijn daar drie chips 15 voor nodig die in de drie richtingen x, y en z zijn gepositioneerd. Drie chips zijn duurder dan 1, en het positioneren in drie richtingen is een ongewone en dus dure techniek.

Concluderend kan de fluxconcentrator 80 er voor zorgen dat het signaal sterker is, en ook dat we met 1 chip een magnetisch veld kunnen bepalen in drie dimensies.

20 Dit laatste was met Hall elementen niet eerder mogelijk, eenvoudig omdat de offset van de Hall elementen nog te groot was. Dit maakt de uitvinding zeer geschikt voor toepassing in een kompas voor het bepalen van de stokte en/of richting van het aardmagnetisch veld. Het feit dat de magneetveldsensor 1 op eenvoudige wijze op een halfgeleiderplaat kan worden gemaakt, waarop tevens verdere verwerkingselektronica 25 kan worden geplaatst, maakt het mogelijk de magneetveldsensor 1 op eenvoudige wijze in te bouwen in elektronische apparatuur, zoals bijvoorbeeld een horloge of GPS-inrichting.

Fig. 10b toont een mogelijke configuratie met fluxconcentrator 80. Magnetische velden in de x- en y-richting worden door de fluxconcentrator 80 afgebogen zodat de 30 magnetische veldlijnen in de z-richting door de Hall platen 11,12,13,14 lopen. De magnetische veldlijnen lopen nu naar binnen aan één kant van de fluxconcentrator 80 en naar buiten aan de andere kant De magnetische veldlijnen in bijvoorbeeld de richting van de x-as lopen ten gevolge van de fluxconcentrator 80 in een eerste 1025089 26 richting door een eerste Hall plaat 11 en in een tweede richting, die tegengesteld is aan de eerste richting, door een tweede Hall plaat 13. Door de twee signalen van beide Hall platen 11,13 op de x-as van elkaar af te trekken wordt het magnetisch veld in de x-as gemeten, omdat beide Hall platen het signaal in de x-richting in omgekeerde 5 richting ervaren door de specifieke afbuigkarakteristieken van fluxconcentrator 80.

De y-componenten van het magnetisch veld worden op identieke wijze bepaald, maar met de Hall platen 12,14 die op de y-as liggen. Voor de z-component werkt het systeem zoals eerder beschreven en worden de signalen van de verschillende Hall platen 11,12,13,14 juist opgeteld. Door de signalen digitaal op te tellen en af te 10 trekken, kan eenvoudig (digitaal) worden gecorrigeerd voor verschillen in gevoeligheid tussen de x- en y-richting enerzijds, en de z-richting anderzijds.

In deze uitvoeringsvorm van de uitvinding worden voor de x- en y-componenten nu slechts twee Hall platen gebruikt worden en vindt geometrische instantane compensatie op andere wijze plaats dan hiervoor beschreven is. Aangezien er sprake is 15 van het aftrekken van de signalen van twee Hall platen, vindt de instantane offsetcompensatie nu in een belangrijke mate plaats door aftrekking van identieke offset componenten van de eerste en derde Hall plaat 11,13. In Fig. 10 zal bijvoorbeeld de stress component identiek zijn en dus wegvallen, maar de externe thermische juist tegengesteld. Met andere stroomkeuzes in de vier Hall platen 20 11,12,13,14 kunnen dus andere resultaten verkregen worden. Eventueel kan een verdere offsetcompensatie bereikt worden door het vervangen van alle enkele Hall platen in de configuratie 11,12,13,14 door een van de eerder besproken compenserende Hall plaat configuraties. Bijvoorbeeld 11 door een dubbele hall Plaat In fig. 10a en 10b is verder ook nog een spoel 81 getoond. De spoel 81 is 25 gepositioneerd in het vlak van de Hall platen 11,12,13,14 (xy-vlak) en ligt rondom de Hall platen 11,12,13,14. De spoel 81 maakt het mogelijk om zelf-kalibratie uit te voeren. Door een bekende stroom door de spoel 81 te sturen, zal deze een magnetisch veld opwekken, waarvan de sterkte bekend is. Dit magnetisch veld kan door de magneetveldsensor 1 worden gemeten. Omdat de grootte en richting van dit 30 opgewekte magnetisch veld bekend is, kan de spoel zodoende gebruikt worden voor het uitvoeren van zelfkalibratie. Uiteraard kunnen ook meerdere spoelen 81 voor dit doel gebruikt worden.

1025089" 27

De magnetische veldsterkte die met een dergelijke spoel 81 op een chip bereikt kan worden is zeer laag. Echter, omdat de offset en offset-drift van de vinding thans zo klein zijn geworden, kan hiermee een kalibratie van de gevoeligheid van de sensor worden uitgevoerd. Dit is van belang als de gevoeligheid verandert in de tijd of als 5 functie van de temperatuur.

