WO2019011500A1 - Anordnung zur erfassung der winkelposition eines drehbaren bauteils - Google Patents

Anordnung zur erfassung der winkelposition eines drehbaren bauteils Download PDF

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WO2019011500A1
WO2019011500A1 PCT/EP2018/061438 EP2018061438W WO2019011500A1 WO 2019011500 A1 WO2019011500 A1 WO 2019011500A1 EP 2018061438 W EP2018061438 W EP 2018061438W WO 2019011500 A1 WO2019011500 A1 WO 2019011500A1
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magnetically sensitive
axis
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rotation
magnetic field
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PCT/EP2018/061438
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Werner Wallrafen
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Continental Automotive Gmbh
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    • 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
    • G01D5/142—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 using Hall-effect devices
    • G01D5/145—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 using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
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    • G01R33/09—Magnetoresistive devices
    • G01R33/093—Magnetoresistive devices using multilayer structures, e.g. giant magnetoresistance sensors

Definitions

  • the present invention relates to an arrangement for detecting the angular position of a rotatable about a rotational axis component, in particular an arrangement for non-contact detection of the angular position of a rotor of an electric motor or the angular position of a valve flap or a rotation axis of an actuator.
  • the GB 2,505,226 A discloses in ⁇ play, an arrangement, a method and a sensor for measuring an angular position using a multi-pole magnet with the compensation of magnetic interference / Fremdfeidern.
  • the arrangement disclosed therein has a multi-pole paired magnet mounted on a rotor and a stationary sensor.
  • the sensor comprises a plurality of on a circle is arranged ⁇ sensor elements which are arranged substantially in two groups of measuring the effective parallel to the sensor plane magnetic field components.
  • homogeneous magnetic interference / Fremdfeider can be largely compensated.
  • the usable angle measurement range is limited so that only a range of 360 degrees divided by the number of pole pairs of the magnet can be detected.
  • EP 0 916 074 B1, US 2015/276893 A1, DE 10 2015 001 553 B3, DE 10 2014 005 247 A1, DE 10 2004 064 185 B4 and DE 698 16 755 T2 each have devices for detecting the angular position of a machine rotatable component known. These too Revelations are based on difference formation for the suppression of magnetic interference / Fremdfeidern. In this case, parallel components of the magnetic field are detected and therefore only those magnetic field components which act orthogonal to the sensor plane are measured. Magnetically sensitive sensors, such. B. magnetoresistive sensors or vertical Hall cells that measure pa ⁇ rallel to the sensor plane can not be used.
  • WO 2016/139135 AI relates to a method and an arrangement for determining the position of a magnetic body by means of one or more magnetic field sensors, which moves relative to the one or more magnetic field sensors. In the method, with the magnetic field sensors, one or more of three directional components of the magnetic field are repeated locally
  • the magnetic field sensors are arranged in the near field of the magnetic body.
  • the evaluation is carried out at least partially with an optimal estimator based on a magnetic field model. With the method and the associated arrangement, up to six mechanical degrees of freedom of the magnetic body can be determined in the smallest space.
  • Magnetic interference / Fremdfeider can be generated by nearby permanent magnets, electromagnets or by a running nearby power line. In the course of the electrification of vehicles, in particular with regard to z. As the 48-volt electrical system, can occur in the currents of up to 1,000 amps, the magnetic field source are superimposed increasingly magnetic interference / Fremdfeider that can affect the signal of the sensor and thus can distort the measurements of the magnetic encoder.
  • the object of the present invention is to provide an arrangement with which the angular position of a rotatable about a rotation axis component can be detected as accurately as possible and over an angular range of 360 ° and robust against magnetic interference / Fremdfeidern and against geometric tolerances is.
  • This object is achieved with the features of independent claim 1.
  • Advantageous embodiments are specified in the subclaims.
  • the present invention is based on the idea of providing an arrangement for detecting the angular position of a component rotatable about a rotation axis, which has a magnet which comprises an axis of symmetry extending substantially parallel to the axis of rotation and is designed to have a magnetic field substantially symmetrical with respect to the axis of symmetry to create.
  • the arrangement further comprises a sensor unit spaced from the magnet, which is designed to detect the magnetic field of the magnet in a measuring plane extending essentially orthogonal to the axis of symmetry and to supply therefrom an angle signal corresponding to the angular position of the component.
  • the Sen ⁇ soresque comprises a arranged in the measuring plane first sensor group, which is arranged at a predetermined distance from the axis of rotation first magnetically sensitive element, a relative to the axis of rotation of the first magnetically sensitive element oppositely disposed second magnetically sensitive element at the predetermined distance from the axis of rotation is arranged, and has a centrally disposed between the first magnetically sensitive element and the second magnetically sensitive element third magnetically sensitive element.
  • the first magnetically sensitive element, the second magnetically sensitive element and the third magnetically sensitive element are each designed to detect the magnetic field exclusively along a first direction.
  • the sensor unit furthermore has a second sensor arranged in the measuring plane. Group on which a arranged at a predetermined distance from the axis of rotation arranged fourth magnetically sensitive element, a relative to the axis of rotation of the fourth magnetically sensitive element opposite arranged fifth magnetically sensitive element, which is arranged at the predetermined distance from the axis of rotation, and a center between the fourth magnetic sensitive element and the fifth magnetically sensitive element arranged sixth magnetically sensitive element comprises.
  • the fourth magnetically sensitive element, the fifth magnetically sensitive element and the sixth magnetically sensitive element are each designed to detect the magnetic field exclusively along a second direction running at a predetermined angle to the first direction.
  • the first direction and the second direction each run in the measurement plane.
  • the sensor unit additionally comprises an evaluation unit, which is connected to the magnetically sensitive elements of the first sensor group and the magnetically sensitive elements of the second sensor group and is designed to supply the angular position of the component corresponding angle signal.
  • the predetermined distance is selected such that it is in each case larger than a maximum radial offset of the third and / or sixth magnetically sensitive element caused by geometric tolerances relative to the axis of symmetry of the magnetic field.
  • the measured magnetic field components of the axis-wise removed magnetically sensitive elements unsymmetrical, which can lead to the aforementioned measurement inaccuracy.
  • the arrangement according to the invention to detect the angular position of the component over the full angular measurement range of 360 °, wherein preferably technologies for two-dimensional magnetically sensitive sensor elements for measuring parallel to the sensor plane acting magnetic fields are used.
  • the present invention is therefore based on the idea that in a symmetrical arrangement of the magnet and the sensor unit and simultaneous symmetrical arrangement of the sensor assemblies relative to the axis of rotation and, in the ideal case, relative to the axis of symmetry of the magnetic field, the detected Mag ⁇ netfeld in the measurement plane, preferably is substantially perpendicular to the axis of rotation, which is greater in magnitude than the magnetically sensitive elements of the magnetically sensitive elements, through which the axis of rotation extends, than that of the magnetically sensitive elements arranged at a predetermined distance from the axis of rotation.
  • the signals from the magnetically sensitive elements arranged at the predetermined distance from the axis of rotation are provided with a different mathematical sign than the signals from the arranged magnetically sensitive elements through which the axis of rotation passes.
  • the signal of the arranged on the axis of rotation magnetically sensitive element is in each case with the two at the predetermined distance to the axis of rotation arranged magnetically sensitive element associated in a suitable manner and the resulting intermediate signals are then processed by an evaluation element for determining a component signal.
  • a measurement error caused by the radial offset of the magnetically sensitive elements near the axis to the symmetry axis of the magnetic field can be at least partially reduced.
  • the predetermined distance by at least a predetermined factor is greater than a caused by the geometric tolerances largest possible radial displacement of the third and / or sixth magnetically sensitive element relative to the axis of symmetry of the magnetic field.
  • the predetermined factor is in a range between about 2 and about 10. 0
  • Interference foreign fields can be limited.
  • the maximum radial offset of the third and / or sixth magnetically sensitive element relative to the axis of symmetry of the magnetic field caused by geometrical tolerances may be in a range between approximately 0.1 mm and approximately 5.0 mm.
  • the third magnetically sensitive element and the sixth magnetically sensitive element are integrated together in a main semiconductor element or applied to such.
  • the third magnetically sensitive element, and the sixth magnetic sen sitive ⁇ element are integrated in a common electronic chip, in which the two magnetic sensitive elements are accommodated.
  • the first magnetically sensitive element, the second magnetically sensitive element, the fourth magnetically sensitive element and the fifth magnetically sensitive element are respectively integrated into individual and separate auxiliary semiconductor elements or applied to such.
  • the auxiliary semiconductor elements are preferably arranged around the main ⁇ semiconductor element around and spaced therefrom.
  • both the main semiconductor element and the auxiliary semiconductor elements in each case on a common, not like ⁇ netic carrier element are disposed.
  • This carrier element can be, for example, a copper leadframe or a ceramic plate.
  • the evaluation unit is integrated in the Hauptschlei ⁇ terelement or applied thereon. Both the near-axis and the axis-distant magnetically sensitive elements are connected to the evaluation unit.
  • the axially remote magnetically sensitive elements arranged on the auxiliary semiconductor elements are preferably electrically connected via bonding wires to the evaluation unit arranged on the main semiconductor element.
  • the evaluation unit comprises a first evaluation element, which is connected to the first magnetically sensitive element and the third magnetically sensitive element and is adapted to generate from the signals of the first magnetically sensitive element and the third magnetically sensitive element, a first intermediate signal.
  • the evaluation unit also comprises a second evaluation element, which is connected to the second magnetically sensitive element and the third magnetically sensitive element and is adapted to generate from the signals of the second magnetically sensitive element and the third magnetically sensitive element, a second intermediate signal.
  • the evaluation unit has a third evaluation element, which is connected to the fourth magnetically sensitive element and the sixth magnetically sensitive element and designed to be composed of the signals of the fourth magnetically sensitive element and the sixth magnetically sensitive element
  • the Auswer ⁇ teech also includes a fourth evaluation, which is connected to the fifth magnetically sensitive element and the sixth magnetically sensitive element and adapted to generate from the signals of the fifth magnetically sensitive element and the sixth magnetically sensitive element, a fourth intermediate signal.
  • the first evaluation element and / or the second evaluation element and / or the third evaluation element and / or the fourth evaluation element are each an analog differential image which provides the two input signals with different mathematical signs and therefore subtracts the two signals from one another.
  • the evaluation unit comprises a fifth evaluation element, which is connected to the first evaluation element and the second evaluation element and configured to generate from the first intermediate signal and the second intermediate signal a first component signal which amounts to twice the value of the difference of the magnetically sensitive element, through which the axis of rotation or axis of symmetry extends, detected magnetic field and the magnetic fields detected by the two magnetically sensitive elements arranged at the predetermined distance from the axis of rotation corresponds along the first direction.
  • the evaluation unit to a sixth evaluation element, which is connected to the third and the fourth Auswer ⁇ teelement evaluation element and is adapted from the third intermediate signal and the fourth Intermediate signal to generate a second component signal, the magnitude of twice the value of the difference of the magnetic field from the magnetically sensitive element through which the axis of rotation extends, detected magnetic field and the magnetic fields detected by the two arranged at a predetermined distance from the axis of rotation magnetically sensitive elements along the magnetic fields second direction corresponds.
