WO2008055775A1

WO2008055775A1 - Sensorauswerteanordnung und verfahren zum betreiben einer sensoranordnung

Info

Publication number: WO2008055775A1
Application number: PCT/EP2007/061364
Authority: WO
Inventors: Gerhard Oberhoffner; Philippe Feledziak; Susanne Albl
Original assignee: Austriamicrosystems Ag
Priority date: 2006-11-08
Filing date: 2007-10-23
Publication date: 2008-05-15
Also published as: DE102006052692B3

Abstract

Es wird eine Sensorauswerteanordnung vorgeschlagen, die einen Sensor (10) zur Erzeugung eines Sensorsignals aufweist. Mit dem Sensor ist eine steuerbare Versorgungseinrichtung (4) zur Versorgung des Sensors (10) verbunden. Weiterhin ist eine Auswerteeinrichtung (5, 6) zur Erzeugung eines ersten Auswertesignals (AS) aus dem Sensorsignal und zur Abgabe des ersten Auswertesignals an eine Steuervorrichtung (7) vorgesehen. Eine Rückführungseinrichtung (9a) zur Erzeugung eines zweiten Auswertesignals (RS) aus dem Sensorsignal ist ebenfalls mit der Steuervorrichtung (7) verbunden. Die Steuervorrichtung dient zur Steuerung der Versorgungseinrichtung (4) in Abhängigkeit des ersten und zweiten Auswertesignals. Dadurch werden Einflüsse eines Parameters des abgegebenen Sensorsignals auf einen zweiten Parameter des Sensorsignals korrigiert.

Description

Beschreibung

Sensorauswerteanordnung und Verfahren zum Betreiben einer Sensoranordnung

Die Erfindung betrifft eine Sensorauswerteanordnung und ein Verfahren zum Betreiben einer Sensoranordnung.

Mittlerweile werden in vielen Bereichen Eingabegeräte einge- setzt, welche den Drehwinkel eines beweglichen Körpers detek- tieren. Diese Eingabegeräte werden beispielsweise in Automobilen, Flugzeugen, oder auch Spielkonsolen verwendet. Neben handelsüblichen Schaltern oder Potentiometern zur Detektion des Drehwinkels werden zunehmend Magnetfeldsensoren einge- setzt. Diese umfassen eine Vielzahl von Hallelementen und erzeugen im Betrieb in einem Magnetfeld ein als Hallspannung bezeichnetes Signal. Die Hallspannung ist dabei proportional zu dem Produkt aus der Vertikalkomponente der magnetischen Flussdichte und dem Hallstrom. Aus einer räumlichen Anordnung mehrerer Hallelemente lässt sich der Vektor der magnetischen Flussdichte und somit der Drehwinkel bestimmen.

Zu einem genauen Erfassen des Drehwinkels kann ferner die Kenntnis der absoluten Größe der magnetischen Flussdichte zweckmäßig sein. Aus dieser lassen sich Rückschlüsse über das Signal/Rauschverhältnis des gemessenen Signals und damit die Genauigkeit des ermittelten Drehwinkels ziehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Sensorauswer- teanordnung anzugeben, bei der die Genauigkeit erhöht ist. Weiterhin ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betrieb einer Sensoranordnung bereitzustellen, mit der eine verbesserte Genauigkeit der Sensoranordnung erreicht wird.

Diese Aufgaben werden mit den Gegenständen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 11 gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen .

Nach dem vorgeschlagenen Prinzip enthält die Sensorauswerte- anordnung einen Sensor zur Erzeugung eines Sensorsignals sowie eine daran angeschlossene steuerbare Versorgungseinrichtung zur Versorgung des Sensors und Steuerung der Sensorsignalamplitude. Es ist eine Auswerteeinrichtung zur Erzeugung eines ersten Auswertesignals aus dem Sensorsignal vorgesehen. Weiterhin enthält die erfindungsgemäße Auswerteanordnung eine Rückführungseinrichtung zur Erzeugung eines zweiten Auswertesignals aus dem Sensorsignal. Das erste und das zweite Auswertesignal wird an eine Steuervorrichtung abgegeben, die zur Steuerung der Versorgungseinrichtung in Abhängigkeit des ers- ten und zweiten Auswertesignals ausgebildet ist.

