WO2015022128A1 - Sensor und verfahren zum erfassen einer position in zwei raumrichtungen - Google Patents

Sensor und verfahren zum erfassen einer position in zwei raumrichtungen Download PDF

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WO2015022128A1
WO2015022128A1 PCT/EP2014/065022 EP2014065022W WO2015022128A1 WO 2015022128 A1 WO2015022128 A1 WO 2015022128A1 EP 2014065022 W EP2014065022 W EP 2014065022W WO 2015022128 A1 WO2015022128 A1 WO 2015022128A1
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WO
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sensor
row
actuator
spatial direction
sensor elements
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PCT/EP2014/065022
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English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Luber
Hans-Ludwig Götz
Original Assignee
Zf Friedrichshafen Ag
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/20—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature
    • G01D5/2006—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying inductance, e.g. by a movable armature by influencing the self-induction of one or more coils
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D2205/00—Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
    • G01D2205/90—Two-dimensional encoders, i.e. having one or two codes extending in two directions

Definitions

  • the present invention relates to a sensor for detecting a position in two spatial directions, to a method for detecting a position of an actuator of a sensor in two spatial directions, to a corresponding device and to a corresponding computer program product.
  • a relative position of two mutually movably arranged components can be detected without contact.
  • the relative position can be detected inductively.
  • the present invention provides an improved sensor for detecting a position in two spatial directions, an improved method for detecting a position of an actuator of a sensor in two spatial directions, a correspondingly improved device and a correspondingly improved computer program product according to the main claims.
  • Advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and the description below.
  • Sensor elements in a row can detect a position of a counterpart along the row.
  • the position can also be determined by an algorithm at positions between the sensor elements. With at least two adjacent rows of sensor elements, the position can also be resolved across the rows.
  • a sensor for detecting a position in two spatial directions comprises the following features: a sensor array having a first row and at least one second row, the rows having juxtaposed sensor elements in a first spatial direction and the rows being juxtaposed in a second spatial direction oriented transversely to the first spatial direction; and
  • an actuator disposed transversely to the first and second spatial directions in a third spatial direction spaced apart from the sensor array and movable in the first and second spatial directions relative to the sensor array, the actuator configured to affect a measured variable of the sensor elements; wherein a signal of a sensor element represents a degree of overlap of the sensor element by the actuator.
  • a sensor can be understood as a non-contact sensor.
  • the sensor can work based on induction, magnetism, electrostatics or photoelectrics.
  • a sensor element may have a sensor surface, based on which the signal is generated.
  • a sensor element may have a passive edge.
  • the sensor elements of a row can be arranged directly adjacent to each other.
  • the sensor elements of a row can also be arranged at a distance from each other.
  • An actuator may have an active surface, which is aligned substantially parallel to the sensor surface of the sensor elements.
  • a signal can be an electrical signal.
  • the signal can be analog or digital.
  • An overlap may be a degree of coverage of a sensor element by the actuator.
  • a gap may be arranged between the first row and the second row. Due to the gap, the signal of the sensor elements of the first row can deviate more strongly from the signal of the sensor elements of the second row. As a result, an improved detection of a movement in the second spatial direction can take place.
  • the second row may have fewer sensor elements than the first row.
  • the second row may be shorter than the first row.
  • unused sensor elements can be avoided.
  • the sensor elements can be the same size. By a similar structure of the sensor elements manufacturing costs can be reduced.
  • the actuator may be movable on a first path, at least a second path and a connecting path, wherein the first path extends at least partially in the region of the first series, the second path extends at least partially in the region of the second series, and the connecting path extends the first path with the first path second train connects.
  • the first path and / or the second path can be curved, wherein the sensor field is curved at least in one spatial direction.
  • the distance between the actuator and the sensor field can be kept within a predetermined tolerance.
  • the actuator may comprise an electrically conductive material and / or the sensor elements may be formed as sensor coils, wherein in particular the actuator may be separated from the sensor field by an air gap and / or may be designed to reduce an inductance of the sensor coils by the overlap and the reduced inductance is shown in the signal.
  • inductive detection of the position of the actuator can be performed without electrical contact.
  • the actuator can be purely passive. Thereby, a construction of the sensor can be simplified.
  • the actuator may have a first partial surface and at least one second partial surface, wherein the first partial surface and the second partial surface are fixedly arranged relative to one another and a first centroid of the first partial surface is arranged at a distance to a second centroid of the second partial surface.
  • the faces can have functional geometries. The geometries can be be different. Through different partial areas, the signals of the sensor elements can more accurately represent the position of the actuator.
  • the sensor field may have at least one further row of sensor elements arranged next to one another in the first spatial direction.
  • the rows can form a matrix. Through a matrix, a large detection range can be achieved.
  • a method for detecting a position of an actuator of a sensor in two spatial directions wherein the sensor comprises a sensor array and an actuator, wherein the sensor array has a first row and at least one second row having in a first spatial direction juxtaposed planar sensor elements and in one transversely to the first spatial direction aligned second spatial direction are arranged side by side, wherein the actuator is arranged transversely to the first and second spatial direction in a third spatial direction spaced from the sensor array and is designed to be movable in the first and second spatial direction relative to the sensor field, wherein the actuator is designed to influence a measured variable of the sensor elements, wherein the signal of a sensor element represents a degree of overlap of the sensor element by the actuator, comprises the following steps:
  • the signals of the sensor elements per row can be interpolated to obtain a value and a coordinate of a signal maximum per row, and the coordinate of the row with the largest value can be selected to obtain the first coordinate value, and the Values of the rows can be interpolated to obtain the second coordinate value.
  • the sensor element whose signal indicates the greatest degree of coverage in its row can be selected, and by using the signals of the selected sensor elements, the row in which the greatest degree of coverage is displayed and one can be selected first interpolation of the signals of the sensor elements of the selected row may be performed to obtain the first coordinate value, and in the region of the first coordinate value, a second interpolation of the signals of the sensor elements from rows adjacent in the second spatial direction may be performed by the second coordinate value receive.
  • the signals of the sensor elements may be used as references for a look-up table to obtain the position of the actuator from the look-up table.
  • the position may be determined using an approximation of values stored in the look-up table. By an approximation, the accuracy of position finding can be increased.
  • the present invention further provides an apparatus for detecting a position of an actuator of a sensor in two spatial directions, which is designed to implement or implement the steps of a variant of a method presented here in corresponding devices. Also by this embodiment of the invention in the form of a device, the object underlying the invention can be solved quickly and efficiently.
  • a device may be an electrical device that processes sensor signals and outputs control signals in response thereto.
  • the device may have one or more suitable interfaces, which may be formed in hardware and / or software.
  • the interfaces may be part of an integrated circuit in which functions of the device are implemented.
  • the interfaces may also be their own integrated circuits or at least partially consist of discrete components.
  • the interfaces may be software modules that are present, for example, on a microcontroller in addition to other software modules.
  • Also of advantage is a computer program product with program code which can be stored on a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory and used for carrying out the method for detecting a position of an actuator of a sensor in two spatial directions according to one of the embodiments described above when running the program on a computer or device.
  • a machine-readable carrier such as a semiconductor memory, a hard disk memory or an optical memory
  • Fig. 1 is an illustration of a sensor for detecting a position in two
  • Fig. 2 is an illustration of a sensor for detecting a position in two
  • FIG. 5 shows illustrations of optimization stages of an actuator according to a further exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a flowchart of a method for detecting a position in two spatial directions according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a block diagram of an apparatus for detecting a position in two spatial directions according to an embodiment of the present invention.
  • a sensor system is needed that can detect paths and / or angles in two dimensions.
  • An inductive selector lever module may have a sensor system which is composed of two independent one-dimensional sensor fields.
  • a mechanical solution can deflect a first direction of movement into the first and a second direction of movement into the second sensor field.
  • the first direction of movement is a circular path for the automatic lane (Hauptgasse)
  • the second direction of movement is a linear path for the tip lane (plus, minus).
  • the approach presented here requires instead of two independent actuators only a two-dimensional acting actuator. This results in reduced costs, since an actuator can be omitted. The two directions of movement need no longer be cumbersome to be redirected via a mechanism to two one-dimensional movements. Furthermore, reduced costs result from the elimination of the complex mechanics and the reduced design effort. This results in a reduced probability of failure. Unobserved errors can be prevented, since the actuating element for the jogging omitted and thus can not be unclipped.
  • An inductive sensor system is presented that uses only one actuator that can move in both dimensions. For this purpose, a two-dimensional sensor field is used.
  • An actuator is used, which can move in both directions. Furthermore, two one-dimensional sensor fields are no longer needed, but a two-dimensional sensor field.
  • An expanded evaluation method is also presented in FIG. 6, which determines from the sensor signals two path signals in the X and Y directions and the actuator position derived from these path signals.
  • the actuator can also be composed of several actuators, which are located on a common carrier.
  • the distance of the actuating elements can be varied constructively in order to optimize sensor signals can.
  • the sensor coil spacings can be varied.
  • the sensor 100 has a sensor field 102 and an actuator 104.
  • the sensor array 102 has a first row 106 and a second row 108.