  • the evaluation unit has a seventh evaluation element, which is connected to the fifth Auswer ⁇ teelement and the sixth evaluation element and adapted to produce the angular position of the component ent ⁇ speaking angle signal from the first component signal and the second component signal.
  • the fifth evaluation element and / or the sixth evaluation element is an analog sum image, which adds the two input signals together.
  • a plurality of evaluation elements may be integrated in an evaluation element.
  • the first, second and third evaluation element can be integrated in a first evaluation subunit that performs the functions of the first, second and third evaluation element and thus generates the first component signal.
  • the fourth, fifth and sixth evaluation elements can be integrated in a second evaluation subunit, which performs the functions of the fourth, fifth and sixth evaluation elements and thus generates the second component signal.
  • the first component signal is a cosinusoid signal with respect to the predetermined angle and the second component signal is a sinusoidal signal with respect to the predetermined angle.
  • the third evaluation element is formed in this embodiment, which corresponds to the angular position of the component To generate angle signal by means of an arctangent function of the first component signal and the second component signal.
  • the first direction (x) is substantially orthogonal to the second direction (y).
  • the magnet is preferably a two-pole magnet, which is designed to generate a magnetic field.
  • the magnet is a cuboid magnet and is arranged in such a way to the axis of rotation that the axis of rotation passes centrally through the magnet and thus passes the interface between the two poles.
  • the magnet can also be formed circular-cylindrical.
  • the magnet may also be implemented with an integer number of poles divisible by two.
  • the magnet is attached to the rotatable component and the sensor unit is arranged stationary relative to the magnet.
  • the magnet can rotate with the rotatable component, wherein the sensor unit detects this rotation and can close the angle ⁇ position of the rotatable member.
  • the magnet is arranged stationary relative to the sensor unit and the sensor unit is fastened to the rotatable component.
  • the sensor unit may be together with rotate the rotatable member relative to the magnet and thus determine the angular position of the component.
  • the sensor unit is oriented in such a way to the axis of rotation, that the measuring plane is substantially orthogonal to the axis of rotation.
  • At least one of the magnetically sensitive elements is a vertical Hall cell. Further, to ⁇ least one of the magnetically sensitive elements on the magnetoresistive effect (MR) are based.
  • a magnetic-sensitive element based on the magnetoresistive effect consists of an anisotropic magnetoresistive (AMR), a giant magnetoresistive (GMR) or tunnel magnetoresistive (TMR) element.
  • Fig. 1 is a schematic view of an inventive
  • FIG. 2 is a plan view of a sensor unit of the arrangement of FIG. 1.
  • “near-axis” and “off-axis” magnetically sensitive elements wherein in each case the relation to an axis of symmetry of a magnetic field is described.
  • close to the axis are meant the magnetically sensitive elements arranged in the immediate vicinity of the axis of symmetry and having 1 is an exemplary embodiment of an inventive arrangement 1 for detecting the angular position ⁇ of a component 2 rotatable about a rotation axis 100.
  • the rotatable component 2 may be, for example, a "second-axis"
  • the rotatable component 2 may be a throttle shaft of a throttle valve support of an internal combustion engine or of an actuator for mechanical adjustment.
  • the arrangement 1 of FIG. 1 has a magnet 10 which is designed to generate a magnetic field 20 which is ideally symmetrical to a plane of symmetry.
  • the magnetic field lines of the magnetic field 20 are shown schematically, it being understood that the magnetic field 20 is symmetrical with respect to an axis of symmetry 101 or the plane of symmetry.
  • the magnet 10 has two poles, namely a north pole 12 and a south pole 14 which are separated from the plane of symmetry.
  • the axis of symmetry 101 which is arranged substantially centrally, extends in the radial direction with respect to the axis of rotation 100.
  • the magnet 10 is arranged with respect to the axis of rotation 100 such that the axis of rotation 100 coincides the axis of symmetry 101 of the magnetic field 20 coincides and consequently the axis of rotation 100 through the
  • the component 2 is rotatable together with the magnet 10 about the axis of rotation 100 (see arrow 4).
  • the magnetic field 20 is at least partially inhomogeneous, for example, the axis of rotation 100 and the "averaged" axis of symmetry 101 of FIG Magnetic field 20 parallel to each other and are offset from each other in the radial direction.
  • the arrangement 1 shown in FIG. 1 further comprises a sensor unit 30 spaced from the magnet 10.
  • the sensor unit 30 is preferably a sensor chip and is magnetically sensitive in a measuring plane 200 which is spanned by a first axis 202, for example an x-axis, and a second axis 204 orthogonal thereto, for example a y-axis. Consequently, the predetermined angle between the first axis 202 and the second axis 204 in the illustrated embodiment is 90 ° (see FIG. 2).
  • the two axes 202, 204 are each arranged orthogonal to the axis of rotation 100, so that consequently the measuring plane 200 of the sensor unit 30 extends substantially orthogonal to the axis of rotation 100.
  • the sensor unit 30 is adapted to be magnetically sensitive to magnetic field components ⁇ that extend in the measuring plane 200th
  • the sensor unit 30 is further configured to be non-magnetically sensitive to magnetic field components that are orthogonal to the measurement plane 200, and therefore do not lie in the measurement plane 200.
  • the sensor unit 30 is arranged stationary in the arrangement 100 shown in FIG. 1 and designed to detect the magnetic field 20 of the magnet 10 and to supply therefrom an angle signal 48 corresponding to the angular position .phi. Of the component 2.
  • the sensor unit for this purpose which is arranged in the measurement plane 200 first Sen ⁇ sorxx 31 on which a valve disposed at a predetermined distance R from the axis of rotation 100 first magnetically sensitive element 32, a relative to the rotational axis 100 of the first magnetic sen- ,
  • the first magnetically sensitive element 32, the second magnetically sensitive element 33 and the third magnetically sensitive element are each designed to detect those magnetic field components of the magnetic field 20 that run in the direction of the first axis 202.
  • the sensor unit 30 further has a second sensor group 35 in the measurement plane 200, which has a fourth magnetically sensitive element 36 arranged below the predetermined distance R from the rotation axis 100, a fifth magnetically sensitive element 37 arranged opposite the fourth magnetically sensitive element 36 relative to the rotation axis 100 which is arranged at the predetermined distance R from the axis of rotation 100 and comprises a sixth magnetically sensitive element 38 arranged centrally between the fourth magnetically sensitive element 32 and the fifth magnetically sensitive element 33, through which axis of rotation 100 thus passes.
  • the fourth magnetically sensitive element 36, the fifth magnetically sensitive element 37 and the sixth magnetically sensitive element 38 are each designed to detect those magnetic field components of the magnetic field 20 that run in the direction of the second axis 204.
  • the predetermined distance R between the off-axis magnetically sensitive elements 32, 33, 36, 37 and the axis of symmetry 101 of the magnetic field 20 is identical . It is also the case that the Symmetryeachse 101 of the magnetic field 20 through the near-axis magnetically sensitive elements 34, 38 extends or these near-axis magnetically sensitive elements 34, 38 are arranged coaxially to the axis of symmetry 101 of the magnetic field 20 and thus have no distance or radial offset to the axis of symmetry 101 of the magnetic field 20.
  • the axis of symmetry 101 of the magnetic field 20 is radially offset relative to the near-axis magnetically sensitive elements 34, 38, it may happen that the predetermined distance R between the off-axis magnetically sensitive elements 32, 33, 36, 37 and the axis of symmetry 101 of the magnetic field 20 is no longer the same, resulting in measurement inaccuracies in the determination of the
  • Rotation angle due to the asymmetry of the measured magnetic ⁇ field components 21, 23 may result.
  • the respective predetermined distances R between the respective off-axis magnetically sensitive elements 32, 33, 36, 37 and the axis of symmetry 101 of the magnetic field 20 are adjusted such that they are each greater than the maximum radial offset of the near-axis magnetically sensitive elements 34, 38 to the axis of symmetry 101 of the magnetic field 20th
  • FIG. 1 also shows that the third magnetically sensitive element 34 and the sixth magnetically sensitive element 38 are arranged on or integrated in a common main semiconductor element 51.
  • the main semiconductor element 51 is, for example, an electronic chip. 1 that the first magnetically sensitive element 32, the second magnetically sensitive element 33, the fourth magnetically sensitive element 36 and the fifth magnetically sensitive element 37 are each in or on a separate auxiliary semiconductor element 52, 53, 56, 57 arranged or respectively integrated, which are each arranged around the main sheet ⁇ terelement 51 around. Each auxiliary semiconductor element 52, 53, 56, 57 can in turn be designed as an electronic chip.
  • the main semiconductor element 51 and the first magnetically sensitive element 32, the second magnetically sensitive element 33, the fourth magnetically sensitive element 36 and the fifth magnetically sensitive element 37 are each in or on a separate auxiliary semiconductor element 52, 53, 56, 57 arranged or respectively integrated, which are each arranged around the main sheet ⁇ terelement 51 around.
  • Each auxiliary semiconductor element 52, 53, 56, 57 can in turn be
  • Auxiliary semiconductor elements 52, 53, 56, 57 are in turn arranged on a common, non-magnetic carrier element 50.
  • all the magnetically sensitive elements 32, 33, 34, 36, 37, 38 are housed in a common electronic chip, wherein the predetermined distance R is greater than a maximum occurring radial offset of the achnahen magnetically sensitive elements 34, 38th
  • the first magnetically sensitive element 32, the second magnetically sensitive element 33, the fourth magnetically sensitive element 36 and the fifth magnetically sensitive element 37 are arranged in a circle on a circle K with a radius R, which in FIG the measuring plane 200 is arranged and whose center lies on the axis of rotation 100.
  • the third magnetically sensitive element 34 and the sixth magnetically sensitive element 38 are arranged on the center of the circle K and rotated by the angle to each other.
  • the sensor unit 30 further comprises an evaluation unit 40 which is connected to the magnetically sensitive elements 32, 33, 34 of the first sensor group 31 and with the magnetically sensitive elements 36, 37, 38 of the second sensor group 35 and is adapted to the angular position ⁇ of Component 2 corresponding angle signal 48 to deliver.
  • the connection of the evaluation unit 40 with the magnetically sensitive elements 32, 33, 34, 36, 37, 38 of the respective first and second sensor group 31, 35 may by means of suitable connecting lines, for example
  • Bonding wires (shown by solid lines in FIG. 1) be realized.
  • the connections of the evaluation unit 40 with magnetically sensitive elements 32, 33, 34, 36, 37, 38 of the respective first and second sensor groups 31, 35 can also be implemented wirelessly, for example a suitable radio connection.
  • the evaluation unit 40 is preferably provided on the Hauptsch ⁇ conductor element 50 and thus integrated in the electronic chip, in which also the third magnetically sensitive element 34 and the sixth magnetically sensitive element 38 are arranged.