Mit Vorteil wird dadurch die Versorgung des Sensors mit der steuerbaren Versorgungseinrichtung derart geregelt, dass der Sensor mit möglichst konstanter Empfindlichkeit betrieben wird (konst. Signal/Rauschverhältnis) . Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht dass aus dem vom Sensor abgegebenen Sensorsignal verschiedene Auswertesignale ermittelt werden. Diese lassen sich in einer Auswerteeinrichtung zu einem Ergebnis verknüpfen, welches ein Maß für die Empfindlichkeit des Sensors angibt. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Anordnung sind daher eine leistungseffiziente Auswertung des Sensorsignals und damit eine höhere Genauigkeit bei der Auswertung des Sensorsignals möglich. Insbesondere wird durch die gemeinsame Auswertung erreicht, dass ein Fehler in einem Auswertesignal aufgrund der vorgenommenen Signalverarbeitung durch das zweite Auswertesignal korrigiert werden kann.

In einer Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Sensor eine Hallelementanordnung zum Erfassen eines magnetischen Feldes. Dieses kann bevorzugt zur Abgabe eines Sensorsignals mit zwei Komponenten ausgebildet sein. Die beiden Komponenten des Sensorsignals können bei einer vollständigen Drehung des Sensors im Wesentlichen senkrecht zueinander stehen. Durch eine geeignete Auswertung lässt sich über die Rückführungseinrichtung und die daran angeschlossene Steuervorrichtung ein Steuersignal erzeugen.

In einer Ausgestaltungsform der Erfindung weist die Rückführungseinrichtung eine Einrichtung zur Abgabe eines Regelsignals aus dem Sensorsignal auf, wobei das Regelsignal einem Drehwinkel des Sensors bezüglich einer Bezugsebene entspricht. Die Einrichtung ist somit zum Ermitteln eines Win- kels des Sensors bezogen auf eine Ebene ausgebildet.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist das erste Auswertesignal aus der Summe der absoluten Werte zweier im Wesentlichen zueinander senkrecht stehenden Komponenten abgeleitet. In einer Ausführungsform dieser Ausgestaltung enthält die Sensorauswerteschaltung hierzu Gleichrichterelemente, die ausgangsseitig an einen Summenbildner angeschlossen sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Sen- soranordnung wird das von einem Sensor abgegebene Sensorsignal erfasst und daraus ein erstes sowie ein zweites Auswertesignal ermittelt. Zum Versorgen des Sensors wird nun aus dem ersten und zweiten Auswertesignal ein Regelsignal erzeugt, mit dessen Hilfe die Versorgung des Sensors gesteuert wird. Mit anderen Worten wird eine Steuerung zur Versorgung des Sensors somit nicht durch ein Auswertesignal abgeleitet aus dem abgegebenen Sensorsignal erzeugt, sondern über mehrere Auswertesignale. Diese Auswertesignale können mit Vorteil verschiedene Parameter des Sensorsignals repräsentieren. Dadurch wird es möglich, über die Steuerung der Versorgung eine Korrektur des Sensorsignals dahingehend vorzunehmen, dass diese die für eine spätere Signalverarbeitung erforderliche Genauigkeit aufweist.

In einer Ausgestaltungsform der Erfindung wird das Sensorsignal in Form einer sinusförmigen Komponente sowie einer dazu im Wesentlichen senkrecht stehenden kosinusförmigen Komponen- te erzeugt. Diese beiden Komponenten können derart verarbeitet werden, dass das Ergebnis ein Maß für einen Winkel des Sensors bezüglich einer vorbestimmten Ebene darstellt. Ebenso lassen sich die beiden Komponenten einzeln gleichrichten und ihre Amplituden addieren. Die beiden so entstandenen Auswer- tesignale können weiter verarbeitet werden und beispielsweise die durch die Gleichrichtung und Addition erzeugte Schwankung kompensieren .