  • the rows 106, 108 have in a first spatial direction x juxtaposed sensor elements 1 10.
  • the second row 108 has fewer sensor elements 110 than the first row 106.
  • the first row 106 has seven square sensor elements 110, which are arranged directly next to one another.
  • the second row 108 has five of the square sensor elements 110.
  • the second row 108 is arranged centrally in the illustration next to the first row.
  • the rows 106, 108 are aligned in a transverse to the first spatial direction x second Spatial direction y arranged side by side.
  • the actuator 104 is arranged transversely to the first x and second spatial directions y in a third spatial direction z at a distance from the sensor array 102.
  • the actuator 104 is designed to be movable relative to the sensor field 102 in the first x and second spatial directions y.
  • the actuator 104 is designed to influence a measured variable of the sensor elements 110, wherein a signal of a sensor element 110 represents a degree of overlap of the sensor element 110 by the actuator 104.
  • a gap 1 12 is arranged between the first row 106 and the second row 108.
  • the actuator 104 comprises an electrically conductive material.
  • the sensor elements 1 10 are formed as sensor coils 1 10.
  • the actuator 104 is separated from the sensor array 102 by an air gap in the third spatial direction z.
  • the actuator 104 is designed to reduce the inductance of the sensor coils 1 10 by the overlap. The reduced inductance is shown in the signal.
  • the sensor coils 1 10 are designed here as rectangular spiral-shaped conductor tracks.
  • the sensor coils 110 may have been produced, for example, by mask etching a metallized film.
  • the individual sensor coils 110 of the entire sensor 100 can be produced from one piece of foil.
  • the actuator 104 has a first partial surface 1 14 and a second partial surface 1 1 6.
  • the first part surface 1 14 and the second part surface 1 1 6 are fixed to each other. Both surfaces 1 14, 1 1 6 are diamond-shaped.
  • the sides of the diamonds are slightly concave.
  • the sub-areas 1 14, 1 1 6 are approximately as long as three sensor elements 1 10.
  • the sub-areas 1 14, 1 1 6 are approximately as wide as a sensor element 1 10.
  • Both diamonds 1 14, 1 1 6 are juxtaposed in the second spatial direction y and overlap slightly.
  • a first area centroid 1 18 of the first partial area 1 14 is arranged at a distance from a second centroid 120 of the second partial area 1 16. In the illustrated position of the actuator 104, the first centroid 1 18 is arranged centrally above the first row 106.
  • the second area centroid 120 is shifted in the second spatial direction y by half the distance between the rows 106, 108. In the first spatial direction x, the centroids 1 18, 120 have no displacement. The second area centroid 120 is thus placed centrally in the intermediate space 12. In one embodiment, not shown, the centroids 1 18, 120 an offset in the first spatial direction x.
  • the sensor elements 110 of the second row 108 have an offset in the first spatial direction x with respect to the sensor elements 110 of the first row 106.
  • the offset in the first spatial direction x can improve a measurement accuracy of the sensor 100, since the signals of the sensor elements 110 in the first row 106 have a phase offset to the signals of the sensor elements 110 of the second row.
  • the sensor elements have an edge length of five length units, in particular millimeters.
  • the first row 106 is 35 length units long.
  • the second row 108 is 25 units long.
  • the space 1 12 is five units of length wide.
  • the actuator 104 is composed of a plurality of actuators 1 14, 1 1 6, which are located on a common carrier.
  • the distance between the actuators 1 14, 1 1 6 can be varied constructively to optimize sensor signals can.
  • the sensor coil spacing can be varied.
  • the sensor 100 largely corresponds to the sensor in FIG. 1.
  • the first row 106 and the second row 108 each have four sensor elements 110.
  • the sensor 100 shown here has a third row 200 and a fourth row 202 of four sensor cells arranged in juxtaposition in the first spatial direction x. elements 1 10 on.
  • the sensor elements 110 form a matrix 204 of rows 106, 108, 200, 202 and columns 206, 208, 210, 212.
  • the sensor elements 110 are aligned in a straight line next to one another and one above the other. Between the sensor elements 1 10 small gaps 1 12 are arranged.
  • the actuator 104 is formed in this embodiment as a point-symmetrical four-beam star with concave edges.
  • the actuator 104 here has a central centroid 1 18.
  • the centroid 1 18 is here centrally above the second row 108 and over a gap 1 12 between the second column 208 and the third column 200th
  • centroid 1 18 of the actuator 104 is thus in the first spatial direction x at a position of 7.5 length units and five length units in the second spatial direction y.
  • the matrix 204 has an edge length of 20 length units.
  • the two-dimensional sensor array 102 is composed of a matrix 204 of rows 106, 108, 200, 202 and columns 206, 208, 210, 212. There are a minimum of two rows and two columns needed. The maximum number is arbitrary. In the illustrated embodiment, a matrix 204 of 4 rows 106, 108, 200, 202 and 4 columns 206, 208, 210, 212 will be described.
  • Trajectory 300 includes a first track 302, a second track 304, and a connecting track 306.
  • the first path 302 extends in the region of the first row, as shown in Fig. 1.
  • the second path 304 extends in the region of the second row, as shown in Fig. 1.
  • the bond path 306 connects the first web 302 to the second web 304.
  • the bond web 306 is disposed across the first web 302 and the second web 304.
  • the first track 302 and the second track 304 are centered with each other.
  • the tracks 302, 304 are spaced apart from one another by the gap as shown in FIG.
  • the connecting track 306 connects in In the embodiment shown, the center of the first track 302 is at the center of the second track 304.
  • the actuator is movable on the first track 302, the second track 304, and the link track 306.
  • latching points 308 are arranged on the first track 302 and the second track 304.
  • the trajectory 300 with the detent points 308 represents a shift pattern selector lever for an electronically controlled transmission for a vehicle.
  • a locking point represents a switching position of the selector lever.
  • the actuator is coupled to the selector lever.
  • the sensor field is arranged on a housing of the selector lever. Then, the first track 302 represents a main gate of a shift gate for the selector lever, while the second track 304 represents a jogging alley of the shift gate.
  • the first track 302 and / or the second track 304 is curved, wherein the sensor field is curved at least in one spatial direction.
  • the selector lever executes a rotary movement. Due to the rotational movement, the actuator describes as trajectory 300 a portion of a circular path. Then, the sensor array may be curved to maintain the distance between the actuator and the sensor field within a tolerance range to obtain comparable signals from all sensor elements.
  • FIG. 4 shows illustrations of optimization stages 400, 402, 404 of an actuator 104 according to an embodiment of the present invention.
  • the actuator 104 essentially corresponds to the actuator in FIG. 1.
  • the first optimization stage 400 the first subarea 1 14 and the second subarea 1 1 6 are aligned with each other so that the diamonds touch at the obtuse corners.
  • the flanks of the diamonds are straight.
  • the faces 1 14, 1 1 6 are aligned with each other so that they overlap slightly at the obtuse corners.
  • the edges are straight.
  • the third optimization stage 404 the partial surfaces 1 14, 1 1 6 are fused together as shown in FIG. 1 at the obtuse corners.
  • the flanks are slightly concave as in Fig. 1.
  • FIG. 5 shows illustrations of optimization stages 500, 502 of an actuator 104 according to a further exemplary embodiment of the present invention.
  • the actuator 104 corresponds to the actuator in FIG. 2.
  • the first optimization stage 500 two diamond-shaped partial surfaces 1 14, 1 1 6 are arranged at right angles to one another, their center of gravity coinciding. The faces 1 14, 1 1 6 overlap in a central area.
  • the partial surfaces 1 14, 1 1 6 form a four-pointed star.
  • the flanks in the first optimization stage 500 are not concave.
  • the partial surfaces 1 14, 1 1 6 are merged.
  • the resulting flanks are now concave, in which case the central area in which the partial areas 11 14, 11 16 overlap is greater than in the first optimization stage 500.
  • Figures 4 and 5 show actuator shapes. With different actuator shapes, the waveforms can be optimized. An ideal linear displacement signal results when the three normalized values lie exactly on a parabola. This is achieved by a slight curvature of the diamond shape inside. By varying the distances of the two diamonds, a center offset can be compensated. A center offset can achieve nonlinearity.
  • the method 600 comprises a step 602 of reading in, a step 604 of the evaluation and a step 606 of providing.
  • the method 600 is adapted to detect a position of an actuator of a sensor according to an embodiment of the present invention in two spatial directions.
  • the sensor as shown for example in Figures 1 and 2, a sensor array and an actuator.
  • the sensor field has a first row and at least one second row.
  • the rows have juxtaposed flat sensor elements in a first spatial direction.
  • the rows are juxtaposed in a second spatial direction oriented transversely to the first spatial direction.
  • the actuator is arranged transversely to the first and second spatial directions in a third spatial direction spaced from the sensor array.
  • the actuator is in the first and second spatial direction is designed to be movable relative to the sensor field.
  • the actuator is designed to influence a measured variable of the sensor elements, wherein the signal of a sensor element represents a degree of overlap of the sensor element by the actuator.
  • step 602 of the read in the signals of the sensor elements are read.