  • suitable bonding wires (not shown in the drawings) extending between the auxiliary semiconductor elements 52, 53, 56, 57 and the main semiconductor element 51, an electrical connection between the off-axis magnetically sensitive elements 32, 33, 36, 37 and the in the main semiconductor element 51 integrated evaluation unit 40 are produced.
  • more evaluation circuits can be used to suppress cross-influences, such as temperature and mechanical stress ⁇ turformkeiten sensitivities between the magnetically sensitive elements and evaluating elements.
  • modulation and demodulation circuits can be arranged between the magnetically sensitive elements and evaluation elements.
  • the magnetically sensitive elements can be composed of a plurality of individual elements, such as Hall cells and / or 2 or 4-fold bridge circuits of individual magnetoresistive individual resistors.
  • the evaluation elements may include further evaluation circuits.
  • the evaluation unit 40 has a first evaluation element 41, which is connected to the first magnetically sensitive element 32 and the third magnetically sensitive element 34 is connected and adapted to generate from the signals of the first magnetically sensitive element 32 and the third magnetically sensitive element 34, a first intermediate signal.
  • the evaluation unit 40 further includes a second evaluation element 42, which is connected to the second magnetically sensitive element 33 and the third magnetically sensitive element 34 and configured to, from the signals of the second magnetically sensitive element 33 and the third magnetically sensitive element 34 a to generate second intermediate signal.
  • the evaluation unit 40 additionally comprises a third evaluation element 43, which is connected to the fourth magnetically sensitive element 36 and the sixth magnetically sensitive element 38 and configured to form a third intermediate signal from the signals of the fourth magnetically sensitive element 36 and the sixth magnetically sensitive element 38 to create.
  • the off ⁇ evaluation unit 40 further includes a fourth evaluation element 44, which is connected to the fifth magnetic sensitive member 37 and the sixth magnetic sensitive member 38 and is adapted from the signals of the fifth magnetic sensitive member 37 and the sixth magnetic sensitive element 38, a generate fourth intermediate signal.
  • the intermediate signals of the evaluation elements 41, 42, 43, 44 are in each case differential signals which represent the difference of the respective signals of the magnetically sensitive elements.
  • the evaluation unit 40 comprises a fifth evaluation element 42 and a sixth evaluation element 46.
  • the fifth evaluation element 45 is connected to the first evaluation element 41 and the second evaluation element 42 and to this end forms, to generate from the first intermediate signal and the second interim ⁇ rule signal a first component signal to twice the value of the difference of the magnetic field 20 detected by the third magnetic sensitive member 34 and each of the of the first and second magnetically sensitive element 32, 33 detected magnetic field 20 along the first axis 202 corresponds.
  • the sixth evaluation element 46 is connected to the third evaluation element 43 and the fourth evaluation element 44 and designed to generate from the third intermediate signal and the fourth intermediate signal a second component signal which is twice the value of the difference of the sixth magnetically sensitive element 38 detected magnetic field 20 and each of the fourth and fifth magnetically sensitive element 36, 37 detected magnetic field 20 along the first axis 202 corresponds.
  • the evaluation unit 40 further comprises a seventh Auswer ⁇ teelement 47 which is connected to the fifth evaluation element 45 and the sixth evaluation element 46 and is adapted to generate from the first component signal and the second component signal corresponding to the angular position ⁇ of the component 2 angle signal 48.
  • the fifth evaluation element 45 and / or the sixth evaluation element 46 are an analog sum image, which adds in each case the two input signals.
  • the first evaluation element 41, the second evaluation element 42, the third evaluation element 43 and / or the fourth evaluation element 44 are preferably an analog differential image which subtracts the two signals of the magnetically sensitive elements.
  • the first evaluation element 41, the second evaluation element 42, the third evaluation element 43 and the fourth evaluation element 44 each have difference images which respectively assign different mathematical signs to the incoming signals of the two corresponding magnetically sensitive elements and thus form the difference.
  • the difference images can each be analog or digital.
  • magnetic field components 21 ', 22, 23' are shown by way of example, which respectively correspond to the components along the first axis 202.
  • the exemplary magnetic field components 21 ', 22, 23' projected onto the measurement plane 200 originate from the magnetic field 20 and are from the magnetically sensitive elements 32, 33, 34 of the first sensor group 31 and the magnetically sensitive elements 36, 37, 38 of the second sensor group 35 detected, wherein the magnetic field components 21, 22, 23 along the second axis 204 in the position shown have no amount and consequently the magnetically sensitive elements 36, 37, 38 of the second sensor group 35 each provide no signals.
  • the magnetic field components 21 ', 22, 23' represent vectors and are equal in magnitude, d. H.
  • the length of these vectors is the same length, but the respective orientation is different.
  • the dotted lines on the magnetic field components 21 'and 23' schematically indicate the components parallel to the axis of rotation 100 (vector decomposition).
  • the magnetic field components 21 and 23 represent the components parallel to the first axis 202.
  • the magnetic field component 22 ⁇ a component that is substantially orthogonal to the rotation axis 100 and thus is substantially parallel to the measuring plane 200. Consequently, the component 22 has only one component in the measurement plane 200 (namely parallel to the first axis 202), but no components parallel to the rotation axis 100 or parallel to the second axis 204. Spaced at a distance R from the axis of rotation 100 are the magnetic field components running parallel to the first axis 202
  • the projected magnetic field components 21, 23 detected in the measurement plane 200 by the magnetically sensitive elements 32 and 33 are smaller in magnitude than the magnetic field component detected by the magnetically sensitive element 34
  • the first evaluation element 41 is configured in the form of a differ- ence Bilders, and assigns the signals of the first magnetic sensitive member 32 and the third magnetic sensitive member 34 different mathematical sign ⁇ Prior to.
  • the second evaluation element 42 configured in the form of a differential image orders the
  • the fifth evaluation element 45 adds the difference signals of the first evaluation element 42 and the second evaluation element 42 and generates therefrom a first component signal COSI nusförmiges respect to thetown ⁇ voted angle.
  • the third evaluation element 43 and the fourth evaluation element 44 evaluate those of the along the second axis 204 arranged magnetically sensitive elements 36, 37, 38 of the second sensor group 35 generated signals, so that the sixth evaluation element 46 thereof generates a sinusoidal second component signal with respect to the predetermined angle.
  • the third evaluation element 46 can then supply the angle signal 47 corresponding to the angular position ⁇ of the component 2.
  • the seventh evaluation element 47 is designed to process the component signals of the fifth and sixth evaluation elements 45, 46 and to evaluate them by means of an arctangent function in such a way that the angular position ⁇ of the rotatable component 2 can be determined.
  • the angle signal 48 thus generated is clearly displayed and the measuring ⁇ range is 0 ° to 360 °.
  • a magnetic interfering / external field 300 running parallel to the measuring plane 200 is drawn in, which runs essentially in the positive direction parallel to the first axis 202.
  • the magnetic interference / extraneous field 300 thus increases in magnitude the magnetic field components 21, 22, 23 detected by the magnetically sensitive elements 32, 33, 34, so that the input signals to the evaluation elements 41, 42 are respectively raised by the magnetic interference field 300 , Filtered from the fact that the evaluation elements 41, 42 in the Darge ⁇ presented embodiment are designed as difference images, each of the signals of the magnetic sensitive elements 32, 33 is withdrawn from the signal of the magnetically sensitive element 34 is in each case the influence of the interference field 300 or compensated.
  • the two difference signals of the evaluation elements 41, 42 are each interference-field-adjusted and can thus be further processed by the fifth evaluation element 45 to the first component signal.
  • the interference field correction takes place in the evaluation elements 43, 44, so that the second component signal of the sixth evaluation element 46 is not distorted by the magnetic interference / external field 300.
  • the arrangement 1 With the arrangement 1 according to the invention, it is thus possible to reliably detect the angular position ⁇ of the rotatable component 2 in an angular range of 360 ° unambiguously and almost in real time. In particular, this is advantageous in brushless DC motors, since the arrangement 1 can detect the angular position ⁇ of the rotor at any time without delay, as accurately and undisturbed by magnetic interference / Fremdfeidern.
  • assembly-related and / or material-related tolerances may occur between the magnet 10 and the sensor device 30, so that the individual elements, in particular the magnetically sensitive elements 32, 33, 34, 36, 37, 38, with respect to the axis of symmetry 101 of the magnetic field 20 are not exactly positioned.
  • a radial offset of the near-axis magnetically sensitive elements 34, 38 from the axis of symmetry 101 of the magnetic field 20 can lead to inaccurate measurement results.
  • this measurement error is characterized entge ⁇ counteracted in that the predetermined distance R of achsentfernten magnetic sensitive elements 32, 33, 36, 37 is chosen to be sufficiently large.
  • this predetermined distance at least partially, preferably clearly, be greater than the largest possible radial offset of the near-axis magnetically sensitive elements 34, 38 to the axis of symmetry 101 of the magnetic field 20.
  • the predetermined distance is greater than the largest possible radial offset by a predetermined factor that is between about 2 and 10.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) zur Erfassung der Winkelposition (φ) eines drehbaren Bauteils (2). Die Anordnung (1) umfasst einen Magneten (10), der dazu ausgebildet ist, ein Magnetfeld (20) zu erzeugen, und eine Sensoreinheit (30), die dazu ausgebildet ist, das Magnetfeld (20) zu erfassen undein Winkelsignal (47) zu liefern. Die Sensoreinheit (30) weist sechs magnetisch sensitive Elemente (32, 33, 34, 36, 37, 38) auf, von denen zwei achsnah und vier achsentfernt angeordnet sind. Die Sensoreinheit (30) weist außerdem eine Auswerteeinheit (40) auf, die mit den magnetisch sensitiven Elementen (32, 33, 34, 36, 37, 38) verbunden und dazu ausgebildet ist, das Winkelsignal (47) zu liefern.Ein vorbestimmte Abstand (R) der achsentfernten magnetisch sensitiven Elemente (32, 33, 36, 37) zur Drehachse (100) ist jeweils größer als ein durch geometrische Toleranzen verursachter größtmöglicher radialer Versatz der achsnahen magnetisch sensitiven Elemente (34, 38) relativ zur Drehachse (100).

Description

Beschreibung
Anordnung zur Erfassung der Winkelposition eines drehbaren Bauteils
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Erfassung der Winkelposition eines um eine Drehachse drehbaren Bauteils, insbesondere eine Anordnung zur berührungsfreien Erfassung der Winkelposition eines Rotors eines Elektromotors oder die Winkelposition einer Ventilklappe oder einer Drehachse eines Stellglieds .