Die erfindungsgemäße Anordnung sowie das Verfahren lassen sich besonders zum berührungslosen Bestimmen von Drehwinkeln verwenden. Gleichzeitig können durch die vorgesehene Rückkopplung und die Verarbeitung zweier Auswertesignale eine "Push-" beziehungsweise "Pullfunktion" unabhängig vom Absolutwert realisieren.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen im Detail erläutert. Die dargestellten Figuren dienen alleine der Veranschaulichung der Erfindung und sind daher nur schematisch und nicht maßstabsgetreu ausgeführt. Funktionsgleiche Bauelemente tragen die gleichen Bezugszeichen .

Es zeigen:

Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Sensoranordnung,

Figur 2 ein erstes Anwendungsbeispiel für die erfindungsgemäße Sensoranordnung,

Figur 3 ein zweites Anwendungsbeispiel für die Sensoranordnung,

Figur 4 ein Amplituden/Winkeldiagramm zur Veranschaulichung des Auswertesignals in Abhängigkeit der Komponenten des Sensorsignals,

Figur 5 ein Amplitudenwinkeldiagramm mit verschiedenen Signalen zur Veranschaulichung der Erfindung.

Figur 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer Sensoranordnung gemäß der Erfindung. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst der Sensor eine Hallelementeanordnung zum Ermitteln eines Drehwinkels. Bei den Hallelementen ist die erzeugte Hallspannung proportional zu dem Produkt aus der senkrechten Komponente eines durch das Element gehenden Magnetfeldvektors

B sowie des Hallstromes I. Bei einem konstanten Hallstrom kann somit die Veränderung der senkrechten Komponente eines Magnetfeldes beispielsweise aufgrund einer Drehung des Magnetfeldes oder einer Amplitudenänderung des Magnetfeldes ermittelt werden. Unter dem Begriff Drehwinkel ist der Winkel gemeint, der von einer Ebene, in der die Hallelemente liegen und einer Bezugsebene eingeschlossen wird. Die Bezugsebene sei im Folgenden die Ebene, die senkrecht zu einem Magnetfeldvektor steht, so dass, wenn beide Ebenen parallel sind, die Hallspannung ihren größtmöglichen Wert annimmt.

Zur Bestimmung des absoluten Drehwinkes umfasst die in Figur 1 dargestellte Sensoranordnung 10 insgesamt acht Hallelemente 103 und ist zum Erfassen eines Drehwinkels ausgeführt. Die durch die Hallelemente senkrecht verlaufende Komponente des Magnetfeldes ist durch einen einzelnen Kreis mit einem Kreuz dargestellt. Die Hallelemente 103 werden von einer Hallspannung IBiAS ^an einem Eingang 101 versorgt. Die Elemente sind so ausgerichtet, dass das von ihnen erzeugte Sensorsignal zwei einzelne Komponenten aufweist, welche als "Sine-" und "Cosine-Channel" bezeichnet sind. Vorliegend hat, bei einer vollständigen Drehung des Sensors im Magnetfeld die erste Komponente einen sinusförmigen Verlauf, während die zweite Komponente des Sensorsignals einen kosinusförmigen Verlauf aufweist. Somit besitzen die Komponenten eine Phasenverschiebung von im Wesentlichen 90 Grad zueinander.

Die beiden Komponenten werden in einer Verstärkeranordnung 2 mittels zweier Verstärker 22 und 23 verstärkt und als Mess- signal MSl, MS2 abgegeben. Der Ausgang der jeweiligen Verstärker 22, 23 ist an den Eingangsanschluss einer Gleichrichterstufe 5 geführt. Die Gleichrichterstufe 5 kann beispielsweise als einfacher Diodengleichrichter ausgeführt sein und erzeugt aus den beiden gemessenen Komponenten MSl und MS2 ein jeweils gleichgerichtetes Signal. Die Ausgänge des Gleichrichters 5 sind an den Eingang eines Addiergliedes 6 angeschlossen. Mit der Anordnung aus Gleichrichter 5 und Addierglied 6 werden die Absolutwerte der beiden Komponenten MSl, MS2 ermittelt und zu einem Gesamtsignal addiert. Dieses stellt das erste Auswertesignal AS dar.

