WO2004051193A1 - Rekonstruktion eines winkelsignals aus dem sensorsignal eines drehwinkelsensors - Google Patents

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Arie-Govert Aanen
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Definitions

  • the invention relates to a method for the reconstruction of an angle signal from the sensor signal of a rotation angle sensor according to the preamble of claim 1 and a corresponding rotation angle sensor arrangement according to the preamble of claim 6.
  • the measuring arrangement shown comprises a sensor 2 arranged at one end of the axis 1 with an evaluation unit 4 connected to it, the sensor 2 interacting with a transmitter 3 arranged in a stationary manner.
  • the encoder 3 comprises a permanent magnet, which in the sensor 2 e.g. induced a voltage. Hall sensors, magnetoresistive sensors (MR sensors), magnetotransistors, etc. can be used as the sensor element.
  • a typical rotation angle sensor as is often used for the detection of the steering wheel angle in a motor vehicle, has, for example, the characteristic curve shown in FIG. 2a.
  • the sensor signal s of the sensor 2 comprises the entire measuring range (for example between -800 ° and + 800 ° steering wheel lock L ), so that the actual steering wheel angle L is output at the output of sensor 2 or evaluation unit 4.
  • the sensor signal 7 is shown in steps in FIG. 2b because it is a digitized signal 7 in this example.
  • the measuring range of the rotation angle sensor comprises only a partial range (from -p to + p) of a total measuring range for a rotation angle ⁇ L.
  • the characteristic curve 5 of the sensor is repeated periodically for angles ⁇ L which go beyond the partial measuring range (for example between -120 ° and + 120 °). Between the individual periods of the characteristic curve 5, which can also be referred to as segments S, the characteristic curve 5 shows one in each case Characteristic jump 8. If the partial measuring range of the rotation angle sensor includes, for example, angles between -120 ° and + 120 °, rotation angles ⁇ L which are in this range are clearly displayed. At an angle of rotation of 121 °, on the other hand, the angle of rotation sensor supplies an output signal ⁇ s which corresponds to an angle of rotation of -119 °.
  • a rotary movement of an axis, as shown in FIG. 3b with the reference number 6, will therefore lead to the sensor signal 7.
  • Such a sensor signal 7 cannot be sent directly from a downstream device 4, e.g. a vehicle dynamics control system, because the sensor signal 7 is not unique.
  • the essential idea of the invention is to monitor the sensor signal of the rotation angle sensor and to determine positive or negative signal jumps in the sensor signal. If a signal jump is detected, a segment value is generated, which indicates in which segment of the sensor characteristic curve the currently measured angle of rotation has been since the sensor was initialized. An evaluation unit can determine the actual total angle of rotation (since the sensor was initialized) in a simple manner from the segment value and the sensor signal, and thus an unambiguous angle signal reconstruct. A particularly simple and therefore inexpensive rotation angle sensor can thus be used.
  • SN a predefined segment value
  • the segment counter is preferably incremented by 1 when there is a negative signal jump and decremented by 1 when there is a positive signal jump.
  • FIG. 1 shows an example of a measuring arrangement for measuring an angle of rotation of a rotating axis
  • 3a shows the sensor characteristic of a known rotation angle sensor with a periodic characteristic
  • FIG. 3b shows the sensor output signal of the sensor from FIG. 3a
  • 4a shows a sensor signal of a rotation angle sensor with a periodic characteristic
  • FIG. 5 shows a flowchart to illustrate the essential method steps in the reconstruction of an angle signal from a sensor signal.
  • FIG. 1 an arrangement as shown in FIG. 1 is used to determine the steering wheel angle of a motor vehicle.
  • the rotation angle sensor 2 is for example able to measure rotation angles in a partial measuring range from -180 ° (-p) to + 180 ° (+ p).
  • This partial measuring range corresponds to the segment SO of the sensor characteristic of FIG. 3a. Rotation angles that lie outside this segment SO are mapped in the same measuring range, which means that an unambiguous position cannot be specified. That is, an angle of + 185 ° will produce the same sensor output value as an angle of rotation of -175 °.