Zur Erfassung der Winkelposition eines um eine Drehachse drehbaren Bauteils ist es bekannt, magnetisch basierte Win- kelsensoren zu verwenden. Die GB 2 505 226 A offenbart bei¬ spielsweise eine Anordnung, ein Verfahren und einen Sensor zum Messen einer Winkelposition unter Verwendung eines mehrpoligen Magneten mit Kompensation von magnetischen Stör-/Fremdfeidern . Die darin offenbarte Anordnung weist einen an einem Rotor angebrachten mehrpolpaarigen Magneten und einen feststehenden Sensor auf. Der Sensor umfasst mehrere auf einem Kreis ange¬ ordnete Sensorelemente, die im Wesentlichen in zwei Gruppen zum Messen der parallel zur Sensorebene wirksamen Magnetfeldkomponenten angeordnet sind. Durch die darin offenbarte Anordnung können homogene magnetische Stör-/Fremdfeider weitestgehend kompensiert werden. Jedoch wird mit dem segmentierten mehrpolpaarigen Magneten der nutzbare Winkelmessbereich eingeschränkt, so dass nur ein Bereich von 360° geteilt durch die Anzahl der Polpaare des Magneten erfasst werden kann.
Ferner sind aus der EP 0 916 074 Bl, US 2015/276893 AI, DE 10 2015 001 553 B3, DE 10 2014 005 247 AI, DE 10 2004 064 185 B4 und der DE 698 16 755 T2 jeweils Vorrichtungen zur Erfassung der Winkelposition eines drehbaren Bauteils bekannt. Auch diese Offenbarungen basieren auf Differenzbildung zur Unterdrückung von magnetischen Stör-/Fremdfeidern . Dabei werden parallele Komponenten des Magnetfelds erfasst und deshalb auch nur diejenigen Magnetfeldkomponenten gemessen, die orthogonal zur Sensorebene wirken. Magnetisch sensitive Sensoren, wie z. B. magnetoresistive Sensoren oder vertikale Hallzellen, die pa¬ rallel zur Sensorebene messen, können nicht verwendet werden.
Aus der DE 10 2009 042 473 AI ist ein Verfahren zur Auswertung von Signalen eines Winkelsensors mit mindestens zwei Senso¬ relementen bekannt, die eine Ebene aufspannen und mit einem von dieser Ebene beabstandetem und drehbarem Element zur Variation eines Feldes, sowie einen bürstenlosen Elektromotor, der nach diesem Verfahren angesteuert wird. Um ein Verfahren zur Aus- wertung von Signalen eines Winkelsensors mit mindestens zwei Sensorelementen anzugeben, dass mit vollkreisabbildenden Sensorelementen Messergebnisse von hoher Auflösung produziert, erfassen die Sensorelemente mindestens einen ersten und einen zweiten voneinander linear unabhängigen Vektor des in dieser Ebene anliegenden Feldes, wobei zusätzlich eine weitere Größe erfasst wird, die abhängig von dem Abstand zwischen der Ebene und dem drehbaren Element ist und wobei mit dem Betrag der weiteren Größe die Amplituden der Signale des ersten und zweiten Sensorelementes gesteuert wird.
Aus der noch nicht veröffentlichen deutschen Patentanmeldung (DE) 10 2016 202 378.0 ist eine Anordnung bekannt, mit der magnetische Stör-/Fremdfeider zumindest teilweise kompensiert werden können. Die daraus bekannte Anordnung kann jedoch im Hinblick auf geometrische Toleranzen der Einzelbauteile, die montagebedingt, materialbedingt und/oder durch Inhomogenitäten des Magnets bedingt sein können, zu große Messungenauigkeiten aufweisen . Die WO 2016/139135 AI betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Positionsbestimmung eines magnetischen Körpers mittels einem oder mehrerer Magnetfeldsensoren, der sich relativ zu dem einen oder den mehreren Magnetfeldsensoren bewegt. Bei dem Verfahren wird mit den Magnetfeldsensoren wiederholt lokal eine oder mehrere von drei Richtungskomponenten der magnetischen
Flussdichte des vom magnetischen Körper erzeugten Magnetfeldes erfasst und ausgewertet, um die jeweilige Position des mag¬ netischen Körpers zu bestimmen. Die Magnetfeldsensoren sind dabei im Nahfeld des magnetischen Körpers angeordnet. Die Auswertung erfolgt zumindest teilweise mit einem optimalen Schätzer auf Basis eines Magnetfeldmodells. Mit dem Verfahren und der zugehörigen Anordnung lassen sich bis zu sechs mechanische Freiheitsgrade des magnetischen Körpers auf kleinstem Raum bestimmen.
Magnetische Stör-/Fremdfeider können durch nahegelegene Permanentmagnete, Elektromagnete oder auch durch eine in der Nähe verlaufende Stromleitung erzeugt werden. Im Zuge der Elekt- rifizierung von Fahrzeugen, insbesondere im Hinblick auf z. B. das 48-Volt-Bordnetz, in dem Stromstärken von bis zu 1.000 Ampere auftreten können, werden der magnetischen Nutzfeldquelle zunehmendmagnetische Stör-/Fremdfeider überlagert , die das Signal des Sensors beeinflussen können und somit die Messungen des magnetischen Drehgebers verfälschen können.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Anordnung bereitzustellen, mit der die Winkelposition eines um eine Drehachse drehbaren Bauteils zuverlässig, möglichst genau und über einen Winkelmessbereich von 360° erfasst werden kann und die robust gegenüber magnetischen Stör-/Fremdfeidern und gegenüber von geometrischen Toleranzen ist. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Der vorliegenden Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine Anordnung zur Erfassung der Winkelposition eines um eine Drehachse drehbaren Bauteils vorzusehen, die einen Magneten aufweist, der eine im Wesentlichen parallel zur Drehachse verlaufende Symmetrieachse umfasst und dazu ausgebildet ist, ein im Wesentliches symmetrisch zur Symmetrieachse verlaufendes Magnetfeld zu erzeugen. Die Anordnung weist ferner eine vom Magneten beabstandete Sensoreinheit auf, die dazu ausgebildet ist, das Magnetfeld des Magneten in einer im Wesentlichen orthogonal zur Symmetrieachse verlaufenden Messebene zu erfassen und daraus ein der Winkelposition des Bauteils entsprechendes bzw. anzeigendes Winkelsignal zu liefern.
Dabei sind der Magnet oder die Sensoreinheit um die drehbare Achse drehbar angeordnet, so dass eine relative Drehbewegung zwischen dem Magneten und der Sensoreinheit ermöglicht ist. Die Sen¬ soreinheit umfasst eine in der Messebene angeordnete erste Sensorgruppe, die ein unter einem vorbestimmten Abstand zur Drehachse angeordnetes erstes magnetisch sensitives Element, ein relativ zur Drehachse dem ersten magnetisch sensitiven Element gegenüberliegend angeordnetes zweites magnetisch sensitives Element, das unter dem vorbestimmten Abstand zur Drehachse angeordnet ist, und ein mittig zwischen dem ersten magnetisch sensitiven Element und dem zweiten magnetisch sensitiven Element angeordnetes drittes magnetisch sensitives Element aufweist. Das erste magnetisch sensitive Element, das zweite magnetisch sensitive Element und das dritte magnetisch sensitive Element sind jeweils dazu ausgebildet, das Magnetfeld ausschließlich entlang einer ersten Richtung zu erfassen. Die Sensoreinheit weist ferner eine in der Messebene angeordnete zweite Sen- sorgruppe auf, die ein unter dem vorbestimmten Abstand zur Drehachse angeordnetes viertes magnetisch sensitives Element, ein relativ zur Drehachse dem vierten magnetisch sensitiven Element gegenüberliegend angeordnetes fünftes magnetisch sensitives Element, das unter dem vorbestimmten Abstand zur Drehachse angeordnet ist, und ein mittig zwischen dem vierten magnetisch sensitiven Element und dem fünften magnetisch sensitiven Element angeordnetes sechstes magnetisch sensitives Element umfasst. Das vierte magnetisch sensitive Element, das fünfte magnetisch sensitive Element und das sechste magnetisch sensitive Element sind jeweils dazu ausgebildet, das Magnetfeld ausschließlich entlang einer zur ersten Richtung unter einem vorbestimmten Winkel verlaufenden zweiten Richtung zu erfassen. Die erste Richtung und die zweite Richtung verlaufen dabei jeweils in der Messebene. Die Sensoreinheit umfasst zudem eine Auswerteeinheit, die mit den magnetisch sensitiven Elementen der ersten Sensorgruppe und den magnetisch sensitiven Elementen der zweiten Sensorgruppe verbunden und dazu ausgebildet ist, das der Winkelposition des Bauteils entsprechende Winkelsignal zu liefern.
Erfindungsgemäß wird der vorbestimmte Abstand derart ausgewählt dass dieser jeweils größer ist als ein durch geometrische Toleranzen verursachter größtmöglicher radialer Versatz des dritten und/oder sechsten magnetisch sensitiven Elements relativ zur Symmetrieachse des Magnetfelds. Das heißt, dass sich der durch die geometrischen Toleranzen verursachte größtmögliche radiale Versatz derjenigen magnetische sensitiven Elemente negativ auf die Messgenauigkeit auswirken kann, die im Idealfall auf der Symmetrieachse des Magnetfelds liegen und keinen radialen Versatz zur Symmetrieachse des Magnetfelds aufweisen. In einem Fall, in dem ein radialer Versatz der achsnahen magnetisch sensitiven Elemente zur Symmetrieachse des Magnetfelds vorhanden ist, sind die gemessenen Magnetfeldkomponenten der achsent- fernten magnetisch sensitiven Elemente unsymmetrisch, was zu der erwähnten Messungenauigkeit führen kann. Durch das Vorsehen eines ausreichend großen vorbestimmten Abstands der achsent¬ fernten magnetisch sensitiven Elemente, der zumindest teilweise größer ist als der größtmöglich auftretende radiale Versatz der achsnah angeordneten magnetisch sensitiven Elemente, kann die durch diesen Versatz hervorgerufene Messungenauigkeit bzw. der Messfehler zumindest teilweise reduziert werden. Ferner ist es mit der erfindungsgemäßen Anordnung möglich, die Winkelposition des Bauteils über den vollen Winkelmessbereich von 360° zu erfassen, wobei bevorzugt Technologien für zweidimensionale magnetisch empfindliche Sensorelemente zur Messung parallel zur Sensorebene wirkender Magnetfelder verwendet werden.
Die vorliegende Erfindung basiert demzufolge auf dem Gedanken, dass bei einer symmetrischen Anordnung des Magneten und der Sensoreinheit und gleichzeitigen symmetrischen Anordnung der Sensorbaugruppen relativ zur Drehachse und, im idealen Fall, relativ zur Symmetrieachse des Magnetfelds das erfasste Mag¬ netfeld in der Messebene, die vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Drehachse steht, das von den magnetisch sensitiven Elementen, durch die die Drehachse verläuft, erfasste Magnetfeld betragsmäßig größer ist als das von den unter dem vorbestimmten Abstand zur Drehachse angeordneten magnetisch sensitiven Elementen. Durch die Auswerteeinheit werden die Signale von den unter dem vorbestimmten Abstand zur Drehachse angeordneten magnetisch sensitiven Elementen mit einem unterschiedlichen mathematischen Vorzeichen versehen als die Signale von den angeordneten magnetisch sensitiven Elementen, durch die die Drehachse verläuft. Dabei wird jeweils das Signal des auf der Drehachse angeordneten magnetisch sensitiven Elements jeweils mit den zwei unter dem vorbestimmten Abstand zur Drehachse angeordneten magnetisch sensitiven Element in geeigneter Weise verknüpft und die daraus resultierenden Zwischensignale werden daraufhin von einem Auswerteelement zur Bestimmung eines Komponentensignals verarbeitet.