  • the signals are evaluated using a processing instruction to determine the position of the actuator.
  • step 606 of providing the position is provided as the first coordinate value of the first spatial direction and as the second coordinate value of the second spatial direction.
  • step 604 of the evaluation per row the signals of the sensor elements are interpolated to obtain a value and a coordinate of a signal maximum per row. The coordinate from the row with the largest value is selected to obtain the first coordinate value. The interpolated values of the rows are interpolated to obtain the second coordinate value.
  • step 604 of the evaluate per row the sensor element whose signal indicates the greatest degree of coverage in its row is selected. Using the signals of the selected sensor elements, select the row in which the greatest degree of coverage is displayed. A first interpolation of the signals of the sensor elements of the selected row is performed to obtain the first coordinate value. In the region of the first coordinate value, a second interpolation of the signals of the sensor elements, of rows adjacent in the second spatial direction, is carried out in order to obtain the second coordinate value.
  • a bell curve is used for interpolation.
  • the position of the actuator at coordinates between the sensor elements can be determined.
  • the signals of the sensor elements are used as references for a look-up table to obtain the position of the actuator from the look-up table.
  • recorded signals of the sensor elements are stored in the look-up table during a calibration.
  • certain patterns of the signals are stored at certain positions of the actuator.
  • the read-in signals have similar patterns as the stored patterns. By comparing the patterns is closed to the position of the actuator.
  • the position is determined using an approximation of values stored in the look-up table.
  • the values can be interpolated linearly or polynomially.
  • the approximation makes it possible, in addition to the stored values, to obtain intermediate values with which the signals of the sensor elements can be compared.
  • the evaluation of the coil signals takes place in several steps.
  • the following abbreviations are used.
  • a normalization takes place here.
  • all sensors are normalized, wherein a measured inductance of the sensor coils is converted into a further processable signal.
  • the signal of an uninfluenced sensor coil is zero.
  • Normalization simplifies further processing of the signals.
  • a determination is made of the normalized maxima of each coil row. From each coil row, the coil is determined which has the maximum normalized value.
  • the maximum normalized values are stored as NMRO.
  • the path in the Y direction is calculated by means of the parabolic interpolation with the input values: NMRO ... NMR3.
  • the parabolic interpolation is done using an interpolation function.
  • a series determination in the Y direction This is done by comparing the Y-way with thresholds. The result is the number in which row the actuator is located (or which row the actuator is closest to). For example
  • the result is stored as a path in the X direction.
  • a position determination Y and X-direction By comparing the X and Y paths with switching thresholds, switching positions can be generated. The calculation is explained using a numerical example.
  • the sensor field and the actuator position correspond to the illustration in FIG. 2.
  • the path calculation then takes place in the X direction in mm.
  • FIG. 7 shows a block diagram of a device 700 for detecting a position in two spatial directions according to an embodiment of the present invention.
  • the device 700 has a device 702 for reading in, a device 704 for evaluation and a device 706 for providing.
  • the device 700 is adapted to detect a position of an actuator of a sensor according to an embodiment of the present invention in two spatial directions.
  • the sensor as shown for example in Figures 1 and 2, a sensor array and an actuator.
  • the sensor field has a first row and at least one second row.
  • the rows have juxtaposed flat sensor elements in a first spatial direction.
  • the rows are juxtaposed in a second spatial direction oriented transversely to the first spatial direction.
  • the actuator is arranged transversely to the first and second spatial directions in a third spatial direction spaced from the sensor array.
  • the beta tiger is designed to be movable in the first and second spatial direction relative to the sensor field.
  • the actuator is designed to influence a measured variable of the sensor elements, wherein the signal of a sensor element represents a degree of overlap of the sensor element by the actuator.
  • the means 702 for reading is designed to read in the signals of the sensor elements.
  • the means 704 for evaluation is designed to evaluate the signals using a processing instruction to determine the position of the actuator.
  • the provisioning means 706 is configured to provide the position as the first coordinate value of the first spatial direction and the second coordinate value of the second spatial direction.
  • an exemplary embodiment comprises a "and / or" link between a first feature and a second feature
  • this can be read so that the embodiment according to one embodiment, both the first feature and the second feature and according to another embodiment, either only the first Feature or only the second feature.

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  • Control Of Position Or Direction (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

Sensor (100) zum Erfassen einer Position in zwei Raumrichtungen (x, y), wobei der Sensor (100) ein Sensorfeld (102) und einen Betätiger (104) aufweist. Das Sensorfeld (102) weist eine erste Reihe (106) und zumindest eine zweite Reihe (108) auf. Die Reihen (106, 108) weisen in einer ersten Raumrichtung (x) nebeneinander angeordnete Sensorelemente (110) auf. Die Reihen (106, 108) sind in einer quer zu der ersten Raumrichtung (x) ausgerichteten zweiten Raumrichtung (y) nebeneinander angeordnet. Der Betätiger (104) ist quer zu der ersten (x) und zweiten Raumrichtung (y) in einer dritten Raumrichtung (z) beabstandet zu dem Sensorfeld (102) angeordnet. Der Betätiger 104 ist in der ersten (x) und zweiten Raumrichtung (y) relativ zu dem Sensorfeld (102) beweglich ausgeführt. Der Betätiger (104) ist dazu ausgebildet, eine Messgröße der Sensorelemente (110) zu beeinflussen, wobei ein Signal eines Sensorelements (110) einen Grad einer Überdeckung des Sensorelements (110) durch den Betätiger (104) repräsentiert.

Description

Sensor und Verfahren zum Erfassen einer Position in zwei Raumrichtunqen
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Sensor zum Erfassen einer Position in zwei Raumrichtungen, auf ein Verfahren zum Erfassen einer Position eines Betätigers eines Sensors in zwei Raumrichtungen, auf eine entsprechende Vorrichtung sowie auf ein entsprechendes Computerprogrammprodukt.
Eine Relativposition zweier zueinander beweglich angeordneter Bauteile kann berührungslos erfasst werden. Beispielsweise kann die Relativposition induktiv erfasst werden.
Die DE 10 2007 015 524 A1 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen eines induktiven Bedämpfungselements und ein induktives Wirbelstrombetätigungselement.
Vor diesem Hintergrund schafft die vorliegende Erfindung einen verbesserten Sensor zum Erfassen einer Position in zwei Raumrichtungen ein verbessertes Verfahren zum Erfassen einer Position eines Betätigers eines Sensors in zwei Raumrichtungen, eine entsprechend verbesserte Vorrichtung sowie ein entsprechend verbessertes Computerprogrammprodukt gemäß den Hauptansprüchen. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Sensorelemente in einer Reihe können eine Position eines Gegenstücks entlang der Reihe erfassen. Die Position kann durch einen Algorithmus auch an Positionen zwischen den Sensorelementen ermittelt werden. Bei zumindest zwei nebeneinanderliegenden Reihen der Sensorelemente kann die Position auch quer zu den Reihen aufgelöst werden.
Durch zumindest zwei Reihen von Sensorelementen kann ein Sensor die Position des Betätigers zweidimensional erfassen. Durch den erweiterten Erfassungsbereich können zwei Raumrichtungen auf einmal mit einem einzelnen Sensor erfasst werden. Ein Sensor zum Erfassen einer Position in zwei Raumrichtungen umfasst die folgenden Merkmale: ein Sensorfeld mit einer ersten Reihe und zumindest einer zweiten Reihe, wobei die Reihen in einer ersten Raumrichtung nebeneinander angeordnete Sensorelemente aufweisen und die Reihen in einer quer zu der ersten Raumrichtung ausgerichteten zweiten Raumrichtung nebeneinander angeordnet sind; und
einen Betätiger, der quer zu der ersten und zweiten Raumrichtung in einer dritten Raumrichtung beabstandet zu dem Sensorfeld angeordnet ist und in der ersten und zweiten Raumrichtung relativ zu dem Sensorfeld beweglich ausgeführt ist, wobei der Betätiger dazu ausgebildet ist, eine Messgröße der Sensorelemente zu beeinflussen, wobei ein Signal eines Sensorelements einen Grad einer Überdeckung des Sensorelements durch den Betätiger repräsentiert.
Unter einem Sensor kann ein berührungsloser Sensor verstanden werden. Beispielsweise kann der Sensor basierend auf Induktion, Magnetismus, Elektrostatik oder Fotoelektrik arbeiten. Ein Sensorelement kann eine Sensorfläche aufweisen, basierend auf der das Signal erzeugt wird. Ein Sensorelement kann einen passiven Rand aufweisen. Die Sensorelemente einer Reihe können unmittelbar benachbart zueinander angeordnet sein. Die Sensorelemente einer Reihe können auch beabstandet voneinander angeordnet sein. Ein Betätiger kann eine Wirkfläche aufweisen, die im Wesentlichen parallel zu der Sensorfläche der Sensorelemente ausgerichtet ist. Ein Signal kann ein elektrisches Signal sein. Das Signal kann analog oder digital vorliegen. Eine Überdeckung kann ein Bedeckungsgrad eines Sensorelements durch den Betätiger sein.