  • the sensor output signal jumps back a to the sensor output value of the next segment S1.
  • the actual angle of rotation ⁇ L of the axis 1 is in the time period tl to t2, that is to say in segment 1 of the sensor characteristic curve of FIG. 3a.
  • the angle of rotation ⁇ L again falls below the segment boundary between the segments SO and S1.
  • the sensor signal thus jumps to the end value of the segment SO at time t2 (FIG. 4a).
  • This positive signal jump is identified by the reference symbol b.
  • the actual angle of rotation is therefore in the segment SO. If the axis is turned back further, the angle of rotation then falls below the lower segment limit -p of the segment SO and the sensor signal 1 jumps to the end value of the segment S_ ⁇ with a positive signal jump c (see characteristic curve of FIG. 3a). The actual angle of rotation ⁇ L is thus in the segment S_ ⁇ .
  • the segment in which the actual angle of rotation has been (since sensor 2 was initialized) is represented with the aid of a segment value SN, as shown in FIG. 4b.
  • the rotation angle sensor arrangement of FIG. 1 comprises a segment value counter which has a predetermined value (preferably 0) when the rotation angle sensor is initialized and which either increments or decrements depending on whether a positive or a negative signal jump occurs in the sensor signal of FIG. 4a becomes.
  • axis 1 is in the zero position, that is to say in segment SO, when the angle of rotation sensor 2 is initialized. If, on the other hand, axis 1 is in an angular position outside the segment SO, it must Angle signal 2 can still be corrected by this deviation.
  • the offset present when the angle of rotation sensor 2 is initialized can be taken into account, for example, by storing the axis position when sensor 2 is switched off (provided axis 1 is not moved when the sensor is switched off).
  • sensor 2 is initialized e.g. when switching on the ignition and switching off sensor 2 when switching off the ignition. Since the steering wheel is usually blocked in the park position when the ignition is switched off, the angular position of the steering wheel when the ignition is switched on again corresponds to the position of the steering wheel when it was previously switched off.
  • FIG. 5 shows the essential method steps of a method for the reconstruction of an angle signal 9 from the sensor signal 7 of a rotation angle sensor 2, which has a periodic characteristic curve 3 with a plurality of segments S, between which characteristic curve jumps 8 occur.
  • the sensor signal 7 is read in a first step 15 and positive and negative signal jumps ad of the sensor signal 7 are recorded in step 16.
  • a segment value SN is generated, which indicates in which segment S of the sensor characteristic curve 3 the currently measured angle of rotation ⁇ L lies.
  • the evaluation unit 4 can determine the total angle of rotation from the sensor signal 7 and the segment value SN since the sensor 2 was initialized. For this purpose, the evaluation unit 4 adds an angle to the sensor signal, for example 7, which is a function of the segment value SN and the segment width.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Konstruktion eines Winkelsignals (9) aus einem Sensorsignal (7) eines Drehwinkelsensors (2), der eine periodische, mehrere Segmente (S) aufweisende Kennlinie (5) hat, in der Kennliniensprünge (8) auftreten. Zur Rekonstruktion des Winkelsignals (9) wird vorgeschlagen, positive und negative Signalsprünge (a-d) des Sensorsignals (7) zu ermitteln und bei Feststellung eines positiven oder negativen Signalsprungs (a-d) eine Segmentnummer (SN) zu erzeugen. Eine Auswerteeinheit (4) kann auf der Grundlage der Segmentnummer (SN) und des Sensorsignals (7) das Winkelsignal (9) rekonstruieren.

Description

Beschreibung
Rekonstruktion eines Winkelsignals aus dem Sensorsignal eines Drehwinkelsensors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Rekonstruktion eines Winkelsignals aus dem Sensorsignal eines Drehwinkelsensors gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine entsprechende DrehwinkelSensoranordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 6.