Außerdem kann durch das Vorsehen des ausreichenden Abstands ein durch den radialen Versatz der achsnahen magnetisch sensitiven Elemente zur Symmetrieachse des Magnetfelds hervorgerufene Messfehler zumindest teilweise reduziert werden.
Aufgrund der Tatsache, dass etwaige magnetische
Stör-/Fremdfeider von allen magnetisch sensitiven Elementen einer Sensorgruppe betragsmäßig in einer homogenen Richtung erfasst werden, jedoch das entsprechende Auswertelement die Signale mit unterschiedlichen mathematischen Vorzeichen versieht, kann die Auswerteeinheit letztendlich den negativen Einfluss der magnetischen Stör-/Fremdfeider auf die Messungen der Winkelposition kompensieren bzw. herausfiltern. Somit wird durch die geeignete Anordnung von magnetisch sensitiven Ele- menten und durch geeignete Auswertung der Signale der magnetisch sensitiven Elemente der Einfluss des magnetischen
Stör-/Fremdfelds herausgefiltert und somit zu jedem Zeitpunkt verzögerungsfrei eine störfeidunempfindliche Messgenauigkeit der Sensoreinheit erreicht wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der vorbestimmte Abstand um zumindest einen vorbestimmten Faktor größer als ein durch die geometrischen Toleranzen verursachter größtmöglicher radialer Versatz des dritten und/oder sechsten magnetisch sensitiven Elements relativ zur Symmetrieachse des Magnetfelds. Vorzugsweise liegt der vorbestimmte Faktor in einem Bereich zwischen ungefähr 2 und ungefähr 10. 0
o
Dabei kann qualitativ ausgesagt werden, dass durch steigenden vorbestimmten Abstand der achsentfernten magnetisch sensitiven Elemente zur Symmetrieachse der durch den radialen Versatz der achsnahen magnetisch sensitiven Elemente zur Symmetrieachse hervorgerufene Messfehler sinkt. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, den vorbestimmten Abstand so groß wie möglich zu gestalten, wobei dieser aus Bauraumgründen und aus Gründen der Unterdrückung von inhomogenen externen magnetischen
Stör-Fremdfeldern begrenzt sein kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung kann der durch geometrische Toleranzen verursachte größtmögliche radiale Versatz des dritten und/oder sechsten magnetisch sensitiven Elements relativ zur Symmetrieachse des Magnetfelds in einem Bereich zwischen ungefähr 0,1 mm und ungefähr 5,0 mm liegen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind das dritte magnetisch sensitive Element und das sechste magnetisch sensitive Element gemeinsam in ein Haupthalbleiterelement integriert bzw. auf einem solchen aufgebracht. Vorzugsweise sind das dritte magnetisch sensitive Element und das sechste magnetisch sen¬ sitive Element in einem gemeinsamen Elektronikchip integriert, in dem die beiden magnetisch sensitiven Elemente untergebracht sind .
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung sind das erste magnetisch sensitive Element, das zweite magnetisch sensitive Element, das vierte magnetisch sensitive Element und das fünfte magnetisch sensitive Element jeweils in einzelne und separate Hilfs- halbleiterelemente integriert bzw. auf solchen aufgebracht. Die Hilfshalbleiterelemente sind dabei bevorzugt um das Haupt¬ halbleiterelement herum und von diesem beabstandet angeordnet. Vorzugsweise sind jeweils das erste magnetisch sensitive Element, das zweite magnetisch sensitive Element, das vierte _
y magnetisch sensitive Element und das fünfte magnetisch sensitive Element in separate Elektronikchips integriert, in denen die jeweiligen magnetisch sensitiven Elemente untergebracht sind. In derart bevorzugten Ausgestaltungen kann es vorteilhaft sein, wenn sowohl das Haupthalbleiterelement als auch die Hilfs- halbleiterelemente jeweils auf einem gemeinsamen, nicht mag¬ netischen Trägerelement angeordnet sind. Dieses Trägerelement kann beispielsweise ein Kupfer-Leadframe oder eine Keramikplatte sein.
Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit in dem Haupthalblei¬ terelement integriert bzw. auf diesem aufgebracht. Dabei sind sowohl die achsnahen als auch die achsentfernten magnetisch sensitiven Elemente mit der Auswerteeinheit verbunden . Bevorzugt sind die auf den Hilfshalbleiterelementen angeordneten achsentfernten magnetisch sensitiven Elemente über Bonddrähte mit der auf dem Haupthalbleiterelement angeordneten Auswerteeinheit elektrisch verbunden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Auswerteeinheit ein erstes Auswerteelement, das mit dem ersten magnetisch sensitiven Element und dem dritten magnetisch sensitiven Element verbunden und dazu ausgebildet ist, aus den Signalen des ersten magnetisch sensitiven Elements und des dritten magnetisch sensitiven Elements ein erstes Zwischensignal zu erzeugen. Die Auswerteeinheit umfasst zudem ein zweites Auswerteelement, das mit dem zweiten magnetisch sensitiven Element und dem dritten magnetisch sensitiven Element verbunden und dazu ausgebildet ist, aus den Signalen des zweiten magnetisch sensitiven Elements und des dritten magnetisch sensitiven Elements ein zweites Zwischensignal zu erzeugen. Ferner weist die Auswerteeinheit ein drittes Auswerteelement auf, das mit dem vierten magnetisch sensitiven Element und dem sechsten magnetisch sensitiven Element verbunden und dazu ausgebildet ist, aus den Signalen des vierten magnetisch sensitiven Element und des sechsten magnetisch sensitiven
Elements ein drittes Zwischensignal zu erzeugen. Die Auswer¬ teeinheit umfasst zudem ein viertes Auswerteelement, das mit dem fünften magnetisch sensitiven Element und dem sechsten magnetisch sensitiven Element verbunden und dazu ausgebildet ist, aus den Signalen des fünften magnetisch sensitiven Elements und des sechsten magnetisch sensitiven Elements ein viertes Zwischensignal zu erzeugen.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind das erste Auswer- teelement und/oder das zweite Auswerteelement und/oder das dritte Auswerteelement und/oder das vierte Auswerteelement jeweils ein analoger Differenzbilder, der die beiden Eingangssignale mit unterschiedlichen mathematischen Vorzeichen versieht und deshalb die beiden Signal voneinander subtrahiert.
Die Auswerteeinheit umfasst in einer bevorzugten Ausführungsform ein fünftes Auswerteelement, das mit dem ersten Auswerteelement und dem zweiten Auswerteelement verbunden und dazu ausgebildet ist, aus dem ersten Zwischensignal und dem zweiten Zwischensignal ein erstes Komponentensignal zu erzeugen, das betragsmäßig dem zweifachen Wert der Differenz des von dem magnetisch sensitiven Element, durch das die Drehachse bzw. Symmetrieachse verläuft, erfassten Magnetfelds und der von den beiden unter dem vorbestimmten Abstand zur Drehachse angeordneten magnetisch sensitiven Elementen erfassten Magnetfelder entlang der ersten Richtung entspricht. Ferner weist die Auswerteeinheit ein sechstes Auswerteelement auf, das mit dem dritten Auswer¬ teelement und dem vierten Auswerteelement verbunden und dazu ausgebildet ist, aus dem dritten Zwischensignal und dem vierten Zwischensignal ein zweites Komponentensignal zu erzeugen, das betragsmäßig dem zweifachen Wert von der Differenz des Magnetfelds von dem magnetisch sensitiven Element, durch das die Drehachse verläuft, erfassten Magnetfelds und der von den beiden unter dem vorbestimmten Abstand zur Drehachse angeordneten magnetisch sensitiven Elementen erfassten Magnetfelder entlang der zweiten Richtung entspricht. Zudem weist die Auswerteeinheit ein siebtes Auswerteelement auf, das mit dem fünften Auswer¬ teelement und dem sechsten Auswerteelement verbunden und dazu ausgebildet ist, aus dem ersten Komponentensignal und dem zweiten Komponentensignal das der Winkelposition des Bauteils ent¬ sprechende Winkelsignal zu erzeugen. Bevorzugt sind das fünfte Auswerteelement und/oder das sechste Auswerteelement ein analoger Summenbilder, der die beiden Eingangssignale mitei- nander addiert.
In einer Ausgestaltung der hierin offenbarten Anordnung können mehrere Auswerteelemente in einem Auswerteelement integriert sein. Beispielsweise können das erste, zweite und dritte Auswerteelement in einer ersten Auswerteuntereinheit integriert sein, die die Funktionen des ersten, zweiten und dritten Auswerteelements ausführt und somit das erste Komponentensignal erzeugt. In ähnlicher Weise können das vierte, fünfte und sechste Auswerteelement in einer zweiten Auswerteuntereinheit inte- griert sein, die die Funktionen des vierten, fünften und sechsten Auswerteelements ausführt und somit das zweite Komponentensignal erzeugt .
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das erste Komponentensignal ein cosinusförmiges Signal bezüglich des vorbestimmten Winkels und das zweite Komponentensignal ein sinusförmiges Signal bezüglich des vorbestimmten Winkels. Das dritte Auswerteelement ist in dieser Ausführungsform dazu ausgebildet, das der Winkelposition des Bauteils entsprechende Winkelsignal mittels einer Arcustangens-Funktion aus dem ersten Komponentensignal und dem zweiten Komponentensignal zu erzeugen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung verläuft die erste Richtung (x) im Wesentlichen orthogonal zur zweiten Richtung (y) . In einer solchen Ausgestaltung werden vom fünften Auswertelemente das cosinusförmige erste Komponentensignal Sy und vom sechsten Auswerteelement das sinusförmige zweite Komponentensignal Sx geliefert. Folglich kann das siebte Auswertelement mit der Gleichung φ = arctan ( Sx/Sy) die Winkelposition des um die
Drehachse drehbaren Bauteils bestimmen, wobei Sx ~ sin (φ) und Sy ~ cos (φ) .
Der Magnet ist vorzugsweise ein zweipoliger Magnet, der dazu ausgebildet ist, ein Magnetfeld zu erzeugen. Bevorzugt ist der Magnet ein quaderförmiger Magnet und ist derart zur Drehachse angeordnet, dass die Drehachse mittig durch den Magneten verläuft und somit die Grenzfläche zwischen den beiden Polen passiert. In weiteren Ausgestaltungen kann der Magnet auch kreiszylinder- förmig ausgebildet sein. Der Magnet kann ferner mit einer ganzzahlig durch zwei teilbaren Anzahl von Polen ausgeführt sein.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Lehren der offenbarten Anordnung ist der Magnet am drehbaren Bauteil befestigt und die Sensoreinheit ist relativ zum Magneten ortsfest angeordnet.