Zwischen der ersten Reihe und der zweiten Reihe kann ein Zwischenraum angeordnet sein. Durch den Zwischenraum kann das Signal der Sensorelemente der ersten Reihe stärker von dem Signal der Sensorelemente der zweiten Reihe abweichen. Dadurch kann eine verbesserte Erkennung einer Bewegung in der zweiten Raumrichtung erfolgen.
Die zweite Reihe kann weniger Sensorelemente aufweisen, als die erste Reihe. Die zweite Reihe kann kürzer sein als die erste Reihe. Durch weniger Sensorelemente können ungenutzte Sensorelemente vermieden werden. Die Sensorelemente können gleich groß sein. Durch einen gleichartigen Aufbau der Sensorelemente können Fertigungskosten reduziert werden.
Der Betätiger kann auf einer ersten Bahn, zumindest einer zweiten Bahn und einer Verbindungsbahn beweglich sein, wobei die erste Bahn zumindest teilweise im Bereich der ersten Reihe verläuft, die zweite Bahn zumindest teilweise im Bereich der zweiten Reihe verläuft und die Verbindungsbahn die erste Bahn mit der zweiten Bahn verbindet. Durch eine Führung auf den Bahnen können Zwischenpositionen zwischen den Bahnen, außer auf der Verbindungsbahn, ausgeschlossen werden. Dadurch können Fehler an dem Sensor leicht entdeckt werden, da Positionen außerhalb der Bahnen nicht erlaubt sind. Auch eine Messgenauigkeit kann so erhöht werden, da die Bahnen linear in der ersten Raumrichtung verlaufen, und die Position in der zweiten Raumrichtung nur auf der Verbindungsbahn erfasst wird.
Die erste Bahn und/oder die zweite Bahn kann gekrümmt sein, wobei das Sensorfeld zumindest in einer Raumrichtung gekrümmt ist. Durch eine Krümmung kann der Abstand zwischen dem Betätiger und dem Sensorfeld innerhalb einer vorgegebenen Toleranz gehalten werden.
Der Betätiger kann ein elektrisch leitendes Material aufweisen und/oder die Sensorelemente können als Sensorspulen ausgebildet sein, wobei insbesondere der Betätiger durch einen Luftspalt von dem Sensorfeld getrennt sein kann und/oder dazu ausgebildet sein kann, durch die Überdeckung eine Induktivität der Sensorspulen zu reduzieren und die reduzierte Induktivität in dem Signal abgebildet ist. Durch die induktive Erfassung der Position kann der Betätiger ohne elektrischen Kontakt ausgeführt werden. Der Betätiger kann rein passiv sein. Dadurch kann eine Konstruktion des Sensors vereinfacht werden.
Der Betätiger kann eine erste Teilfläche und zumindest eine zweite Teilfläche aufweisen, wobei die erste Teilfläche und die zweite Teilfläche fix zueinander angeordnet sind und ein erster Flächenschwerpunkt der ersten Teilfläche beabstandet zu einem zweiten Flächenschwerpunkt der zweiten Teilfläche angeordnet ist. Die Teilflächen können funktionale Geometrien aufweisen. Die Geometrien können unter- schiedlich sein. Durch verschiedene Teilflächen können die Signale der Sensorelemente die Position des Betätigers genauer repräsentieren.
Das Sensorfeld kann in der zweiten Raumrichtung neben der zweiten Reihe zumindest eine weitere Reihe aus in der ersten Raumrichtung nebeneinander angeordneten Sensorelementen aufweisen. Die Reihen können eine Matrix ausbilden. Durch eine Matrix kann ein großer Erfassungsbereich erreicht werden.
Ein Verfahren zum Erfassen einer Position eines Betätigers eines Sensors in zwei Raumrichtungen, wobei der Sensor ein Sensorfeld und einen Betätiger aufweist, wobei das Sensorfeld eine erste Reihe und zumindest eine zweite Reihe aufweist, die in einer ersten Raumrichtung nebeneinander angeordnete flächige Sensorelemente aufweisen und in einer quer zu der ersten Raumrichtung ausgerichteten zweiten Raumrichtung nebeneinander angeordnet sind, wobei der Betätiger quer zu der ersten und zweiten Raumrichtung in einer dritten Raumrichtung beabstandet zu dem Sensorfeld angeordnet ist und in der ersten und zweiten Raumrichtung relativ zu dem Sensorfeld beweglich ausgeführt ist, wobei der Betätiger dazu ausgebildet ist, eine Messgröße der Sensorelemente zu beeinflussen, wobei das Signal eines Sensorelements einen Grad einer Überdeckung des Sensorelements durch den Betätiger repräsentiert, weist die folgenden Schritte auf:
Einlesen der Signale der Sensorelemente;
Auswerten der Signale unter Verwendung einer Verarbeitungsvorschrift, um die Position des Betätigers zu bestimmen; und
Bereitstellen der Position als ersten Koordinatenwert der ersten Raumrichtung und zweiten Koordinatenwert der zweiten Raumrichtung.
Im Schritt des Auswertens können pro Reihe die Signale der Sensorelemente interpoliert werden, um pro Reihe einen Wert und eine Koordinate eines Signalmaximums zu erhalten, und die Koordinate aus der Reihe mit dem größten Wert kann ausgewählt werden, um den ersten Koordinatenwert zu erhalten, und die Werte der Reihen können interpoliert werden, um den zweiten Koordinatenwert zu erhalten. Durch ein kreuzweises Auswerten kann schnell und einfach die Position des Betätigers gefunden werden. Im Schritt des Auswertens pro kann Reihe das Sensorelement ausgewählt werden, dessen Signal den größten Grad der Überdeckung in seiner Reihe anzeigt, und unter Verwendung der Signale der ausgewählten Sensorelemente kann die Reihe ausgewählt werden, in welcher der größte Grad der Überdeckung angezeigt wird, und eine erste Interpolation der Signale der Sensorelemente der ausgewählten Reihe kann durchgeführt werden, um den ersten Koordinatenwert zu erhalten, und im Bereich des ersten Koordinatenwerts kann eine zweite Interpolation der Signale der Sensorelemente, von in der zweiten Raumrichtung benachbarten Reihen durchgeführt werden, um den zweiten Koordinatenwert zu erhalten. Durch ein kreuzweises Auswerten kann schnell und einfach die Position des Betätigers gefunden werden.
Im Schritt des Auswertens können die Signale der Sensorelemente als Referenzen für eine Nachschlagetabelle verwendet werden, um die Position des Betätigers aus der Nachschlagetabelle zu erhalten. Durch ein Auswerten über eine Lookup-Tabelle kann mit wenig Rechenaufwand eine ausreichend hohe Genauigkeit der Position erreicht werden.
Im Schritt des Auswertens kann die Position unter Verwendung einer Approximation von in der Nachschlagetabelle hinterlegten Werten bestimmt werden. Durch eine Approximation kann die Genauigkeit der Positionsfindung erhöht werden.
Die vorliegende Erfindung schafft ferner eine Vorrichtung zum Erfassen einer Position eines Betätigers eines Sensors in zwei Raumrichtungen, die dazu ausgebildet ist, die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
Eine Vorrichtung kann ein elektrisches Gerät sein, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuersignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine oder mehrere geeignete Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein können. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil einer integrierten Schaltung sein, in der Funktionen der Vorrichtung umgesetzt sind. Die Schnittstellen können auch eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem MikroController neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens zum Erfassen einer Position eines Betätigers eines Sensors in zwei Raumrichtungen nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
Die Erfindung wird anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Darstellung eines Sensors zum Erfassen einer Position in zwei
Raumrichtungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Darstellung eines Sensors zum Erfassen einer Position in zwei
Raumrichtungen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 eine Darstellung einer Bahnkurve gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 Darstellungen von Optimierungsstufen eines Betätigers gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 Darstellungen von Optimierungsstufen eines Betätigers gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erfassen einer Position in zwei Raumrichtungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und Fig. 7 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Erfassen einer Position in zwei Raumrichtungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
In der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
Für Wählhebelmodule in Fahrzeugen mit Automatikgetriebe wird heutzutage nicht nur eine Bewegungsrichtung in Fahrtrichtung für die Automatik-Stufen (Hauptgasse) benötigt, sondern es ist zusätzlich eine Bewegung in seitlicher Richtung nötig, um z. B. in eine Manual-Gasse (Tippgasse) schalten zu können.
Hierzu ist eine Sensorik nötig, die Wege und/oder Winkel in zwei Dimensionen erkennen kann.
Ein induktives Wählhebelmodul kann eine Sensorik aufweisen, die sich aus zwei unabhängigen eindimensionalen Sensorfeldern zusammensetzt. Eine mechanische Lösung kann eine erste Bewegungsrichtung in das Erste und eine zweite Bewegungsrichtung in das zweite Sensorfeld umlenken. Beispielsweise ist die erste Bewegungsrichtung eine Kreisbahn für die Automatikgasse (Hauptgasse) die zweite Bewegungsrichtung ist eine lineare Bahn für die Tippgasse (Plus, Minus).