Wie sich jedoch aus dem über dem Addierglied 6 stehenden Dia- gramm ergibt, weisen die gleichgerichteten Komponenten abhängig von dem Drehwinkel des Sensors 10 eine sich periodisch ändernde Amplitude zwischen zwei Extremwerten auf. Das gesamte Ausgangssignal AS wird nun einem Steuereingang 72 einer automatischen Regelschleife 7 zugeführt. Die Steuereinrich- tung 7 umfasst einen Steuerausgang 73, der mit der Versorgungseinrichtung 4 für den Hallsensor 10 gekoppelt ist. Über diesen Steuerausgang gibt die Kontrolleinrichtung 7 ein Steuersignal CS an die Versorgungseinrichtung 4 ab. Dieses regelt den Hallstrom I_ßlAS ^^ur ^ie einzelnen Hallelemente.

Durch diese Regelschleife ist es möglich, den Hallstrom I_ßlAS so einzustellen, dass das von dem Sensor erzeugte Sensorsignal mit seinen beiden Komponenten MSl und MS2 ein gutes Signal/Rauschverhältnis aufweist. Dadurch kann die Genauigkeit bei einer Drehwinkelmessung erhöht werden. Zudem lassen sich "Push-" beziehungsweise "Pullfunktionen" realisieren, in dem das Magnetfeld künstlich in seiner Amplitude verstärkt beziehungsweise verringert wird. Dazu ist ein Druckknopf 8 vorgesehen, der mit der Versorgungseinrichtung 4 gekoppelt ist. Durch Drücken des Knopfes 8 wird der Hallstrom I_ßiAS verän^¬ dert und so eine annähernd sprungartige Veränderung in der Amplitude des Sensorsignals erzeugt.

Alternativ kann eine "Push-" oder "Pullfunktion" realisiert werden, indem mit Hilfe des Druckknopfes 8 der Abstand zwischen dem Sensor 10 und dem nicht dargestellten, das Magnetfeld erzeugende Element geändert wird. Bei einem gleich bleibenden Drehwinkel änderte sich dadurch auch die Amplitude des Gesamtsignals aus den beiden Komponenten MSl und MS2 und die Funktion wird erfasst.

In der hier vorhandenen Auswertung in den Gleichrichtern 5 und dem Addierglied 6 wird jedoch ein Auswertesignal AS erzeugt, welches über eine volle 360 Grad Drehung des Sensors 10 nicht konstant ist, sondern eine relativ starke Schwankung von ca. 30% um einen Mittelwert aufweist. Ein allein aus dem Auswertesignal AS erzeugtes Steuersignal CS führt ebenfalls zu einer periodischen Veränderung des dem Sensor zugeführten Hallstroms I_ßlAS ^und damit einer Verringerung der Genauigkeit beziehungsweise einer Verschlechterung des Signal/Rauschverhältnisses des Sensorsignals.

Zur Verbesserung wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, neben dem ersten Auswertesignal ein zweites Auswertesignal durch eine andere Auswertung der beiden Komponenten zu erzeugen und dieses zur Korrektur beziehungsweise Kompensation der Amplitudenschwankungen des ersten Auswertesignals zu verwenden. Dadurch lässt sich winkelunabhängig ein Korrektursignal erzeugen, wodurch eine Optimierung der Einstellung des Hallstroms möglich ist. Vorliegend wird als zweites Auswertesignal RS ein winkelabhängiges Referenzsignal verwendet, das ein Maß für den aktuell anliegenden Drehwinkel darstellt. Dieser eignet sich besonders gut zur Korrektur, da die Amplitudenschwankung des ersten Auswertsignals eine periodische Abhängigkeit vom Drehwinkel aufweist.

Zu diesem Zweck werden die beiden Komponentensignale MSl und MS2 an die Eingänge 31 beziehungsweise 32 eines Interpolators 3 angelegt. Der Interpolator 3 ist zur Bestimmung des Drehwinkels mit Hilfe der beiden Komponenten MSl und MS2 ausgeführt. Dies ist möglich, da aufgrund des Phasenversatzes von 90 Grad zwischen den beiden Komponenten eine eindeutige Bestimmung des Winkels durch Auswertung der Amplituden der beiden Komponentensignale möglich ist. Im Einzelnen verknüpft er die Werte der beiden Komponenten MSl, MS2 miteinander und er- hält einen Ergebniswert, der einem definierten Drehwinkel entspricht .