DrehwinkelSensoren werden in einer Vielzahl von Applikationen eingesetzt, um Winkelstellungen von drehenden Gegenständen zu messen. Üblicherweise werden magnetische oder optische Sensoren verwendet, mit denen eine berührungslose Messung möglich ist. Eine Applikation aus dem Automobilbereich ist z.B. die Ermittlung des Lenkrad- oder Lenkwinkels eines Kfz.
Fig. 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Messanordnung zur Messung des Drehwinkels einer rotierenden Achse 1, die in Richtung des Pfeils A gedreht werden kann. Die dargestellte Meßanordnung umfaßt einen an einem Ende der Achse 1 angeordneten Sensor 2 mit einer daran angeschlossenen Auswerteeinheit 4, wobei der Sensor 2 mit einem stationär angeordneten Geber 3 zusammenwirkt. Der Geber 3 umfasst in diesem Fall einen Dauermagneten, der im Sensor 2 z.B. eine Spannung induziert. Als Sensorelement können beispielsweise Hall-Sensoren, magnetoresistive Sensoren (MR-Sensoren) , Magnetotransistoren, etc. verwendet werden.
Ein typischer Drehwinkelsensor, wie er vielfach für die Erfassung des Lenkradwinkels in einem Kfz verwendet wird, hat beispielsweise die in Fig. 2a dargestellte Kennlinie. Wie zu erkennen ist, umfaßt das Sensorsignal s des Sensors 2 den gesamten Meßbereich (z.B. zwischen -800° und +800° Lenkradeinschlag L) , so dass am Ausgang des Sensors 2 bzw. der Auswerteeinheit 4 der tatsächliche Lenkradwinkel L ausgegeben wird. Eine Lenkbewegung, wie sie in Fig. 2b mit dem Bezugszeichen 6 dargestellt ist, bei der das Lenkrad aus der Nullstellung (o.Tj=0°) bis zum Anschlag nach rechts (z.B. L=800°) eingeschlagen und von dort bis zur Nullstellung zurückgedreht wird, wird daher vom Sensor 2 eindeutig abgebildet. Das Sensorsignal 7 ist in der Fig. 2b deswegen stufenartig dargestellt, weil es sich in diesem Beispiel um ein digitalisiertes Signal 7 handelt.
Das Sensorsignal 7 kann von weiteren im Fahrzeug angeordneten Systemen 4, wie z.B. von einem Fahrdynamikregelungssystem (z.B. ESP: Electronic Stability Program) weiterverarbeitet werden .
Sensoren 2 mit einer über einen großen Messbereich linearen Kennlinie haben den Nachteil, dass sie relativ aufwendig konstruiert und somit teuer sind.
Es ist daher wünschenswert, andere, einfacher aufgebaute Standard-Sensoren zur Winkelmessung zu verwenden, die insbesondere keine Mittel zur Zählung von vollen Umdrehungen und keine Drehrichtungserkennung benötigen. Ein solcher Sensor kann beispielsweise aus mehreren MR-Sensorelementen realisiert sein.
Die Sensorkennlinie eines solchen Drehwinkelsensors ist beispielhaft in Fig. 3a dargestellt. Wie zu erkennen ist, umfaßt der Meßbereich des Drehwinkelsensors nur einen Teilbereich (von -p bis +p) eines Gesamtmeßbereichs für einen Drehwinkel αL. Für Winkel αL, die über den Teilmeßbereich (z.B. zwischen -120° und +120°) hinausgehen, wiederholt sich die Kennlinie 5 des Sensors periodisch. Zwischen den einzelnen Perioden der Kennlinie 5, die auch als Segmente S bezeichnet werden können, zeigt die Kennlinie 5 jeweils einen Kennliniensprung 8. Umfasst der Teilmessbereich des Drehwinkelsensors z.B. Winkel zwischen -120° und +120°, so werden Drehwinkel αL, die in diesem Bereich liegen, eindeutig angezeigt. Bei einem Drehwinkel von 121° liefert der Drehwinkelsensor dagegen ein Ausgangssignal αs, welches einem Drehwinkel von -119° entspricht.