Somit kann sich der Magnet mit dem drehbaren Bauteil drehen, wobei die Sensoreinheit diese Drehung erfasst und auf die Winkel¬ position des drehbaren Bauteils schließen kann. In einer alternativen Ausführungsform der Anordnung ist der Magnet relativ zur Sensoreinheit ortsfest angeordnet und die Sensoreinheit ist am drehbaren Bauteil befestigt. In einer solchen Ausgestaltung kann sich die Sensoreinheit gemeinsam mit dem drehbaren Bauteil relativ zum Magneten drehen und somit die Winkelposition des Bauteils ermitteln.
Vorzugsweise ist die Sensoreinheit derart zur Drehachse aus- gerichtet, dass die Messebene im Wesentlichen orthogonal zur Drehachse verläuft.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der hierin offenbarten Anordnung ist zumindest eines der magnetisch sensitiven Elemente eine vertikale Hall-Zelle. Ferner kann zu¬ mindest eines der magnetisch sensitiven Elemente auf dem magnetoresistiven Effekt (MR) basieren. Beispielsweise besteht ein auf dem magnetoresistiven Effekt beruhendes magnetisch sensitives Element aus einem anisotropen magnetoresistiven (AMR) , einem riesenmagnetoresistiven (GMR) oder tunnelmagne- toresistiven (TMR) Element.
Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Anordnung werden dem Fachmann durch Ausüben der hierin be- schriebenen Lehre und Betrachten der beiliegenden Zeichnungen ersichtlich. Darin zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen
Anordnung zur Erfassung der Winkelposition eines um eine Drehachse drehbaren Bauteils, und
Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Sensoreinheit der Anordnung der Fig. 1. Im Folgenden wird auf „achsnahe" und „achsentfernte" magnetisch sensitive Elemente Bezug genommen, wobei jeweils die Relation zu einer Symmetrieachse eines Magnetfelds beschrieben wird. Mit „achsnah" sind die in unmittelbarer Umgebung zur Symmetrieachse angeordneten magnetisch sensitiven Elemente gemeint und mit „achsentfernt" sind die unter einem vorbestimmten Abstand zur Symmetrieachse angeordneten magnetisch sensitiven Elemente gemeint . Die Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung 1 zur Erfassung der Winkelposition φ eines um eine Drehachse 100 drehbaren Bauteils 2. Das drehbare Bauteil 2 kann beispielsweise eine Welle eines Rotors eines Gleichstrommotors sein. In weiteren Ausführungsbeispielen der Anordnung 1 kann das drehbare Bauteil 2 eine Drosselklappenwelle eines Drosselklappenstützens einer Brennkraftmaschine oder eines Aktuators zur mechanischen Verstellung sein.
Die Anordnung 1 der Fig. 1 weist einen Magneten 10 auf, der dazu ausgebildet ist, ein idealerweise zu einer Symmetrieebene im Wesentlichen symmetrisches Magnetfeld 20 zu erzeugen. In der Fig. 1 sind die Magnetfeldlinien des Magnetfelds 20 schematisch eingezeichnet, wobei daraus hervorgeht, dass das Magnetfeld 20 zu einer Symmetrieachse 101 bzw. der Symmetrieebene symmetrisch ist. Wie in der Fig. 1 dargestellt, weist der Magnet 10 zwei Pole auf, nämlich einen Nordpol 12 und einen Südpol 14 die von der Symmetrieebene getrennt werden. In der Symmetrieebene verläuft idealerweise die Symmetrieachse 101, die im Wesentlichen mittig angeordnet ist, betrachtet in radialer Richtung bezüglich der Drehachse 100. In der in der Fig. 1 gezeigten Ausgestaltung ist der Magnet 10 derart bezüglich der Drehachse 100 angeordnet, dass die Drehachse 100 mit der Symmetrieachse 101 des Magnetfelds 20 zusammenfällt und folglich die Drehachse 100 durch die
Grenzfläche zwischen dem Nordpol 12 und dem Südpol 14 verläuft. Das Bauteil 2 ist zusammen mit dem Magneten 10 um die Drehachse 100 drehbar (siehe eingezeichneten Pfeil 4) . In weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltungen, bei denen das Magnetfeld 20 beispielsweise zumindest teilweise inhomogen ist, verlaufen die Drehachse 100 und die „gemittelte" Symmetrieachse 101 des Magnetfelds 20 parallel zueinander und sind in radialer Richtung zueinander versetzt.
Die in der Fig. 1 dargestellte Anordnung 1 weist ferner eine vom Magneten 10 beabstandete Sensoreinheit 30 auf. Die Sensoreinheit 30 ist vorzugsweise ein Sensorchip und ist in einer Messebene 200, die durch eine erste Achse 202, beispielsweise eine x-Achse, und eine orthogonal zu dieser verlaufenden zweiten Achse 204, beispielsweise eine y-Achse, aufgespannt wird, magnetisch sensitiv. Folglich beträgt der vorbestimmte Winkel zwischen der ersten Achse 202 und der zweiten Achse 204 in der gezeigten Ausführungsform 90° (siehe Fig. 2). Die beiden Achsen 202, 204 sind jeweils orthogonal zur Drehachse 100 angeordnet, so dass folglich die Messebene 200 der Sensoreinheit 30 im Wesentlichen orthogonal zur Drehachse 100 verläuft.
Die Sensoreinheit 30 ist dazu ausgebildet, auf Magnetfeld¬ komponenten magnetisch sensitiv zu sein, die in der Messebene 200 verlaufen. Die Sensoreinheit 30 ist ferner dazu ausgebildet, auf Magnetfeldkomponenten nicht magnetisch sensitiv zu sein, die orthogonal zur Messebene 200 verlaufen, folglich also nicht in der Messebene 200 liegen.
Die Sensoreinheit 30 ist in der in der Fig. 1 dargestellten Anordnung 100 ortsfest angeordnet und dazu ausgebildet, das Magnetfeld 20 des Magneten 10 zu erfassen und daraus ein der Winkelposition φ des Bauteils 2 entsprechendes Winkelsignal 48 zu liefern. Unter zusätzlichen Verweis auf die Fig. 2 weist die Sensoreinheit 30 hierzu eine in der Messebene 200 angeordnete erste Sen¬ sorgruppe 31 auf, die ein unter einem vorbestimmten Abstand R zur Drehachse 100 angeordnetes erstes magnetisch sensitives Element 32, ein relativ zur Drehachse 100 dem ersten magnetisch sen- , ,
16 sitiven Element 32 gegenüberliegend angeordnetes zweites magnetisch sensitives Element 33, das ebenfalls unter dem vorbestimmten Abstand R zur Drehachse 100 angeordnet ist, und ein mittig zwischen dem ersten magnetisch sensitiven Element 32 und dem zweiten magnetisch sensitiven Element 33 angeordnetes drittes magnetisch sensitives Element 34 umfasst, durch das somit die Drehachse 100 verläuft. Das erste magnetisch sensitive Element 32, das zweite magnetisch sensitive Element 33 und das dritte magnetisch sensitive Element sind jeweils dazu ausge- bildet, diejenigen Magnetfeldkomponenten des Magnetfelds 20 zu erfassen, die in Richtung der ersten Achse 202 verlaufen.
Die Sensoreinheit 30 weist ferner eine in der Messebene 200 zweite Sensorgruppe 35 auf, die ein unter dem vorbestimmten Abstand R zur Drehachse 100 angeordnetes viertes magnetisch sensitives Element 36, ein relativ zur Drehachse 100 dem vierten magnetisch sensitiven Element 36 gegenüberliegend angeordnetes fünftes magnetisch sensitives Element 37, das unter dem vorbestimmten Abstand R zur Drehachse 100 angeordnet ist, und ein mittig zwischen dem vierten magnetisch sensitiven Element 32 und dem fünften magnetisch sensitiven Element 33 angeordnetes sechstes magnetisch sensitives Element 38 umfasst, durch das somit die Drehachse 100 verläuft. Das vierte magnetisch sensitive Element 36, das fünfte magnetisch sensitive Element 37 und das sechste magnetisch sensitive Element 38 sind jeweils dazu ausgebildet, diejenigen Magnetfeldkomponenten des Magnetfelds 20 zu erfassen, die in Richtung der zweiten Achse 204 verlaufen.
Im Idealfall, in dem sämtliche Bauteile der Anordnung keinerlei montagebedingten, materialbedingt und/oder durch Inhomogenitäten des Magnets bedingten Toleranzen unterliegen, ist der vorbestimmte Abstand R zwischen den achsentfernten magnetisch sensitiven Elementen 32, 33, 36, 37 und der Symmetrieachse 101 des Magnetfelds 20 identisch. Dabei ist es ferner so, dass die Symmetrieachse 101 des Magnetfelds 20 durch die achsnahen magnetisch sensitiven Elemente 34, 38 verläuft bzw. diese achsnahen magnetisch sensitiven Elemente 34, 38 koaxial zur Symmetrieachse 101 des Magnetfelds 20 angeordnet sind und somit keinen Abstand bzw. radialen Versatz zur Symmetrieachse 101 des Magnetfelds 20 aufweisen. Falls die Symmetrieachse 101 des Magnetfelds 20 relativ zu den achsnahen magnetisch sensitiven Elementen 34, 38 radial versetzt ist, kann es dazu kommen, dass der vorbestimmte Abstand R zwischen den achsentfernten mag- netisch sensitiven Elementen 32, 33, 36, 37 und der Symmetrieachse 101 des Magnetfelds 20 jeweils nicht mehr gleich ist, wodurch sich Messungenauigkeiten bei der Bestimmung des
Drehwinkels aufgrund der Unsymmetrie der gemessenen Magnet¬ feldkomponenten 21, 23 ergeben können.
Um diese Messungenauigkeit zumindest teilweise zu reduzieren, werden die jeweiligen vorbestimmten Abstände R zwischen den jeweiligen achsentfernten magnetisch sensitiven Elemente 32, 33, 36, 37 und der Symmetrieachse 101 des Magnetfelds 20 derart eingestellt, dass diese jeweils größer sind als der größtmögliche radiale Versatz der achsnahen magnetisch sensitiven Elemente 34, 38 zur Symmetrieachse 101 des Magnetfelds 20.
In der Fig. 1 ist ferner gezeigt, dass das dritte magnetisch sensitive Element 34 und das sechste magnetisch sensitive Element 38 auf einem gemeinsamen Haupthalbleiterelement 51 angeordnet bzw. in diese integriert sind. Das Haupthalbleiterelement 51 ist beispielsweise ein Elektronikchip. Ferner geht aus der Fig. 1 hervor, dass das erste magnetisch sensitive Element 32, das zweite magnetisch sensitive Element 33, das vierte magnetisch sensitive Element 36 und das fünfte magnetisch sensitive Element 37 jeweils in oder auf einem separaten Hilfshalbleiterelement 52, 53, 56, 57 angeordnet bzw. jeweiliges integriert sind, die jeweils um das Haupthalblei¬ terelement 51 herum angeordnet sind. Jedes Hilfshalblei- terelement 52, 53, 56, 57 kann wiederum als Elektronikchip ausgebildet sein. Das Haupthalbleiterelement 51 und die
Hilfshalbleiterelemente 52, 53, 56, 57 sind wiederum auf einem gemeinsamen, nicht magnetischen Trägerelement 50 angeordnet.