Der hier vorgestellte Ansatz benötigt anstatt zwei unabhängigen Betätigungselementen nur ein zweidimensional wirkendes Betätigungselement. Dadurch ergeben sich reduzierte Kosten, da ein Betätiger entfallen kann. Die beiden Bewegungsrichtungen müssen nicht mehr umständlich über eine Mechanik auf zwei eindimensionale Bewegungen umgelenkt werden. Weiterhin ergeben sich reduzierte Kosten durch den Entfall der aufwendigen Mechanik und durch den reduzierten Konstruktionsaufwand. Es ergibt sich eine reduzierte Ausfallwahrscheinlichkeit. Unbemerkte Fehler können verhindert werden, da das Betätigungselement für die Tippgasse entfällt und sich somit nicht mehr ausklipsen kann.
Es wird eine induktive Sensorik vorgestellt, die nur einen Betätiger verwendet, der sich in beide Dimensionen bewegen kann. Dazu wird ein zweidimensionales Sensorfeld verwendet.
Es werden in den Figuren 1 und 2 Ausführungsbeispiele von induktiven Sensoreinheiten mit 2-dimensionaler Wegerfassung vorgestellt. Dabei wird ein Betätiger verwendet, der sich in beide Richtungen bewegen kann. Weiterhin sind nicht mehr zwei eindimensionale Sensorfelder nötig, sondern ein zweidimensionales Sensorfeld. Es wird weiterhin in Fig. 6 ein erweitertes Auswerteverfahren vorgestellt, das aus den Sensorsignalen zwei Wegsignale in X- und Y-Richtung und aus diesen Wegsignalen abgeleitete Betätigerposition ermittelt.
Der Betätiger kann sich auch aus mehreren Betätigungselementen zusammensetzen, die sich auf einem gemeinsamen Träger befinden. Durch diese Anordnung kann der Abstand der Betätigungselemente konstruktiv variiert werden, um Sensorsignale optimieren zu können. Alternativ oder ergänzend können die Sensor-Spulen- Abstände variiert werden.
Fig. 1 zeigt eine Darstellung eines Sensors 100 zum Erfassen einer Position in zwei Raumrichtungen x, y gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Sensor 100 weist ein Sensorfeld 102 und einen Betätiger 104 auf. Das Sensorfeld 102 weist eine erste Reihe 106 und eine zweite Reihe 108 auf. Die Reihen 106, 108 weisen in einer ersten Raumrichtung x nebeneinander angeordnete Sensorelemente 1 10 auf. Die zweite Reihe 108 weist weniger Sensorelemente 1 10 auf, als die erste Reihe 106. Die erste Reihe 106 weist sieben quadratische Sensorelemente 1 10 auf, die unmittelbar aneinandergereiht angeordnet sind. Die zweite Reihe 108 weist fünf der quadratischen Sensorelemente 1 10 auf. Die zweite Reihe 108 ist in der Darstellung mittig neben der ersten Reihe angeordnet. Die Reihen 106, 108 sind in einer quer zu der ersten Raumrichtung x ausgerichteten zweiten Raumrichtung y nebeneinander angeordnet. Der Betätiger 104 ist quer zu der ersten x und zweiten Raumrichtung y in einer dritten Raumrichtung z beabstandet zu dem Sensorfeld 102 angeordnet. Der Betätiger 104 ist in der ersten x und zweiten Raumrichtung y relativ zu dem Sensorfeld 102 beweglich ausgeführt. Dabei ist der Betätiger 104 dazu ausgebildet, eine Messgröße der Sensorelemente 1 10 zu beeinflussen, wobei ein Signal eines Sensorelements 1 10 einen Grad einer Überdeckung des Sensorelements 1 10 durch den Betätiger 104 repräsentiert. Zwischen der ersten Reihe 106 und der zweiten Reihe 108 ist ein Zwischenraum 1 12 angeordnet. Der Betätiger 104 weist ein elektrisch leitendes Material auf. Die Sensorelemente 1 10 sind als Sensorspulen 1 10 ausgebildet. Der Betätiger 104 ist durch einen Luftspalt in der dritten Raumrichtung z von dem Sensorfeld 102 getrennt. Der Betätiger 104 ist dazu ausgebildet, durch die Überdeckung eine Induktivität der Sensorspulen 1 10 zu reduzieren. Die reduzierte Induktivität ist in dem Signal abgebildet. Die Sensorspulen 1 10 sind hier als rechteckige spiralförmig angelegte Leiterbahnen ausgeführt. Die Sensorspulen 1 10 können beispielsweise durch Maskenätzen einer metallisierten Folie hergestellt worden sein. Die einzelnen Sensorspulen 1 10 des ganzen Sensors 100 können aus einem Stück Folie hergestellt werden. Der Betätiger 104 weist eine erste Teilfläche 1 14 und eine zweite Teilfläche 1 1 6 auf. Die erste Teilfläche 1 14 und die zweite Teilfläche 1 1 6 sind fix zueinander angeordnet. Beide Teilflächen 1 14, 1 1 6 sind rautenförmig. Die Seiten der Rauten sind leicht konkav ausgeführt. Die Teilflächen 1 14, 1 1 6 sind näherungsweise so lang, wie drei Sensorelemente 1 10. Die Teilflächen 1 14, 1 1 6 sind näherungsweise so breit, wie ein Sensorelement 1 10. Hier sind die Rauten 1 14, 1 1 6 etwas kürzer als drei Sensorelemente 1 10, wobei die Rauten 1 14, 1 1 6 etwas breiter als ein Sensorelement 1 1 0 sind. Beide Rauten 1 14, 1 1 6 sind in der zweiten Raumrichtung y nebeneinander angeordnet und überschneiden sich geringfügig. Ein erster Flächenschwerpunkt 1 18 der ersten Teilfläche 1 14 ist beabstandet zu einem zweiten Flächenschwerpunkt 120 der zweiten Teilfläche 1 16 angeordnet. In der dargestellten Position des Betätigers 104 ist der erste Flächenschwerpunkt 1 18 mittig über der ersten Reihe 106 angeordnet. Der zweite Flächenschwerpunkt 120 ist in der zweiten Raumrichtung y um die Hälfte des Abstands zwischen den Reihen 106, 108 verschoben. In der ersten Raumrichtung x weisen die Flächenschwerpunkte 1 18, 120 keine Verschiebung auf. Der zweite Flächenschwerpunkt 120 ist damit mittig in dem Zwischenraum 1 12 platziert. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Flächenschwerpunkte 1 18, 120 einen Versatz in der ersten Raumrichtung x auf.
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die Sensorelemente 1 10 der zweiten Reihe 108 gegenüber den Sensorelementen 1 10 der ersten Reihe 106 einen Versatz in der ersten Raumrichtung x auf.
Durch den Versatz in der ersten Raumrichtung x kann eine Messgenauigkeit des Sensors 100 verbessert werden, da die Signale der Sensorelemente 1 10 in der ersten Reihe 106 einen Phasenversatz zu den Signalen der Sensorelemente 1 10 der zweiten Reihe aufweisen.
In einem Ausführungsbeispiel weisen die Sensorelemente eine Kantenlänge von fünf Längeneinheiten, insbesondere Millimeter auf. Damit ist die erste Reihe 106 35 Längeneinheiten lang. Die zweite Reihe 108 ist 25 Längeneinheiten lang. Der Zwischenraum 1 12 ist fünf Längeneinheiten breit.
In einem Ausführungsbeispiel ist der Betätiger 104 aus mehreren Betätigungselementen 1 14, 1 1 6 zusammengesetzt, die sich auf einem gemeinsamen Träger befinden. Durch diese Anordnung kann der Abstand der Betätigungselemente 1 14, 1 1 6 konstruktiv variiert werden, um Sensorsignale optimieren zu können. Außerdem können die Sensor-Spulen-Abstände variiert werden.
Durch den hier vorgestellten Ansatz ergibt sich ein neues Sensordesign der Leiterplatte, ein neues Betätigungselement 104 und eine neue Mechanik zum Bewegen des Betätigers 104.
Fig. 2 zeigt eine Darstellung eines Sensors 100 zum Erfassen einer Position in zwei Raumrichtungen x, y gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Sensor 100 entspricht weitestgehend des Sensors in Fig. 1 . Die erste Reihe 106 und die zweite Reihe 108 weisen je vier Sensorelemente 1 10 auf. Zusätzlich weist der hier dargestellte Sensor 100 eine dritte Reihe 200 und eine vierte Reihe 202 aus je vier in ersten Raumrichtung x nebeneinander angeordneten Sensor- elementen 1 10 auf. Die Sensorelemente 1 10 bilden eine Matrix 204 aus Reihen 106, 108, 200, 202 und Spalten 206, 208, 210, 212. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Sensorelemente 1 10 geradlinig nebeneinander und übereinander ausgerichtet. Zwischen den Sensorelementen 1 10 sind geringe Zwischenräume 1 12 angeordnet. Der Betätiger 104 ist in diesem Ausführungsbeispiel als punktsymmetrischer vier- strahliger Stern mit konkaven Flanken ausgebildet.
Der Betätiger 104 weist hier einen zentralen Flächenschwerpunkt 1 18 auf. Der Flächenschwerpunkt 1 18 befindet sich hier mittig über der zweiten Reihe 108 und über einem Zwischenraum 1 12 zwischen der zweiten Spalte 208 und der dritten Spalte 200.