Eine Drehbewegung einer Achse, wie sie in Fig. 3b mit dem Bezugszeichen 6 dargestellt ist, wird daher zu dem Sensorsignal 7 führen. Ein solches Sensorsignal 7 kann nicht unmittelbar von einer nachgeordneten Einrichtung 4, wie z.B. einem Fahrdynamikregelungssystem, verarbeitet werden, da das Sensorsignal 7 nicht eindeutig ist.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, aus einem Sensorsignal eines Drehwinkelsensors, der eine periodische Kennlinie mit mehreren Segmenten aufweist, zwischen denen Kennliniensprünge auftreten, ein Winkelsignal zu rekonstruieren, das den tatsächlichen Drehwinkel eines Gegenstandes seit Initialisierung des Sensors eindeutig wiedergibt .
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 und 6 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen .
Der wesentliche Gedanke der Erfindung besteht darin, das Sensorsignal des Drehwinkelsensors zu überwachen und positive oder negative Signalsprünge im Sensorsignal zu ermitteln. Bei Feststellung eines Signalsprungs wird ein Segmentwert erzeugt, der angibt, in welchem Segment der Sensorkennlinie der aktuell gemessene Drehwinkel seit Initialisierung des Sensors liegt. Aus dem Segmentwert und dem Sensorsignal kann eine Auswerteeinheit den tatsächlichen Gesamt-Drehwinkel (seit Initialisierung des Sensors) in einfacher Weise ermitteln und somit ein eindeutiges Winkelsignal rekonstruieren. Somit kann ein besonders einfach aufgebauter und damit kostengünstiger Drehwinkelsensor benutzt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die positiven und negativen Signalsprünge im Sensorsignal durch Schwellenwertüberwachung der Änderungsrate des Sensorsignals ermittelt. D.h., es wird ein Signalsprung angenommen, wenn die Änderungsgeschwindigkeit des Sensorsignals einen vorgegebenen Schwellenwert überschreitet. Ob es sich um einen positiven (von kleineren Werten zu größeren Werten) oder einen negativen (von größeren Werten zu kleineren Werten) Signalsprung handelt, kann durch Vergleich der vom Drehwinkelsensor gelieferten Winkelwerte in einfacher Weise ermittelt werden.
Vorzugsweise ist ein Segmentzähler vorgesehen, der bei der Initialisierung des Drehwinkelsensors einen vorgegebenen Segmentwert SN (z.B. SN=0) enthält und der bei Vorliegen eines positiven oder negativen Signalsprungs z.B. inkrementiert oder dekrementiert wird. Bei einer Sensorkennlinie, wie sie in Fig. 3a dargestellt ist, wird der Segmentzähler bei Vorliegen eines negativen Signalsprungs vorzugsweise um 1 inkrementiert und bei Vorliegen eines positiven Signalsprungs um 1 dekrementiert.
Die Auswerteeinheit kann aus dem aktuellen Sensorsignal in Verbindung mit dem zugehörigen Segmentwert in einfacher Weise das tatsächliche Winkelsignal rekonstruieren. Hierzu addiert die Verarbeitungseinheit vorzugsweise einen Winkel zum Sensorsignal, der eine Funktion des Segmentwertes ist. Beispielsweise wird ein Winkel SN*α(S) zum Sensorsignal hinzuaddiert, wobei SN der Segmentwert und (S) ein der Segmentgröße entsprechender Winkel ist.