Ausgangseitig ist der Interpolator 3 an einen Winkeldecoder 9 angeschlossen. Dieser erzeugt aus dem vom Interpolator 3 ab- gegebenen Signal ein digitales Signal, welches ein Maß für den jeweiligen Winkel darstellt. Der Ausgang des Winkeldecoders 9 ist an einen Steueranschluss einer regelbaren Referenzspannungsquelle 90 angeschlossen. Diese erzeugt abhängig von dem vom Winkeldecoder abgegebenen Wert eine Referenzspan- nung und führt dieses als Referenzsignal RS einem zweiten Eingang 71 der Kontrollschaltung 7 zu.

Da der winkelabhängige Verlauf des ersten Auswertesignals AS aufgrund der besonderen Anordnung des Sensors 10 bekannt ist, lässt sich mit der Winkelauswertung im Winkeldecoder 9 ein geeignetes Referenzsignal auswählen, um die Amplitudenabweichung im ersten Auswertesignal zu korrigieren. Das über dem Winkeldecoder dargestellte Diagramm zeigt schematisch die Werte der Referenzspannungen in Abhängigkeit des Drehwinkels. Dabei ist zu erkennen, dass die winkelabhängigen Werte der Spannungen einen ähnlichen Verlauf aufweisen, wie das erste Auswertesignal. Der Verlauf des zweiten Auswertesignals RS folgt dem Verlauf des ersten Auswertesignals AS über den Winkel. Durch eine höhere Genauigkeit bei der Auswertung des Winkeldecoders 9 lässt sich der Verlauf noch besser darstellen und die Genauigkeit der Korrektur weiter verbessern. Es wird somit aus eine in den Eigenschaften des Sensors innewohnende Beziehung verwendet, um aus dem Sensorsignal, bzw. den beiden Komponenten ein Rückführungssignal zu gewinnen. Damit wird eine Fehlerkorrektur des Hauptssteuersignals durchgeführt, das vorliegend das erste Auswertesignal AS darstellt. Die Beziehung ist vorgegeben und liegt kann beispielsweise von der Physik des Messvorgangs und von den geometrischen Abmessungen des Sensors abhängig sein.

Figur 4 zeigt ein Amplituden-Winkeldiagramm für die beiden Komponenten MSl, MS2 des Sensorsignals, das erste Auswertesignal AS sowie das zweite Auswertesignal RS der Rückführungseinrichtung 9a über eine volle Drehung des Sensors 10. Der Drehwinkel ist hier nicht in Winkelschreibweise sondern, als digitales 8-Bit-wertiges Signal dargestellt. Beispielsweise entspricht der digitale Wert 128 einem Winkel von 180°.

Es ist zu erkennen, dass die erste Komponente MSl über den gesamten Drehwinkel eine einzelne Sinusschwingung darstellt. Hierzu um 90° in der Phase verschoben ist die zweite Komponente MS2 als Kosinussignal eingezeichnet. Die Summe aus den Absolutwerten der beiden Signale ergibt das erste Auswertesignal AS. Dieses schwankt winkelabhängig zwischen einem Minimalwert von ca. 0,75 und einem Maximalwert von ca. 1,05 ei- ner normierten Amplitude. Der Winkel selbst lässt sich durch Auswertung der beiden Komponentensignale MSl und MS2 eindeutig mit dem Interpolator 3 bestimmen. Aus dem Ergebnis des Interpolators wird mit dem Winkeldecoder 9 und der Referenzspannungsquelle 90 ein wertdiskretes zweites Auswertesignal RS bestimmt. Dieses nimmt wie dargestellt unterschiedliche verschiedene Werte an, um so den Verlauf des Auswertesignals AS annähernd nachzubilden. In der Steuereinrichtung 7 wird die Differenz aus dem ersten Auswertesignal AS und dem zwei- ten Auswertesignal RS zur Erzeugung des Steuersignals CS gebildet.