In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich der Flächenschwerpunkt 1 18 des Betätigers 104 damit in der ersten Raumrichtung x auf einer Position von 7,5 Längeneinheiten und fünf Längeneinheiten in der zweiten Raumrichtung y. Die Matrix 204 weist eine Kantenlänge von 20 Längeneinheiten auf.
Das zweidimensionale Sensorfeld 102 setzt sich aus einer Matrix 204 von Reihen 106, 108, 200, 202 und Spalten 206, 208, 210, 212 zusammen. Es sind minimal zwei Reihen und zwei Spalten nötig. Die maximale Anzahl ist beliebig. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird eine Matrix 204 von 4 Reihen 106, 108, 200, 202 und 4 Spalten 206, 208, 210, 212 beschrieben.
Fig. 3 zeigt eine Darstellung einer Bahnkurve 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Bahnkurve 300 weist eine erste Bahn 302, eine zweite Bahn 304 und eine Verbindungsbahn 306 auf. Die erste Bahn 302 verläuft im Bereich der ersten Reihe, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Die zweite Bahn 304 verläuft im Bereich der zweiten Reihe, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Die Verbindungsbahn 306 verbindet die erste Bahn 302 mit der zweiten Bahn 304. Die Verbindungsbahn 306 ist quer zu der ersten Bahn 302 und der zweiten Bahn 304 angeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel sind die erste Bahn 302 und die zweite Bahn 304 mittig zueinander ausgerichtet. Die Bahnen 302, 304 sind um den Zwischenraum, wie er in Fig. 1 gezeigt ist voneinander beabstandet. Die Verbindungsbahn 306 verbindet in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die Mitte der ersten Bahn 302 mit der Mitte der zweiten Bahn 304. Der Betätiger ist auf der ersten Bahn 302, der zweiten Bahn 304 und der Verbindungsbahn 306 beweglich. Auf der ersten Bahn 302 und der zweiten Bahn 304 sind Rastpunkte 308 angeordnet.
In einem Ausführungsbeispiel repräsentiert die Bahnkurve 300 mit den Rastpunkten 308 ein Schaltschema Wählhebels für ein elektronisch angesteuertes Getriebe für ein Fahrzeug. Dabei repräsentiert ein Rastpunkt je eine Schaltstellung des Wählhebels. Der Betätiger ist mit dem Wählhebel gekoppelt. Das Sensorfeld ist an einem Gehäuse des Wählhebels angeordnet. Dann repräsentiert die erste Bahn 302 eine Hauptgasse einer Schaltkulisse für den Wählhebel, während die zweite Bahn 304 eine Tippgasse der Schaltkulisse repräsentiert.
In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist die erste Bahn 302 und/oder die zweite Bahn 304 gekrümmt, wobei das Sensorfeld zumindest in einer Raumrichtung gekrümmt ist. Der Wählhebel führt eine rotatorische Bewegung aus. Durch die Drehbewegung beschreibt der Betätiger als Bahnkurve 300 einen Teilabschnitt einer Kreisbahn. Dann kann das Sensorfeld gekrümmt ausgeführt sein, um den Abstand zwischen dem Betätiger und dem Sensorfeld innerhalb eines Toleranzbereichs zu halten, um vergleichbare Signale von allen Sensorelementen zu erhalten.
Fig. 4 zeigt Darstellungen von Optimierungsstufen 400, 402, 404 eines Betätigers 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Betätiger 104 entspricht dabei im Wesentlichen dem Betätiger in Fig. 1 . In der ersten Optimierungsstufe 400 sind die erste Teilfläche 1 14 und die zweite Teilfläche 1 1 6 so zueinander ausgerichtet, dass sich die Rauten an den stumpfen Ecken berühren. Die Flanken der Rauten sind geradlinig ausgeführt. In der zweiten Optimierungsstufe 402 sind die Teilflächen 1 14, 1 1 6 so zueinander ausgerichtet, dass sie sich an den stumpfen Ecken geringfügig überlappen. Die Kanten sind geradlinig ausgeführt. In der dritten Optimierungsstufe 404 sind die Teilflächen 1 14, 1 1 6 wie in Fig. 1 an den stumpfen Ecken miteinander verschmolzen. Hier sind die Flanken wie in Fig. 1 leicht konkav ausgeführt. Fig. 5 zeigt Darstellungen von Optimierungsstufen 500, 502 eines Betätigers 104 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Der Betätiger 104 entspricht hier dem Betätiger in Fig. 2. In der ersten Optimierungsstufe 500 sind zwei rautenförmige Teilflächen 1 14, 1 1 6 im rechten Winkel zueinander angeordnet, wobei ihre Flächenschwerpunkte übereinstimmen. Die Teilflächen 1 14, 1 1 6 überschneiden sich in einem zentralen Bereich. Wie in Fig. 2 bilden die Teilflächen 1 14, 1 1 6 einen vierstrahligen Stern aus. Im Gegensatz zu dem Betätiger in Fig. 2 sind die Flanken in der ersten Optimierungsstufe 500 nicht konkav ausgeführt. In der zweiten Optimierungsstufe 502 sind die Teilflächen 1 14, 1 1 6 verschmolzen. Wie in Fig. 2 sind die resultierenden Flanken jetzt konkav, wobei hier der zentrale Bereich, in dem die Teilflächen 1 14, 1 1 6 überlappen, größer ist, als in der ersten Optimierungsstufe 500.
Die Figuren 4 und 5 zeigen Betätigerformen. Mit unterschiedlichen Betätigerformen können die Signalverläufe optimiert werden. Ein ideal lineares Wegsignal ergibt sich, wenn die drei Normiertwerte genau auf einer Parabel liegen. Das wird durch eine leichte Krümmung der Rautenform nach innen erreicht. Durch Variation der Abstände der beiden Rauten kann ein Mittenversatz ausgeglichen werden. Durch einen Mittenversatz kann eine Nichtlinearität erreicht werden.
Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 600 zum Erfassen einer Position in zwei Raumrichtungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das Verfahren 600 weist einen Schritt 602 des Einlesens, einen Schritt 604 des Auswertens und einen Schritt 606 des Bereitstellens auf. Das Verfahren 600 ist dazu geeignet, eine Position eines Betätigers eines Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in zwei Raumrichtungen zu erfassen. Dabei weist der Sensor, wie sie beispielsweise in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, ein Sensorfeld und einen Betätiger auf. Das Sensorfeld weist eine erste Reihe und zumindest eine zweite Reihe auf. Die Reihen weisen in einer ersten Raumrichtung nebeneinander angeordnete flächige Sensorelemente auf. Die Reihen sind in einer quer zu der ersten Raumrichtung ausgerichteten zweiten Raumrichtung nebeneinander angeordnet. Der Betätiger ist quer zu der ersten und zweiten Raumrichtung in einer dritten Raumrichtung beabstandet zu dem Sensorfeld angeordnet. Der Betätiger ist in der ersten und zweiten Raumrichtung relativ zu dem Sensorfeld beweglich ausgeführt ist. Der Betätiger ist dazu ausgebildet, eine Messgröße der Sensorelemente zu beeinflussen, wobei das Signal eines Sensorelements einen Grad einer Überdeckung des Sensorelements durch den Betätiger repräsentiert. Im Schritt 602 des Einlesens werden die Signale der Sensorelemente eingelesen. Im Schritt 604 des Auswertens werden die Signale unter Verwendung einer Verarbeitungsvorschrift ausgewertet, um die Position des Betätigers zu bestimmen. Im Schritt 606 des Bereitstellens wird die Position als erster Koordinatenwert der ersten Raumrichtung und als zweiter Koordinatenwert der zweiten Raumrichtung bereitgestellt.
In einem Ausführungsbeispiel werden im Schritt 604 des Auswertens pro Reihe die Signale der Sensorelemente interpoliert, um pro Reihe einen Wert und eine Koordinate eines Signalmaximums zu erhalten. Die Koordinate aus der Reihe mit dem größten Wert wird ausgewählt, um den ersten Koordinatenwert zu erhalten. Die interpolierten Werte der Reihen werden interpoliert, um den zweiten Koordinatenwert zu erhalten.
In einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 604 des Auswertens pro Reihe das Sensorelement ausgewählt, dessen Signal den größten Grad der Überdeckung in seiner Reihe anzeigt. Unter Verwendung der Signale der ausgewählten Sensorelemente wird die Reihe ausgewählt, in welcher der größte Grad der Überdeckung angezeigt wird. Eine erste Interpolation der Signale der Sensorelemente der ausgewählten Reihe wird durchgeführt, um den ersten Koordinatenwert zu erhalten. Im Bereich des ersten Koordinatenwerts wird eine zweite Interpolation der Signale der Sensorelemente, von in der zweiten Raumrichtung benachbarten Reihen durchgeführt, um den zweiten Koordinatenwert zu erhalten.