Eine erfindungsgemäße Drehwinkelsensoranordnung umfaßt einen Drehwinkelsensor, der eine periodische Kennlinie mit mehreren Segmenten aufweist, zwischen denen Kennliniensprünge auftreten, sowie eine Verarbeitungseinheit die in der Lage ist, aus dem Sensorsignal und einem Segmentwert ein Winkelsignal zu rekonstruieren, das die tatsächliche Drehbewegung einer Vorrichtung seit Initialisierung des Drehwinkelsensors eindeutig wiedergibt, wobei die Verarbeitungseinheit wie vorstehend beschrieben arbeitet.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Beispiel einer Meßanordnung zur Messung eines Drehwinkels einer rotierenden Achse;
Fig. 2a die Kennlinie eines aus dem Stand der Technik bekannten Drehwinkelsensors;
Fig. 2b das Sensorsignal des Drehwinkelsensors von Fig. 2a;
Fig. 3a die Sensorkennlinie eines bekannten Drehwinkelsensors mit periodischer Kennlinie;
Fig. 3b das Sensorausgangssignal des Sensors von 3a;
Fig. 4a ein Sensorsignal eines Drehwinkelsensors mit periodischer Kennlinie;
Fig. 4b den Zählerstand eines Segmentzählers bei Vorliegen des Signals von Fig. 4a;
Fig. 4c das rekonstruierte Winkelsignal; und
Fig. 5 ein Flussdiagramm zur Darstellung der wesentlichen Verfahrensschritte bei der Rekonstruktion eines Winkelsignals aus einem Sensorsignal .
Bezüglich der Erläuterung der Fig. 1 bis 3 wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen . Fig. 4a zeigt ein Sensorsignal 7 eines Drehwinkelsensors 2 mit einer periodischen Kennlinie, wie sie in Fig. 3a beispielhaft dargestellt ist. Die Signalsprünge a-d im Sensorsignal 7 ergeben sich dadurch, dass der tatsächliche Drehwinkel αL der Welle 1 über die Teilmessbereichsgrenzen -p,+p des Drehwinkelsensors 2 hinausläuft. Dies wird im folgenden anhand eines anschaulichen Beispiels näher erläutert .
Zur Bestimmung des Lenkradwinkels eines Kfz wird beispielsweise eine Anordnung verwendet, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Der Drehwinkelsensor 2 ist beispielsweise in der Lage, Drehwinkel in einem Teilmessbereich von -180° (-p) bis +180° (+p) zu messen. Dieser Teilmessbereich entspricht dem Segment SO der Sensorkennlinie von Fig. 3a. Drehwinkel, die außerhalb dieses Segments SO liegen, werden in den gleichen Messbereich abgebildet, wodurch eine eindeutige Positionsangabe nicht möglich ist. D.h., ein Winkel von +185° wird denselben Sensorausgangswert erzeugen wie ein Drehwinkel von -175°.
Läuft die Drehbewegung der Welle 1 zum Zeitpunkt tl über die Segmentgrenze +p hinaus, so vollzieht das Sensorausgangssignal einen Rücksprung a auf den Sensorausgangswert des nächsten Segments Sl . Der tatsächliche Drehwinkel αL der Achse 1 befindet sich im Zeitabschnitt tl bis t2 also im Segment 1 der Sensorkennlinie von Fig. 3a.
Zum Zeitpunkt t2 unterschreitet der Drehwinkel αL wiederum die Segmentgrenze zwischen dem Segment SO und Sl . Das Sensorsignal springt somit zum Zeitpunkt t2 (Fig. 4a) auf den Endwert des Segments SO . Dieser positive Signalsprung ist mit dem Bezugszeichen b gekennzeichnet. Zwischen den Zeitpunkten t2,t3 befindet sich der tatsächliche Drehwinkel daher im Segment SO. Bei weiterem Zurückdrehen der Achse unterschreitet der Drehwinkel dann die untere Segmentgrenze -p des Segments SO und das Sensorsignal 1 springt mit einem positiven Signalsprung c (siehe Kennlinie von Fig. 3a) auf den Endwert des Segments S_ι. Der tatsächliche Drehwinkel αL befindet sich somit im Segment S_ι .
Wird die Drehrichtung der Achse zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 umgekehrt, und überschreitet der tatsächliche Drehwinkel zum Zeitpunkt t4 die Segmentgrenze zwischen dem Segment S_ι und dem Segment SO, so erfolgt im Sensorsignal 7 ein negativer Signalsprung d.