Figur 5 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt einschließlich des korrigierten Steuersignals CS.

Die Ordinate zeigt im Diagramm der Figur 5 den normalisierten Pegel für das Steuersignal. Für das Auswertesignal AS ist zu erkennen, dass der normalisierte Pegel winkelabhängig um ca. 30% schwankt. Eine Steuerung der Versorgungseinrichtung 4 gemäß Figur 1 mit einem allein aus dem ersten Auswertesignal gebildeten Steuersignal CS würde daher eine entsprechende periodische Schwankung des Hallstroms I_ßlAS ^na°h sich ziehen. Dadurch kann sich das Signal/Rauschverhältnis verschlechtern oder der Sensor auch übersteuert werden. Eine geringere Genauigkeit bei einer Winkelbestimmung durch Auswertung des Sensorsignals wäre die Folge.

Durch die zusätzliche Berücksichtigung des zweiten Auswerte- Signals RS wird ein korrigiertes Steuersignal CS erzeugt.

Dieses wird aus der Differenz des ersten Auswertesignals AS und des zweiten Auswertesignals RS abgeleitet. Im Resultat schwankt das so erzeugte korrigierte Steuersignal CS winkelabhängig gering um den Nominalwert. Durch eine höhere Genau- igkeit bei der Erzeugung des zweiten Auswertesignals RS im

Winkeldecoder kann die Schwankung im korrigierten Steuersignal CS noch weiter verringert werden, da das zweite Auswertesignal RS die winkelabhängige Amplitude des ersten Auswertesignal besser nachbildet.

Mit der Rückführung und Erzeugung des zweiten Auswertsignals wird die winkelabhängige Messung in ihrer Genauigkeit erhöht und die Möglichkeit einer fehlerfreien Erfassung einer "Push- " beziehungsweise "Pullfunktion" realisiert. Wird beispielsweise wie in Figur 1 dargestellt durch den Druckknopf 8 zusätzlich der Hallstrom I_ßiAS verändert führt dies zu einer Änderung der Amplitude des Sensorsignals mit den beiden Kom- ponenten MSl und MS2. Diese Änderung kann mit der Erfindung drehwinkelunabhängig detektiert werden.

Zwei Anwendungsbeispiele für die erfindungsgemäße Sensoranordnung zeigen die Figuren 2 und 3. In Figur 3 ist der Sensor 10 der Anordnung um die Achse 15 in einem magnetischen Feld drehbar gelagert. Die einzelnen magnetischen Feldlinien sind im Bereich des Sensors im Wesentlichen parallel. Durch Auswertung des Sensorsignals lässt sich der Drehwinkel α des Sensors bezüglich einer senkrecht zum Magnetfeld liegenden ebene bestimmen und als digitaler Wert ausgeben. Durch die

Rückführung des Auswertesignals und die Erzeugung des korrigierten Steuersignals nach der Erfindung wird die Messung verbessert. Dadurch kann entweder der Hallstrom verringert oder bei gleichem Strom die Genauigkeit der Messung gestei- gert werden.

Im Anwendungsfall der Figur 2, wird das durch einen Stabmagneten 140 erzeugte Magnetfeld geändert, indem der Stabmagnet 140 um den Punkt 14 entlang der Z-Richtung gedreht wird. Der Sensor 10 gibt auch hier ein Signal abhängig von der Drehrichtung ab. Damit lässt sich in der erfindungsgemäßen Sensoranordnung die Drehrichtung und der Winkel entweder absolut oder relativ zur vorherigen Position bestimmen. Zusätzlich kann der Abstand d des Stabmagneten von dem Sensor 10 geän- dert werden. Dies ist unter anderem durch einen Druckknopf möglich. Beispielsweise wäre eine Neigung um eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Achse oder ein Herunterdrücken möglich. Dadurch ändern sich die Stärke des Magnetfeldes und damit das Sensorsignal. Die Auswertung beider Signale und die Korrektur ermöglicht die Detektion solch zusätzlicher Änderungen unabhängig von einem Drehwinkel.