In einem Ausführungsbeispiel wird zum Interpolieren eine Glockenkurve verwendet. Damit kann die Position des Betätigers an Koordinaten zwischen den Sensorelementen bestimmt werden. In einem Ausführungsbeispiel werden im Schritt 604 des Auswertens die Signale der Sensorelemente als Referenzen für eine Nachschlagetabelle verwendet, um die Position des Betätigers aus der Nachschlagetabelle zu erhalten.
In einem Ausführungsbeispiel sind in der Nachschlagetabelle während einer Kalibrierung aufgezeichnete Signale der Sensorelemente hinterlegt. Dabei sind zu bestimmten Positionen des Betätigers bestimmte Muster der Signale hinterlegt. Die eingelesenen Signale weisen ähnliche Muster auf, wie die hinterlegten Muster. Durch einen Vergleich der Muster wird auf die Position des Betätigers geschlossen.
In einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 604 des Auswertens die Position unter Verwendung einer Approximation von in der Nachschlagetabelle hinterlegten Werten bestimmt. Beispielsweise können die Werte linear oder polynom interpoliert werden. Das Approximieren ermöglicht zusätzlich zu den hinterlegten Werten Zwischenwerte zu erhalten, mit denen die Signale der Sensorelemente verglichen werden können.
In einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Auswertung der Spulensignale in mehreren Schritten. Dabei werden folgende Abkürzungen verwendet.
R0, R1 , R2, R3 für Spulenreihe 0 bis Spulenreihe 3
SO, S1 , S2, S3 für Spulenspalte 0 bis Spulenspalte 3
R0S0 ... R3S3 für Spule [ReiheO, SpalteO] bis Spule [Reihe3. Spalte3]
NMRO ... NMR3 für Normiert-Maximum-ReiheO bis Normiert-Maximum-Reihe3
SR01 für Schwellwert zwischen Spulenreihe 0 und 1
SR12 für Schwellwert zwischen Spulenreihe 1 und 2
SR23 für Schwellwert zwischen Spulenreihe 2 und 3
Zuerst erfolgt hier eine Normierung. Dabei werden alle Sensoren normiert, wobei eine gemessene Induktivität der Sensorspulen in ein weiterverarbeitbares Signal gewandelt wird. Durch die Normierung ist das Signal einer unbeeinflussten Sensorspule null. Je stärker die Sensorspule durch den Betätiger beeinflusst wird, umso größer wird ein Signalwert der Sensorspule. Durch das Normieren wird eine Weiterverarbeitung der Signale vereinfacht. Anschließend erfolgt ein Ermitteln der Normiert-Maxima jeder Spulenreihe. Von jeder Spulenreihe wird die Spule ermittelt, die den maximalen Normiert-Wert hat. Die maximalen Normiert-Werte werden abgespeichert als NMRO. NMR 1 . NMR2 und NMR3.
Dann erfolgt eine Wegberechnung in Y-Richtung. Der Weg in Y-Richtung wird mithil- fe der Parabelinterpolation mit den Eingangswerten: NMRO ... NMR3 berechnet. Die Parabelinterpolation erfolgt unter Verwendung einer Interpolationsfunktion.
Anschließend erfolgt eine Reihenermittlung in Y-Richtung. Das geschieht durch einen Vergleich des Y-Weges mit Schwellwerten. Ergebnis ist die Nummer, in welcher Reihe sich der Betätiger befindet (oder welcher Reihe sich der Betätiger am nächsten befindet). Beispielsweise
SR01 = 2.5 mm
SR12 = 7,5 mm
SR23 = 12.5 mm
Bedingung 1 Bedingung 2 Ergebnis
Y-Weg < 2,5 mm Reihennummer
Y-Weg >= 2.5 mm Y-Weg < 7,5 mm Reihennummer
Y-Weg >= 7.5 mm Y-Weg < 12,5 mm Reihennummer
Y-Weg >=, 12,5 m Reihennummer
Dann erfolgt eine Wegberechnung in X-Richtung. Anhand der vorher ermittelten Reihennummer wird die Parabelinterpolation mit folgenden Werten aufgerufen.
Reihennummer Wert O Wert 1 Wert 2 Wert 3
R0 R0S0 R0S1 R0S2 R0S3
R1 R1 S0 R1 S1 R1 S2 R1 S3
R2 R2S0 R2S1 R2S2 R2S3
R3 R3S0 R3S1 R3S2 R3S3
Das Ergebnis wird als Weg in X-Richtung abgespeichert.
Abschließend erfolgt eine Positionsermittlung Y und X-Richtung. Durch Vergleichen der X- und Y-Wege mit Schaltschwellen können Schaltpositionen erzeugt werden. Die Berechnung wird anhand eines Zahlenbeispiels erläutert. Dabei entsprechen das Sensorfeld und die Betätigerposition der Darstellung in Fig. 2.
Eingelesen werden Sensorspannungen in mV.
SO S1 S2 S3
R3 3500 3500 3500 3500
R2 3500 3000 3000 3500
R1 3300 1500 1500 3300
R0 3500 3000 3000 3500
Daraus ergeben sich die Normiertwerte in mV.
SO S1 S2 S3
R3 0 0 0 0
R2 0 500 500 0
R1 200 2000 2000 200
R0 0 500 500 0
Die Normiert-Maxima der Spulenreihen in mV ergeben sich als
NMR3 0
NMR2 y3 500
NMR1 y2 2000
NMRO y1 500
Für die Wegberechnung in Y-Richtung in mm wird die folgende Formel verwendet,
Figure imgf000019_0001
wobei d der Spulenabstand in mm (=5 mm),
x2 der NMR-Index des größten Wertes (=1 ) und
Xs der Y-Weg ist. Mit Zahlenwerten ergibt sich
Figure imgf000020_0001
Darauf basiert die Reihenermittlung in y-Richtung, wobei
Y-Weg Bedingung 1 Bedingung 2 Ergebnis
5 mm Y-Weg >= 2,5 mm Y-Weg < 7.5 mm Reihennummer
Anschließend erfolgt die Wegberechnung in X-Richtung in mm.
Normiertwerte der Spulenreihe 1 in mV
SO S1 S2 S3
R1 200 2000 2000 200
y1 y2 y3
Figure imgf000020_0002
d: Spulenabstand in mm (=5 mm)
x2: NMR-Index des größten Wertes (=1 )
Xs: X-Weg
(2000 - 200)
Xs = mrri 1 + = 7,5/77/77
2000 - 200 - 2000
Da die Interpolationsfunktionen drei Werte benötigen, wird bei nur zwei Werten der dritte fehlende Wert auf 0 gesetzt.
Wenn nur zwei Spulen betätigt sind, kann die Parabelinterpolation folgendermaßen ablaufen. Bei drei Spulen würde sich folgende Berechnung ergeben.
Figure imgf000021_0001
d: Spulenabstand in mm
Figure imgf000021_0002
Mit P1 (7/256); P2(8/768): P3 (9/256): d=25 mm
Wenn nun nur die Spule bei P1 nicht vorhanden ist ergeben sich folgende Werte: P1 (7/0); P2(8/768); P3 (9/256); d=25 mm
Figure imgf000021_0003
Durch die fehlende Spule weicht das Ergebnis nur geringfügig vom Sollwert ab.
Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild einer Vorrichtung 700 zum Erfassen einer Position in zwei Raumrichtungen gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Vorrichtung 700 weist eine Einrichtung 702 zum Einlesen, eine Einrichtung 704 zum Auswerten und eine Einrichtung 706 zum Bereitstellen auf. Die Vorrichtung 700 ist dazu geeignet, eine Position eines Betätigers eines Sensors gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in zwei Raumrichtungen zu erfassen. Dabei weist der Sensor, wie sie beispielsweise in den Figuren 1 und 2 gezeigt ist, ein Sensorfeld und einen Betätiger auf. Das Sensorfeld weist eine erste Reihe und zumindest eine zweite Reihe auf. Die Reihen weisen in einer ersten Raumrichtung nebeneinander angeordnete flächige Sensorelemente auf. Die Reihen sind in einer quer zu der ersten Raumrichtung ausgerichteten zweiten Raumrichtung nebeneinander angeordnet. Der Betätiger ist quer zu der ersten und zweiten Raumrichtung in einer dritten Raumrichtung beabstandet zu dem Sensorfeld angeordnet. Der Betä- tiger ist in der ersten und zweiten Raumrichtung relativ zu dem Sensorfeld beweglich ausgeführt ist. Der Betätiger ist dazu ausgebildet, eine Messgröße der Sensorelemente zu beeinflussen, wobei das Signal eines Sensorelements einen Grad einer Überdeckung des Sensorelements durch den Betätiger repräsentiert. Die Einrichtung 702 zum Einlesen ist dazu ausgebildet, die Signale der Sensorelemente einzulesen. Die Einrichtung 704 zum Auswerten ist dazu ausgebildet, die Signale unter Verwendung einer Verarbeitungsvorschrift auszuwerten, um die Position des Betätigers zu bestimmen. Die Einrichtung 706 zum Bereitstellen ist dazu ausgebildet, die Position als ersten Koordinatenwert der ersten Raumrichtung und zweiten Koordinatenwert der zweiten Raumrichtung bereitzustellen.