Das Segment, in dem sich der tatsächliche Drehwinkel (seit Initialisierung des Sensors 2) befindet, wird mit Hilfe eines Segmentwertes SN dargestellt, wie er in Fig. 4b gezeigt ist. Die Drehwinkelsensoranordnung von Fig. 1 umfaßt hierzu einen Segmentwertzähler, der bei der Initialisierung des Drehwinkelsensors einen vorgegebenen Wert (vorzugsweise 0) aufweist und der in Abhängigkeit davon, ob ein positiver oder ein negativer Signalsprung im Sensorsignal von Fig. 4a auftritt, entweder inkrementiert oder dekrementiert wird.
Ein Signalsprung wird von der Signalverarbeitungseinheit 4 dadurch erkannt, dass die Signaländerungsrate des Sensorsignals einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt. Die Verarbeitungseinheit 4 kann nun in einfacher Weise das in Fig. 4c gezeigte Winkelsignal 9 rekonstruieren. Hierzu addiert sie zum aktuellen Sensorsignal 7 jeweils das SN-fache einer Segmentbreite, z.B. SN*360°, wobei SN der Segmentwert ist.
Bei dem vorangegangenen Beispiel wurde davon ausgegangen, dass sich die Achse 1 bei der Initialisierung des Drehwinkelsensors 2 in der Nullstellung, also im Segment SO befindet. Befindet sich die Achse 1 dagegen in einer Winkelposition außerhalb des Segments SO, so muß das Winkelsignal 2 noch um diese Abweichung korrigiert werden. Der bei der Initialisierung des Drehwinkelsensors 2 vorliegende Offset kann beispielsweise dadurch berücksichtigt werden, dass die Achsstellung beim Ausschalten des Sensors 2 gespeichert wird (vorausgesetzt, die Achse 1 wird bei ausgeschaltetem Sensor nicht bewegt) .
Im Falle eines Lenkradwinkelsensors in einem Kfz, erfolgt die Initialisierung des Sensors 2 z.B. beim Einschalten der Zündung und das Ausschalten des Sensors 2 beim Ausschalten der Zündung. Da beim Ausschalten der Zündung das Lenkrad in Parkstellung üblicherweise blockiert ist, entspricht die Winkelstellung des Lenkrades beim erneuten Einschalten der Zündung der Position des Lenkrades beim vorhergehenden Ausschalten.
Weitere Maßnahmen zur Erkennung eines Offsets des Drehwinkelsensors 2, wie beispielsweise die Verwendung eines zusätzlichen Sensors, sind ebenfalls denkbar.
Fig. 5 zeigt die wesentlichen Verfahrensschritte eines Verfahrens zur Rekonstruktion eines Winkelsignals 9 aus dem Sensorsignal 7 eines Drehwinkelsensors 2 , der eine periodische Kennlinie 3 mit mehreren Segmenten S aufweist, zwischen denen Kennliniensprünge 8 auftreten.
Dabei wird in einem ersten Schritt 15 das Sensorsignal 7 eingelesen und in Schritt 16 positive und negative Signalsprünge a-d des Sensorsignals 7 erfasst. Bei Feststellen eines Signalsprungs in Schritt 17 wird ein Segmentwert SN erzeugt, der angibt, in welchem Segment S der Sensorkennlinie 3 der aktuell gemessene Drehwinkel αL liegt. In Schritt 18 kann die Auswerteeinheit 4 aus dem Sensorsignal 7 und dem Segmentwert SN den Gesamt-Drehwinkel seit Initialisierung des Sensors 2 ermitteln. Hierzu addiert die Auswerteeinheit 4 beispielweise einen Winkel zu Sensorsignal 7, der eine Funktion des Segmentwertes SN und der Segmentbreite ist.