Die dargestellte Erfindung ist natürlich nicht auf Hallelemente zum Erfassen eines Drehwinkels beschränkt. Der erfindungsgemäße Gedanke kann vielmehr auch auf rückgekoppelte Sensoranordnungen erweitert werden, die auf anderen physikalischen Prinzipien beruhen. Die dargestellte Regelung mit Hilfe von mehreren aus den abgegebenen Sensorsignal erzeugten Auswertesignalen lässt sich insbesondere dann realisieren, wenn die Informationen in zwei verschiedenen Parametern des Sensorsignals, beispielsweise in der Amplitude und in der Phase enthalten sind. So kann ein Fehler in der Auswertung eines Parameters durch die Auswertung des anderen Parameters korrigiert werden. Die vorliegende Regelung lässt sich in einer analogen Regelungstechnik ausbilden. Ebenso ist eine Kombination aus digitaler und analoger Schaltungstechnik, beispielsweise die Erzeugung der ersten und zweiten Auswertesig- nals möglich.

Be zugs ze i chenl i s te

2 Verstärkungseinrichtung

3 Interpolator

4 Versorgungseinrichtung

5 Gleichrichter

6 Addierglied

7 Steuereinrichtung

8 Druckknopf

9 Winkeldecoder

9a Rückführungseinrichtung

10 Sensor

14, 15 Drehpunkt

22, 23 Verstärker

31, 32 Eingänge

71, 72 Auswertesignaleingänge

73 Steuersignalausgang

90 ReferenzSpannungsquelle

200, 201 Magneten

MSl, MS2 Sensorsignalkomponenten

AS erstes Auswertesignal

RS zweites Auswertesignal,

CS Steuersicrnal

Claims

Patentansprüche

1. Sensorauswerteanordnung, umfassend:

- einen Sensor (10) zur Erzeugung eines Sensorsignals; - eine steuerbare Versorgungseinrichtung (4) zur Versorgung des Sensors (10) ;

- eine Steuervorrichtung (7);

- eine Auswerteinrichtung (5, 6) zur Erzeugung eines ersten Auswertesignals (AS) aus dem Sensorsignal und zur Abgabe des ersten Auswertesignals (AS) an die Steuervorrichtung (7);

- eine Rückführungseinrichtung (9a) zur Erzeugung eines zweiten Auswertesignals (RS) aus dem Sensorsignal und zur Abgabe des zweiten Auswertesignals (RS) an die Steuervorrichtung

(7); wobei die Steuervorrichtung (7) zur Steuerung der Versorgungseinrichtung (4) in Abhängigkeit des ersten und zweiten Auswertesignals (AS, RS) ausgebildet ist.

2. Sensorauswerteanordnung nach Anspruch 1, bei welcher das Sensorsignal zwei im Wesentlichen zueinander senkrecht stehende Komponenten (MSl, MS2) umfasst.

3. Sensorauswerteanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei welcher ein parameterabhängiger Verlauf des ersten Aus- wertesignals durch das zweite Auswertesignal nachgebildet ist .

4. Sensorauswerteanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher der Sensor (10) mit einer Hallelementanordnung mit mindestens zwei Hallelementen (103) zum Erfassen eines magnetischen Feldes ausgebildet ist.

5. Sensorauswerteanordnung nach Anspruch 4, bei welcher bei welcher wenigstens zwei der Hallelemente (103) im Wesentlichen senkrecht zueinander angeordnet sind.

6. Sensorauswerteanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher der Sensor (10) mit einer Elementanordnung mit mindestens zwei magnetisch resistiven Bauelementen zum Erfassen eines magnetischen Feldes ausgebildet ist.

7. Sensorauswerteanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welcher der Sensor (10) zu einer Abgabe eines Sensorsignals mit zwei normal oder linear unabhängig zueinander stehenden Komponenten (MSl, MS2), die in einem ratiometrischen Bezug zueinander sind, ausgebildet ist.

8. Sensorauswerteanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welcher die Rückführungseinrichtung (9a) einen Einrichtung (9, 3) aufweist, die zur Abgabe eines Zwischensignals aus dem Sensorsignal ausgebildet ist, welches ein einem Drehwinkel des Sensors (10) bezüglich einer Bezugsebene ent- spricht.