Die beschriebenen und in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele sind nur beispielhaft gewählt. Unterschiedliche Ausführungsbeispiele können vollständig oder in Bezug auf einzelne Merkmale miteinander kombiniert werden. Auch kann ein Ausführungsbeispiel durch Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels ergänzt werden.
Ferner können erfindungsgemäße Verfahrensschritte wiederholt sowie in einer anderen als in der beschriebenen Reihenfolge ausgeführt werden.
Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine„und/oder" Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so kann dies so gelesen werden, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
Bezuqszeichen
X erste Raumrichtung
Y zweite Raumrichtung
z dritte Raumrichtung
100 Sensor
102 Sensorfeld
104 Betätiger
106 erste Reihe
108 zweite Reihe
1 10 Sensorelement
1 12 Zwischenraum
1 14 erste Teilfläche
1 16 zweite Teilfläche
1 18 erster Flächenschwerpunkt
120 zweiter Flächenschwerpunkt
200 dritte Reihe
202 vierte Reihe
204 Matrix
206 erste Spalte
208 zweite Spalte
210 dritte Spalte
212 vierte Spalte
300 Bahnkurve
302 erste Bahn
304 zweite Bahn
306 Verbindungsbahn
308 Rastpunkt
400 erste Optimierungsstufe
402 zweite Optimierungsstufe
404 dritte Optimierungsstufe
500 erste Optimierungsstufe
502 zweite Optimierungsstufe 600 Verfahren zum Erfassen einer Position
602 Schritt des Einlesens
604 Schritt des Auswertens
606 Schritt des Bereitstellens
700 Vorrichtung zum Erfassen einer Position
702 Einrichtung zum Einlesen
704 Einrichtung zum Auswerten
706 Einrichtung zum Bereitstellen

Claims

Patentansprüche
1 . Sensor (100) zum Erfassen einer Position in zwei Raumrichtungen (x, y), wobei der Sensor (100) die folgenden Merkmale aufweist:
ein Sensorfeld (102) mit einer ersten Reihe (106) und zumindest einer zweiten Reihe (108), wobei die Reihen (106, 108) in einer ersten Raumrichtung (x) nebeneinander angeordnete Sensorelemente (1 10) aufweisen und die Reihen (106, 108) in einer quer zu der ersten Raumrichtung (x) ausgerichteten zweiten Raumrichtung (y) nebeneinander angeordnet sind; und
einen Betätiger (104), der quer zu der ersten (x) und zweiten Raumrichtung (y) in einer dritten Raumrichtung (z) beabstandet zu dem Sensorfeld (102) angeordnet ist und in der ersten (x) und zweiten Raumrichtung (y) relativ zu dem Sensorfeld (102) beweglich ausgeführt ist, wobei der Betätiger (104) dazu ausgebildet ist, eine Messgröße der Sensorelemente (1 10) zu beeinflussen, wobei ein Signal eines Sensorelements (1 10) einen Grad einer Überdeckung des Sensorelements (1 1 0) durch den Betätiger (104) repräsentiert.
2. Sensor (100) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der ersten Reihe (106) und der zweiten Reihe (108) ein Zwischenraum (1 12) angeordnet ist.
3. Sensor (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Reihe (108) weniger Sensorelemente (1 10) aufweist, als die erste Reihe (106).
4. Sensor (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätiger (104) auf einer ersten Bahn (302), zumindest einer zweiten Bahn (304) und einer Verbindungsbahn (306) beweglich ist, wobei die erste Bahn zumindest teilweise (302) im Bereich der ersten Reihe (106) verläuft, die zweite
Bahn (304) zumindest teilweise im Bereich der zweiten Reihe (108) verläuft und die Verbindungsbahn (306) die erste Bahn (106) mit der zweiten Bahn (108) verbindet.
5. Sensor (100) gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste
Bahn (302) und/oder die zweite Bahn (304) gekrümmt ist, wobei das Sensorfeld (102) zumindest in einer Raumrichtung (x, y, z) gekrümmt ist.
6. Sensor (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätiger (104) ein elektrisch leitendes Material aufweist und/oder die Sensorelemente (1 10) als Sensorspulen (1 10) ausgebildet sind, wobei insbesondere der Betätiger (104) durch einen Luftspalt von dem Sensorfeld (102) getrennt ist und/oder dazu ausgebildet ist, durch die Überdeckung eine Induktivität der Sensorspulen (1 10) zu reduzieren und die reduzierte Induktivität in dem Signal abgebildet ist.
7. Sensor (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätiger (104) eine erste Teilfläche (1 14) und zumindest eine zweite Teilfläche (1 1 6) aufweist, wobei die erste Teilfläche (1 14) und die zweite Teilfläche (1 1 6) fix zueinander angeordnet sind und ein erster Flächenschwerpunkt (1 18) der ersten Teilfläche (1 14) beabstandet zu einem zweiten Flächenschwerpunkt (120) der zweiten Teilfläche (1 1 6) angeordnet ist.
8. Sensor (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorfeld (102) in der zweiten Raumrichtung (y) neben der zweiten Reihe (108) zumindest eine weitere Reihe (200, 202) aus in der ersten Raumrichtung (x) nebeneinander angeordneten Sensorelementen (1 10) aufweist, insbesondere wobei die Reihen (106, 108, 200, 202) eine Matrix ausbilden.
9. Verfahren (600) zum Erfassen einer Position eines Betätigers (104) eines Sensors (100) in zwei Raumrichtungen (x, y), wobei der Sensor (100) ein Sensorfeld (102) und einen Betätiger (104) aufweist, wobei das Sensorfeld (102) eine erste Reihe (106) und zumindest eine zweite Reihe (108) aufweist, die in einer ersten Raumrichtung (x) nebeneinander angeordnete flächige Sensorelemente (1 10) aufweisen und in einer quer zu der ersten Raumrichtung (x) ausgerichteten zweiten Raumrichtung (y) nebeneinander angeordnet sind, wobei der Betätiger (104) quer zu der ersten (x) und zweiten Raumrichtung (y) in einer dritten Raumrichtung (y) beabstandet zu dem Sensorfeld (102) angeordnet ist und in der ersten (x) und zweiten Raumrichtung (y) relativ zu dem Sensorfeld (102) beweglich ausgeführt ist, wobei der Betätiger (104) dazu ausgebildet ist, eine Messgröße der Sensorelemente (1 10) zu beeinflussen, wobei das Signal eines Sensorelements (1 10) einen Grad einer Überdeckung des Sensorelements (1 10) durch den Betätiger (104) repräsentiert, wobei das Verfahren (600) die folgenden Schritte aufweist:
Einlesen (602) der Signale der Sensorelemente (1 10);
Auswerten (604) der Signale unter Verwendung einer Verarbeitungsvorschrift, um die Position des Betätigers (104) zu bestimmen; und
Bereitstellen (606) der Position als ersten Koordinatenwert der ersten Raumrichtung (x) und zweiten Koordinatenwert der zweiten Raumrichtung (y).
10. Verfahren (600) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im
Schritt (604) des Auswertens pro Reihe (106, 108, 200, 202) die Signale der Sensorelemente (1 10) interpoliert werden, um pro Reihe (106, 108, 200, 202) einen Wert und eine Koordinate eines Signalmaximums zu erhalten, und die Koordinate aus der Reihe (106, 108, 200, 202) mit dem größten Wert ausgewählt wird, um den ersten Koordinatenwert zu erhalten, und die Werte der Reihen (106, 108, 200, 202) interpoliert werden, um den zweiten Koordinatenwert zu erhalten.
1 1 . Verfahren (600) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im
Schritt (604) des Auswertens pro Reihe (106, 108, 200, 202) das Sensorelement (1 10) ausgewählt wird, dessen Signal den größten Grad der Überdeckung in seiner Reihe (106, 108, 200, 202) anzeigt, und unter Verwendung der Signale der ausgewählten Sensorelemente (1 10) die Reihe (106, 108, 200, 202) ausgewählt wird, in welcher der größte Grad der Überdeckung angezeigt wird, und eine erste Interpolation der Signale der Sensorelemente (1 10) der ausgewählten Reihe (106, 108, 200, 202) durchgeführt wird, um den ersten Koordinatenwert zu erhalten, und im Bereich des ersten Koordinatenwerts eine zweite Interpolation der Signale der Sensorelemente (1 10), von in der zweiten Raumrichtung (y) benachbarten Reihen durchgeführt wird, um den zweiten Koordinatenwert zu erhalten.
12. Verfahren (600) gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im
Schritt (604) des Auswertens die Signale der Sensorelemente (1 10) als Referenzen für eine Nachschlagetabelle verwendet werden, um die Position des Betätigers (104) aus der Nachschlagetabelle zu erhalten.
13. Verfahren (600) gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass im
Schritt (604) des Auswertens die Position unter Verwendung einer Approximation von in der Nachschlagetabelle hinterlegten Werten bestimmt wird.
14. Vorrichtung (700) zum Erfassen einer Position eines Betätigers (104) eines Sensors (100) in zwei Raumrichtungen (x, y), die ausgebildet ist, um die Schritte eines Verfahrens (600) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 13 in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen.
15. Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wenn das Programmprodukt auf einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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