In geval dat de fluxconcentrator toch magnetisatie vertoont, kan de spoel 81 kan ook gebruikt worden om de bovengenoemde fluxconcentrator 80 indien nodig te demagnetiseren (degaussen) of te magnetiseren of om te set/resetten teneinde de magnetisatie van de fluxconcentrator te compenseren. Gewoonlijk wordt voor 10 demagnetisatie een uitdempend sinusvormig signaal aan de spoel aangeboden, waarbij de elektronica die hiervoor nodig is natuurlijk eenvoudig kan worden mee geïntegreerd.

De spoel 81 die op de chip rond de fluxconcentrator 80 is gelegd kan dienen voor kalibratie van de sensor's gevoeligheid en om de fluxconcentrator in een 15 gewenste magnetische staat te brengen.

De fluxconcentrator 80 en de spoel 81 kunnen zowel in combinatie als los worden toegepast

In de hierboven gegeven beschrijving van de uitvinding zijn verschillende maatregelen genoemd om tot een offset te komen die lager is dan de in de stand van de 20 techniek bekende offset Echter, om tot een offset te komen van 1 μΤ is het ook mogelijk om alleen temporele compensatie toe te passen in minimaal 8 richtingen, door één Hall element te gébruiken dat uit één enkele Hall plaat 11 bestaat, in combinatie met de geavanceerde elektronica die hierboven tevens beschreven is. Dit heeft als voordeel dat minder vermogen wordt verbruikt (één Hall plaat 11 verbruikt 25 minder energie dan twee of meerdere Hall platen). Dit kan een belangrijk voordeel zijn voor batterij-gevoede toepassingen. Omdat echter de (instantane) geometrische compensatie ontbreekt, zal de offset bij veranderende spanning of temperatuureffecten oplopen, wat niet het geval is bij een Hall element dat uit meerdere Hall platen bestaat.

Het zal duidelijk zijn dat de hieronder beschreven uitvoeringsvorm slechts 30 beschreven is bij wijze van voorbeeld en niet in enige begrenzende betekenis, en dat verschillende wijzigingen en aanpassingen mogelijk zijn zonder buiten de omvang van de uitvinding te komen en dat de reikwijdte slechts bepaald wordt door de bijgevoegde conclusies.

1025089 28 ι

Verder zal het duidelijk zijn aan een deskundige dat de verschillende in deze tekst beschreven maatregelen die in combinatie met de uitvinding beschreven zijn geschikt zijn om onafhankelijk kunnen worden toegepast. Dit geldt met name voor de verschillende aspecten die beschreven zijn met betrekking tot de plaatsing en i 5 werkingstoestanden van de elektronica, het gebruik van de fluxconcentrator 80, de spoel 81.

1025089

Claims (19)

1. Magneetveldsensor (1), omvattende ten minste twee Hall platen (11,12,13,14), waarbij de magneetveldsensor (1) is ingericht om meetstromen in een aantal richtingen 5 op te wekken in de Hall platen (11,12,13,14) en een spanningsverschil te meten over de Hall platen (11,12,13,14) in een richting in het vlak van de Hall plaat (11,12,13, 14), waarbij de richting telkens in hoofdzaak loodrecht staat op de richting van de meetstroom, en waarbij het gemeten spanningsverschil een maat is voor het magnetisch veld door de Hall plaat (11,12,13,14) in een richting die in hoofdzaak 10 loodrecht staat op de richting van de meetstroom en het gemeten spanningsverschil, met het kenmerk, dat de magneetveldsensor (1) is ingericht om in elke Hall plaat (11, 12,13,14) een meetstroom op te wekken in ten minste acht richtingen.

2. Magneetveldsensor (1) volgens conclusie 1, waarin de magneetveldsensor (1) is 15 ingericht om de meetstroom per Hall plaat (11,12,13,14) volgens een vooraf bepaalde volgorde in de ten minste acht richtingen te sturen.

3. Magneetveldsensor (1) volgens conclusie 2, waarin de meetstroom achtereenvolgens in een eerste volgorde door de ten minste acht richtingen gestuurd 20 wordt en vervolgens in een tweede volgorde door de ten minste acht richtingen gestuurd wordt, waarbij de eerste volgorde omgekeerd is aan de tweede volgorde.

4. Magneetveldsensor (1) volgens een van de voorgaande conclusies, waarin de magneetveldsensor (1) ten minste een paar Hall platen omvat, bestaande uit een eerste 25 en een tweede Hall plaat (11,12), waarbij de meetstroom in de eerste Hall plaat (11) in hoofdzaak loodrecht staat op de meetstroom in de tweede Hall plaat.

5. Magneetveldsensor (1) volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij elke Hall plaat (11,12,13,14) voorzien is van ten minste acht contacten (10) voor het aan 30 de Hall plaat (11,12,13,14) toevoeren van de meetstroom.