9. Sensorauswerteanordnung nach Anspruch 8, bei welcher die Rückführungseinrichtung (9a) eine wertdiskret ansteuerbare Spannungsquelle (90) zur Erzeugung des zweiten Auswertesignals (RS) aufweist und die Ansteuerung durch das Zwischensignal erfolgt.

10. Sensorauswerteanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei welcher die Rückführungseinrichtung (9a) eine Winkeldeko- diereinheit (9) und eine daran angeschlossene Interpolationseinrichtung (3) umfasst, die ihrerseits an den Sensor (10) angeschlossen ist.

11. Sensorauswerteanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis

10, bei welcher das erste Auswertesignal (AS) aus der Summe der absoluten Werte der zwei im Wesentlichen zueinander senkrecht stehenden Komponenten (MSl, MS2) abgeleitet ist.

12. Sensorauswerteanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis

11, bei welcher die Steuervorrichtung (7) zu einer Differenzbildung des ersten und zweiten Auswertesignals (AS, RS) ausgebildet ist.

13. Sensorauswerteanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welcher die Versorgungseinrichtung (4) zur Abgabe eines steuerbaren Stroms (I_ßlAs) ^an ^en Sensor (10) ausgeführt ist.

14. Sensorauswerteanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei welcher die Rückführungseinrichtung (9a) zur Erzeugung des zweiten Auswertesignals aus dem Sensorsignal mit Hilfe einer im wesentlichen bekannten Beziehung zwischen dem Rückführungssignal und einem von der Versorgungseinrichtung (4) and den Sensor (10) abgegebenen Signal ausgebildet ist.

15. Verfahren zum Betreiben einer Sensoranordnung, umfassend die Schritte:

- Versorgen des Sensors (10) mit einem Signal (I_ßlAs)'

- Erzeugen eines Sensorsignals;

- Ermitteln eines ersten Auswertesignals (AS) aus dem Sensorsignal; - Ermitteln eines zweiten Auswertesignals (RS) aus dem Sensorsignal;

- Erzeugen eines Steuersignals (CS) aus dem ersten und dem zweiten Auswertesignal (AS, RS) ; - Ändern der Versorgung des Sensors (10) in Abhängigkeit des erzeugten Steuersignals (CS) .

16. Verfahren nach Anspruch 15, bei dem der Schritt des Er- zeugens eines Sensorsignals, das Erzeugen einer ersten Signalkomponente (MSl) und das Erzeugen einer zweiten Signalkomponente (MS2) umfasst.

17. Verfahren nach Anspruch 16, bei dem die erste Signalkomponente (MSl) und die zweite Signalkomponente (MS2) normal oder linear unabhängig und in einem ratiometrischen Bezug zueinander stehen.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, bei dem der Schritt des Erzeugens eines Sensorsignals, den Schritt des

Erfassens eines Magnetfeldes und Erzeugen einer winkelabhängigen Hallspannung umfasst.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem der Schritt des Ermitteins des zweiten Auswertesignals den

Schritt eines Verarbeitens des Sensorsignals mit einer bekannten Beziehung, die aus den Eigenschaften des Sensors abgeleitet ist.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, bei dem der Schritt des Ermitteins des ersten Auswertesignals die Schritte umfasst:

- Gleichrichten der ersten und der zweiten Signalkomponente (MSl, MS2); - Addieren der gleichgerichteten Signalkomponenten.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, bei dem aus einer im wesentlichen bekannten Beziehung zwischen dem Signal zum Versorgen des Sensors (10) und dem Sensorsignal mit Hilfe des zweiten Auswertesignals (RS) das Steuersignal (CS) erzeugt wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21, bei dem der Schritt des Ermitteins des zweiten Auswertesignals die Schritte umfasst:

- Erzeugen eines wertdiskreten Zwischensignals aus der ersten und der zweiten Signalkomponente (MSl, MS2);

- Erzeugen einer wertdiskreten Referenzspannung aus dem wertdiskreten Zwischensignal.

23. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, bei dem der Schritt des Erzeugens eines Steuersignals (CS) den Schritt eines Subtrahierens der ersten Auswertesignals und des zweiten Auswertesignals umfasst.