Bezugszeichenliste
1 Achse
2 Sensor
3 Geber
4 Auswerteeinheit
5 Sensor-Kennlinie
6 Bewegungsverlauf
7 Sensorausgangssignal
8 Kennliniensprünge
9 Rekonstruiertes Winkelsignal 15-18 Verfahrensschritte
S Segment
SN Segmentnummer αL Drehwinkel αs vom Sensor angezeigter Drehwinkel
+p, -p Segmentgrenzen tl-t4 Zeitpunkte a-d Signalsprünge

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Rekonstruktion eines Winkelsignals (9) aus dem Sensorsignal (7) eines Drehwinkelsensors (2), der eine periodische Kennlinie (5) mit mehreren Segmenten (S) aufweist, zwischen denen Kennliniensprünge (8) auftreten, gekennzeichnet durch folgende Schritte:
Erfassen von positiven und negativen SignalSprüngen (a-d) im Sensorsignal (7),
Erzeugen eines Segmentwerts (SN) nach Feststellung eines Signalsprungs (a-d) , der angibt, in welchem Segment (S) ein aktuell gemessener Drehwinkel (αL) liegt, und Rekonstruieren des Winkelsignals (9) aus dem Sensorsignal (7) und dem Segmentwert (SN) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass positive und negative Signalsprünge (a-d) im Sensorsignal (7) durch Schwellenwertüberwachung der Änderungsrate des Sensorsignals (7) erfasst werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Segmentwert (SN) bei Erkennung eines positiven oder negativen Signalsprungs inkrementiert oder dekrementiert wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum aktuellen Sensorsignal (7) ein Winkel addiert wird; der eine Funktion des Segmentwertes (SN) und der Segmentbreite ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Offset-Korrektur des rekonstruierten Winkelsignals (9) durchgeführt wird.
6. Drehwinkelsensoranordnung mit einem Drehwinkelsensor (2), dessen Messbereich nur einen Teilbereich (-p,+p) des Gesamt- Messbereichs umfasst und der eine periodische Kennlinie (5) mit mehreren Segmenten (S) aufweist, zwischen denen Kennliniensprünge (8) auftreten, und einer Auswerteeinheit
(4) , dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) derart eingerichtet ist, dass sie positive und negative Signalsprünge (a-d) im Sensorsignal (7) erfasst, nach dem Auftreten eines positiven oder negativen Signalsprungs (a-d) jeweils einen neuen Segmentwert (SN) ermittelt und aus dem Sensorsignal (7) und dem Segmentwert (SN) ein eindeutiges Winkelsignal (9) rekonstruiert.
7. Drehwinkelsensoranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) das Sensorsignal (7) Schwellenwert überwacht, um positive und negative Signalsprünge (a-d) zu erkennen.
8. Drehwinkelsensoranordnung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) einen Segmentzähler umfaßt, der bei Erkennen eines positiven oder negativen Signalsprungs (a-d) inkrementiert oder dekrementiert wird.
9. Drehwinkelsensoranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis
8, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (4) jeweils einen Winkel zum Sensorsignal (7) addiert, der eine Funktion des Segmentwerts (SN) und der Segmentbreite ist.
10. Drehwinkelsensoranordnung nach einem der Ansprüche 6 bis
9, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Erkennung eines Offsets bei der Initialisierung der Drehwinkelsensoranordnung (2,4) vorgesehen sind.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8396628B2 (en) * 2010-02-01 2013-03-12 Ford Global Technologies Power on demand steering wheel angle sensor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1137800A (ja) * 1997-07-16 1999-02-12 Koyo Electron Ind Co Ltd アブソリュートエンコーダ

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3464195B2 (ja) * 2000-06-23 2003-11-05 株式会社村田製作所 磁気センサ、磁気センサ装置およびトルクセンサ

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1137800A (ja) * 1997-07-16 1999-02-12 Koyo Electron Ind Co Ltd アブソリュートエンコーダ

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1999, no. 05 31 May 1999 (1999-05-31) *

Also Published As

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