In einer nicht gezeigten alternativen Ausgestaltung sind sämtliche magnetisch sensitive Elemente 32, 33, 34, 36, 37, 38 in einem gemeinsamen Elektronikchip untergebracht, wobei der vorbestimmte Abstand R jeweils größer ist als ein größtmöglich auftretender radialer Versatz der achnahen magnetisch sensitiven Elemente 34 , 38. Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, sind das erste magnetisch sensitive Element 32, das zweite magnetisch sensitive Element 33, das vierte magnetisch sensitive Element 36 und das fünfte magnetisch sensitive Element 37 kreisförmig auf einem Kreis K mit Radius R angeordnet, der in der Messebene 200 angeordnet ist und dessen Mittelpunkt auf der Drehachse 100 liegt. Das dritte magnetisch sensitive Element 34 und das sechsten magnetisch sensitive Element 38 sind auf dem Mittelpunkt des Kreises K angeordnet und um den Winkel zueinander gedreht. Die Sensoreinheit 30 umfasst ferner eine Auswerteeinheit 40, die mit den magnetisch sensitiven Elementen 32, 33, 34 der ersten Sensorgruppe 31 und mit den magnetisch sensitiven Elementen 36, 37, 38 der zweiten Sensorgruppe 35 verbunden und dazu ausgebildet ist, das der Winkelposition φ des Bauteils 2 entsprechende Winkelsignal 48 zu liefern. Die Verbindung der Auswerteeinheit 40 mit den magnetisch sensitiven Elementen 32, 33, 34, 36, 37, 38 der jeweils ersten und zweiten Sensorgruppe 31, 35 können mittels geeigneter Verbindungsleitungen, beispielsweise
Bonddrähte (in der Fig. 1 mit durchgezogenen Linien dargestellt) realisiert sein. In weiteren Ausgestaltungen der Anordnung 1 können die Verbindungen der Auswerteeinheit 40 mit magnetisch sensitiven Elementen 32, 33, 34, 36, 37, 38 der jeweils ersten und der zweiten Sensorgruppe 31, 35 auch drahtlos realisiert sein, beispielsweise einer geeigneten Funkverbindung.
Die Auswerteeinheit 40 ist vorzugsweise auf dem Haupthalb¬ leiterelement 50 vorgesehen und folglich in dem Elektronikchip integriert, in dem sich auch das dritte magnetisch sensitive Element 34 und das sechste magnetisch sensitive Element 38 angeordnet befinden. Mittels geeigneten Bonddrähten (nicht in den Zeichnungen eingetragen) , die zwischen den Hilfshalblei- terelementen 52, 53, 56, 57 und dem Haupthalbleiterelement 51 verlaufen, kann eine elektrische Verbindung zwischen den achsentfernten magnetisch sensitiven Elementen 32 , 33, 36, 37 und der in dem Haupthalbleiterelement 51 integrierten Auswerteeinheit 40 hergestellt werden.
In weiteren Ausgestaltungen können zwischen den magnetisch sensitiven Elementen und Auswerteelementen weitere Auswerteschaltungen eingesetzt sein, um Quereinflüsse wie Tempera¬ turabhängigkeiten und mechanische Stressempfindlichkeiten zu unterdrücken. Beispielsweise können zwischen den magnetisch sensitiven Elementen und Auswerteelementen Modulations- und Demodulationsschaltungen angeordnet sein.
Ferner können die magnetisch sensitiven Elemente aus mehreren Einzelelementen, wie beispielsweise Hall-Zellen und/oder 2- oder 4-fach Brückenschaltungen von einzelnen magnetoresitiven Einzelwiderständen, aufgebaut sein. Außerdem können die Auswerteelemente weitere Auswerteschaltungen beinhalten.
Die Auswerteeinheit 40 weist ein erstes Auswerteelement 41 auf, das mit dem ersten magnetisch sensitiven Element 32 und dem dritten magnetisch sensitiven Element 34 verbunden und dazu ausgebildet ist, aus den Signalen des ersten magnetisch sensitiven Elements 32 und des dritten magnetisch sensitiven Elements 34 ein erstes Zwischensignal zu erzeugen. Die Aus- werteeinheit 40 umfasst ferner ein zweites Auswerteelement 42, das mit dem zweiten magnetisch sensitiven Element 33 und dem dritten magnetisch sensitiven Element 34 verbunden und dazu ausgebildet ist, aus den Signalen des zweiten magnetisch sensitiven Elements 33 und des dritten magnetisch sensitiven Elements 34 ein zweites Zwischensignal zu erzeugen.
Die Auswerteeinheit 40 umfasst zudem ein drittes Auswerteelement 43, das mit dem vierten magnetisch sensitiven Element 36 und dem sechsten magnetisch sensitiven Element 38 verbunden und dazu ausgebildet ist, aus den Signalen des vierten magnetisch sensitiven Elements 36 und des sechsten magnetisch sensitiven Elements 38 ein drittes Zwischensignal zu erzeugen. Die Aus¬ werteeinheit 40 umfasst ferner ein viertes Auswerteelement 44, das mit dem fünften magnetisch sensitiven Elements 37 und dem sechsten magnetisch sensitiven Element 38 verbunden und dazu ausgebildet ist, aus den Signalen des fünften magnetisch sensitiven Elements 37 und des sechsten magnetisch sensitiven Elements 38 ein viertes Zwischensignal zu erzeugen. In der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform sind die Zwischensignale der Auswertelemente 41, 42, 43, 44 jeweils Differenzsignale, die die Differenz der jeweiligen Signale der magnetisch sensitiven Elemente darstellen. Zur Weiterverarbeitung der mehreren Zwischensignale (bzw.
Differenzsignale) umfasst die Auswerteeinheit 40 ein fünftes Auswerteelement 42 und ein sechstes Auswerteelement 46. Das fünfte Auswerteelement 45 ist mit dem ersten Auswerteelement 41 und dem zweiten Auswerteelement 42 verbunden und dazu ausge- bildet, aus dem ersten Zwischensignal und dem zweiten Zwi¬ schensignal ein erstes Komponentensignal zu erzeugen, das dem zweifachen Wert der Differenz des von dem dritten magnetisch sensitiven Element 34 erfassten Magnetfelds 20 und jeweils dem von dem ersten bzw. zweiten magnetisch sensitiven Elements 32, 33 erfassten Magnetfelds 20 entlang der ersten Achse 202 entspricht. Das sechste Auswerteelement 46 ist mit dem dritten Auswerteelement 43 und dem vierten Auswerteelement 44 verbunden und dazu ausgebildet, aus dem dritten Zwischensignal und dem vierten Zwischensignal ein zweites Komponentensignal zu er¬ zeugen, das dem zweifachen Wert der Differenz des von dem sechsten magnetisch sensitiven Element 38 erfassten Magnetfelds 20 und jeweils dem von dem vierten bzw. fünften magnetisch sensitiven Elements 36, 37 erfassten Magnetfelds 20 entlang der ersten Achse 202 entspricht .
Die Auswerteeinheit 40 umfasst ferner ein siebtes Auswer¬ teelement 47, das mit dem fünften Auswerteelement 45 und dem sechsten Auswerteelement 46 verbunden und dazu ausgebildet ist, aus dem ersten Komponentensignal und dem zweiten Komponentensignal das der Winkelposition φ des Bauteils 2 entsprechende Winkelsignal 48 zu erzeugen.
In einer bevorzugten Ausführungsform, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, sind das fünfte Auswerteelement 45 und/oder das sechste Auswerteelement 46 ein analoger Summenbilder, der jeweils die beiden Eingangssignale addiert. Zudem sind bevorzugt das erste Auswerteelement 41, das zweite Auswerteelement 42, das dritte Auswerteelement 43 und/oder das vierte Auswerteelement 44 ein analoger Differenzbilder, der die beiden Signale der magnetisch sensitiven Elemente subtrahiert.
Wie in den Fig. 1 und 2 angedeutet und wie bereits oben erläutert, sind das erste Auswerteelement 41, das zweite Auswerteelement 42, das dritte Auswerteelement 43 und das vierte Auswerteelement 44 jeweils Differenzbilder, die jeweils den eingehenden Signalen der beiden entsprechenden magnetisch sensitiven Elementen unterschiedliche mathematische Vorzeichen zuordnet und somit die Differenz bildet. Die Differenzbilder können jeweils analog oder digital sein.
In den Fig. 1 und 2 sind beispielhaft Magnetfeldkomponenten 21', 22, 23' dargestellt, die jeweils den Komponenten entlang der ersten Achse 202 entsprechen. Die auf die Messsebene 200 beispielhaft projizierten Magnetfeldkomponenten 21', 22, 23' stammen jeweils vom Magnetfeld 20 und werden von den magnetisch sensitiven Elementen 32, 33, 34 der ersten Sensorgruppe 31 und den magnetisch sensitiven Elementen 36, 37, 38 der zweiten Sensorgruppe 35 erfasst, wobei die Magnetfeldkomponenten 21, 22, 23 entlang der zweiten Achse 204 in der gezeigten Position keinen Betrag aufweisen und folglich die magnetisch sensitiven Elementen 36, 37, 38 der zweiten Sensorgruppe 35 jeweils keine Signale liefern. Die Magnetfeldkomponenten 21', 22, 23' stellen Vektoren dar und sind betragsmäßig gleich groß, d. h. die Länge dieser Vektoren ist gleich lang, jedoch die jeweilige Ausrichtung unterschiedlich. In der Fig. 1 sind mit den gepunkteten Linien an den Magnetfeldkomponenten 21' und 23' schematisch die Komponenten parallel zur Drehachse 100 (Vektorzerlegung) an- gedeutet. Die Magnetfeldkomponenten 21 und 23 stellen die Komponenten parallel zur ersten Achse 202 dar.
Unter zusätzlichem Verweis auf die Fig. 1 ist die Magnet¬ feldkomponente 22 eine Komponente, die zur Drehachse 100 im Wesentlichen orthogonal verläuft und somit im Wesentlichen parallel zur Messebene 200 ist. Folglich weist die Komponente 22 lediglich eine Komponente in der Messebene 200 (nämlich parallel zur ersten Achse 202), jedoch keine Komponenten parallel zur Drehachse 100 bzw. parallel zur zweiten Achse 204 auf. Unter dem Abstand R von der Drehachse 100 beabstandet sind die parallel zur ersten Achse 202 verlaufenden Magnetfeldkomponenten
21 und 22 exemplarisch eingezeichnet (siehe Fig. 1) , Aufgrund des gekrümmten Magnetfelds 200 sind die in der Messebene 200 von den magnetisch sensitiven Elementen 32 und 33 erfassten projizierten Magnetfeldkomponenten 21, 23 betragsmäßig kleiner als die von dem magnetisch sensitiven Element 34 erfasste Magnetfeldkomponente
22. Das erste Auswerteelement 41 ist in der Form eines Diffe- renzbilders ausgestaltet und ordnet den Signalen des ersten magnetisch sensitiven Elements 32 und des dritten magnetisch sensitiven Elements 34 unterschiedliche mathematische Vor¬ zeichen zu. In gleicher Weise ordnet das in Form eines Dif- ferenzbilders ausgestaltete zweite Auswerteelement 42 den
Signalen des zweiten magnetisch sensitiven Elements 33 und des dritten magnetisch sensitiven Elements 34 unterschiedliche mathematische Vorzeichen zu. Das fünfte Auswerteelement 45 addiert die Differenzsignale des ersten Auswerteelements 42 und des zweiten Auswerteelements 42 und erzeugt daraus ein cosi- nusförmiges erstes Komponentensignal bezüglich des vorbe¬ stimmten Winkels .