6. Magneetveldsensor (1) volgens een van de conclusies 1-4, waarbij elke Hall plaat (11,12,13,14) voorzien is van vier contacten, en de magneetveldsensor (1) is 1025089 ' ingericht om aan elk van de contacten een periodiek signaal toe te voeren die respectievelijk in hoofdzaak 90° ten opzichte van elkaar in fase verschoven liggen.

7. Magneetveldsensor (1) volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de 5 magneetveldsensor (1) voorzien is van ten minste vier Hall platen (11,12,13,14), die elk zijn ingericht om een meetstroom te voeren in ten minste acht richtingen.

8. Magneetveldsensor (1) volgens conclusie 7, waarbij de magneetveldsensor (1) is ingericht om de meetstromen met een vooraf bepaalde volgorde door de ten minste 10 acht richtingen van de ten minste vier Hall platen (11,12,13,14) te sturen, waarbij: een meetstroom (1) in een eerste Hall plaat (11) in hoofdzaak loodrecht loopt ten opzichte van een meetstroom in een tweede Hall plaat (12), de meetstroom in de tweede Hall plaat (12) in hoofdzaak loodrecht loopt op een meetstroom in een derde Hall plaat (13), 15. de meetstroom in de derde Hall plaat (13) in hoofdzaak loodrecht loopt op een meetstroom in een vierde Hall plaat, en de meetstroom in de vierde Hall plaat (14) in hoofdzaak loodrecht loopt ten opzichte van de meetstroom in de eerste Hall plaat (11).

9. Magneetveldsensor (1) volgens een van de voorgaande conclusie, omvattende een eerste groep van Hall platen, omvattende een eerste, tweede, derde en vierde Hall plaat (11,12,13,14) en een tweede groep Hall platen, omvattende een vijfde, zesde, zevende en achtste Hall plaat (15,16,17,18), waarbij de magneetveldsensor (1) is ingericht om de richting van de meetstroom in de eerste, tweede, dode en vierde Hall 25 plaat (11,12,13,14) in hoofdzaak loodrecht te kiezen ten opzichte van, respectievelijk, de vijfde, zesde, zevende en achtste Hall plaat (15,16,17,18).

10. Magneetveldsensor (1) volgens een van de voorgaande conclusies, waarbij de Hall platen (11,12,13,14) op een zelfde drager zijn geplaatst.

11. Magneetveldsensor (1) volgens conclusie 10, waarbij de drager een halfgeleider is en de drager verder een demultiplexer (40) omvat, die is ingericht om een stroom te ontvangen en deze te verdelen over de ten minste acht richtingen van de Hall platen 1025089 ' (11,12,13,14), en de drager verder een multiplexer (60) omvat, die is ingericht voor het ontvangen van de meetspanningen over de Hall platen (11,12,13,14) en deze uit te voeren via een uitgang, en de drager verder voorzien is van een besturingseenheid (73), voor het aansturen van de demultiplexer (40) en de multiplexer (60). 5

12. Magneetveldsensor (1) volgens conclusie 11, waarbij de drager verder een sommatie-eenheid (71) omvat die in verbinding staat met de uitgang van de multiplexer (60), voor het optellen van de verschillende gemeten spanningen.

13. Magneetveldsensor (1) volgens een van de conclusies 11 of 12, waarbij de drager verder voorzien is van een sigma-delta omzetter(72), voor het digitaliseren van het uitgangssignaal van de multiplexer (60) en een versterker (70) voor het versterken van het uitgangssignaal van de multiplexer (60).

14. Magneetveldsensor (1) volgens een van de voorgaande conclusies, waarin de magneetveldsensor (1) verder voorzien is van een fluxconcentrator (80), die zich in hoofdzaak in de derde richting van de Hall platen (11,12,13,14) bevindt

15. Magneetveldsensor (1) volgens een van de voorgaande conclusies, waarin de 20 magneetveldsensor (1) voorzien is van ten minste een spoel (81) voor het opwekken van een magnetisch veld, dat door de magneetveldsensor (1) gemeten kan worden.

16. Magneetveldsensor (1) volgens conclusie 15, waarin de spoel (81) aangestuurd kan worden voor het demagnetiseren van fluxconcentrator (80). 25

17. Magneetveldsensor (1) volgens een van de voorgaande conclusies, waarin de magneetveldsensor (1) is ingericht om ten minste één meetsignaal voor het meten van het spanningsverschil over de Hall platen (11,12,13,14) gedurende een bepaald tijdsinterval te negeren. 30

18. Drager, voorzien van een magneetveldsensor (1) volgens een van de voorgaande conclusies. 1025089

19. Kompas, voorzien van een magneetveldsensor (1) volgens een van de conclusie 1-17. 1025089”