Aus Symmetriegründen und zur Erzielung eines doppelten Nutz- signales werden zwei Differenzsignale gebildet, die anschließend addiert werden. Wenn sich beispielsweise die Drehachse 10 etwas vom Mittelpunkt des Kreises K in Richtung der Achse 202 ver¬ schiebt, wird das Differenzsignal 42 schwächer und das zweite komplementäre Differenzsignal 41 stärker. Damit bleibt im Wesentlichen das erzeugte Summensignal nach dem Auswerteelement 45 unverändert und die Winkelposition φ es Bauteils 2 kann weiterhin störfeidbereinig ermittelt werden.
In ähnlicher Weise werten das dritte Auswerteelement 43 und das vierte Auswerteelement 44 die von den entlang der zweiten Achse 204 angeordneten magnetisch sensitiven Elementen 36, 37, 38 der zweiten Sensorgruppe 35 erzeugten Signale aus, so dass das sechste Auswerteelement 46 daraus ein sinusförmiges zweites Komponentensignal bezüglich des vorbestimmten Winkels erzeugt.
Unter Kenntnis des Winkels zwischen der ersten Achse 202 und der zweite Achse 204 kann daraufhin das dritte Auswerteelement 46 das der Winkelposition φ des Bauteils 2 entsprechende Winkelsignal 47 liefern. Insbesondere ist das siebte Auswer- teelement 47 dazu ausgebildet, die Komponentensignale des fünften und sechsten Auswerteelements 45, 46 zu verarbeiten und mittels einer Arcustangens-Funktion derart auszuwerten, dass die Winkelposition φ des drehbaren Bauteils 2 ermittelt werden kann. Somit wird bei einer Vollkreisdrehung des Bauteils 2 das so erzeugte Winkelsignal 48 eindeutig abgebildet und der Mess¬ bereich beträgt 0° bis 360°.
In den Fig. 1 und 2 ist beispielhaft ein parallel zur Messebene 200 verlaufendes magnetisches Stör-/Fremdfeld 300 einge- zeichnet, das im Wesentlichen in positiver Richtung parallel zur ersten Achse 202 verläuft. Das magnetische Stör-/Fremdfeld 300 erhöht somit betragsmäßig die von den magnetisch sensitiven Elementen 32, 33, 34 erfassten Magnetfeldkomponenten 21, 22, 23, so dass die Eingangssignale in die Auswerteelemente 41, 42 durch das magnetische Stör-/Fremdfeld 300 jeweils angehoben sind. Aus der Tatsache, dass die Auswerteelemente 41, 42 in der darge¬ stellten Ausführungsform als Differenzbilder ausgestaltet sind, die jeweils die Signale der magnetisch sensitiven Elemente 32, 33 von dem Signal des magnetisch sensitiven Elements 34 abzieht, wird jeweils der Einfluss des Störfelds 300 herausgefiltert bzw. kompensiert. Folglich sind die beiden Differenzsignale der Auswerteelemente 41, 42 jeweils störfeidbereinigt und können somit von dem fünften Auswerteelement 45 zu dem ersten Komponentensignal weiterverarbeitet werden. In ähnlicher Weise erfolgt die Störfeldbereinigung in den Auswerteelementen 43, 44, so dass auch das zweite Komponentensignal des sechsten Auswerteelements 46 durch das magnetische Stör-/Fremdfeld 300 nicht verfälscht ist.
Zusammenfassend ist es mit der Anordnung 1 gemäß den Fig. 1 und 2 möglich, durch geeignete Auswertung der Signale der magnetisch sensitiven Elemente 32, 33, 34, 36, 37, 38 vorhandene externe magnetische Stör-/Fremdfeider 300 zu kompensieren und somit die Messgenauigkeit der Sensoreinheit 30 zu erhöhen.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung 1 ist es also möglich, zuverlässig die Winkelposition φ des drehbaren Bauteils 2 in einem Winkelbereich von 360° eindeutig und nahezu in Echtzeit zu erfassen. Insbesondere ist dies bei bürstenlosen Gleichstrommotoren vorteilhaft, da die Anordnung 1 die Winkelposition φ des Rotors zu jedem Zeitpunkt verzögerungsfrei, möglichst genau und ungestört von magnetischen Stör-/Fremdfeidern erfassen kann. Während der Herstellung einer Anordnung gemäß den Fig. 1 und 2 kann es zu montagebedingten und/oder materialbedingten Toleranzen zwischen dem Magneten 10 und der Sensorvorrichtung 30 kommen, so dass die einzelnen Elemente, insbesondere die magnetisch sensitiven Elemente 32, 33, 34, 36, 37, 38, in Bezug auf die Symmetrieachse 101 des Magnetfelds 20 nicht exakt positioniert sind. Insbesondere kann ein radialer Versatz der achsnahen magnetisch sensitiven Elemente 34, 38 von der Symmetrieachse 101 des Magnetfelds 20 zu ungenauen Messergebnisse führen .
Erfindungsgemäß wird dieser Messungenauigkeit dadurch entge¬ gengewirkt, dass der vorbestimmte Abstand R der achsentfernten magnetisch sensitiven Elemente 32, 33, 36, 37 ausreichend groß gewählt wird. Insbesondere soll dieser vorbestimmte Abstand zumindest teilweise, vorzugsweise deutlich, größer sein als der größtmöglich auftretende radiale Versatz der achsnahen magnetisch sensitiven Elemente 34, 38 zur Symmetrieachse 101 des Magnetfelds 20. Der größtmögliche radiale Versatz der achsnahen magnetisch sensitiven Elemente 34, 38 zur Symmetrieachse 101 des Magnetfelds kann in einem Bereich liegen, der sich zwischen ungefähr 0,1 mm und 5,0 mm erstreckt. Vorzugsweise ist der vorbestimmte Abstand um einen vorbestimmten Faktor, der zwischen ungefähr 2 und 10 liegt, größer als der größtmögliche radiale Versatz.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung (1) zur Erfassung der Winkelposition
(φ) eines um eine Drehachse (100) drehbaren Bauteils (2), mit:
- einem Magneten (10), der eine im Wesentlichen parallel zur Drehachse (100) verlaufende Symmetrieachse (101) umfasst und dazu ausgebildet ist, ein im Wesentlichen symmetrisch zur Symmetrieachse (100) verlaufendes Magnetfeld (20) zu er¬ zeugen, , und
- einer vom Magneten (10) beabstandeten Sensorvorrichtung (30), die dazu ausgebildet ist, das Magnetfeld (20) in einer im Wesentlichen orthogonal zur Symmetrieachse (101) des Magnetfelds (101) verlaufenden Messebene (200) zu erfassen und daraus ein der Winkelposition (φ) des Bauteils (2) entsprechendes Winkelsignal (48) zu liefern, wobei der Magnet (10) oder die Sensorvorrichtung (30) um die Drehachse (100) drehbar angeordnet sind, wobei die Sensorvorrichtung (30) aufweist:
eine in der Messebene (200) angeordnete erste Sensorgruppe (31), die ein unter einem vorbestimmten Abstand (R) zur Drehachse (100) angeordnetes erstes magnetisch sensitives Element (32), ein relativ zur Drehachse (100) dem ersten magnetisch sensitiven Element (32) gegenüberliegend angeordnetes zweites magnetisch sensitives Element (33) , das unter dem vorbestimmten Abstand zur Drehachse (100) angeordnet ist, und ein mittig zwischen dem ersten magnetisch sensitiven Element (32) und dem zweiten magnetisch sensitiven Element (33) angeordnetes drittes magnetisch sensitives Element (34) umfasst, wobei das erste magnetisch sensitive Element (32), das zweite magnetisch sensitive Element (33) und das dritte magnetisch sensitive Element (34) jeweils dazu ausgebildet sind, das
Magnetfeld (20) ausschließlich entlang einer ersten Richtung (202) zu erfassen,
eine in der Messebene (200) angeordnete zweite Sensorgruppe (35), die ein unter dem vorbestimmten Abstand (R) zur Drehachse (100) angeordnetes viertes magnetisch sen¬ sitives Element (36), ein relativ zur Drehachse (100) dem vierten magnetisch sensitiven Element (36) gegenüberliegend angeord¬ netes fünftes magnetisch sensitives Element (37), das unter dem vorbestimmten Abstand zur Drehachse (100) angeordnet ist, und ein mittig zwischen dem vierten magnetisch sensitiven Element (36) und dem fünften magnetisch sensitiven Element (37) angeordnetes sechstes magnetisch sensitives Element (38) umfasst, wobei das vierte magnetisch sensitive Element (36) , das fünfte magnetisch sensitive Element (37) und das sechste magnetisch sensitive Element (38) jeweils dazu ausgebildet sind, das Magnetfeld (20) ausschließlich entlang einer zur ersten Richtung (202) um einen vorbestimmten Winkel ( ) verlaufenden zweiten Richtung (204) zu erfassen, und
- eine Auswerteeinheit (40), die mit den magnetisch sensitiven Elementen (32, 33, 34) der ersten Sensorgruppe (31) und den magnetisch sensitiven Elementen (36, 37, 38) der zweiten Sensorgruppe (35) verbunden und dazu ausgebildet ist, das der Winkelposition (φ) des Bauteils (2) entsprechende Winkelsignal (48) zu liefern,
wobei der vorbestimmte Abstand (R) jeweils größer ist als ein durch geometrische Toleranzen verursachter größtmöglicher radialer Versatz des dritten und/oder sechsten magnetisch sensitiven Elements (34, 38) relativ zur Symmetrieachse (101) des Magnetfelds (20) .
2. Anordnung (1) nach Anspruch 1, wobei der vorbestimmte Abstand (R) um zumindest einen vorbestimmten Faktor größer ist als ein durch die geometrischen Toleranzen verur- sachter größtmöglicher radialer Versatz des dritten und/oder sechsten magnetisch sensitiven Elements (34, 38) relativ zur Drehachse (100) .
3. Anordnung (1) nach Anspruch 2, wobei der vorbestimmte Faktor im Bereich zwischen ungefähr 2 und ungefähr 10 liegt .
4. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der durch geometrische Toleranzen verursachter größtmöglicher radiale Versatz des dritten und/oder sechsten magnetisch sensitiven Elements (34, 38) relativ zur Drehachse (100) in einem Bereich zwischen ungefähr 0,01 mm und 5,00 mm liegt .
5. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das dritte magnetisch sensitive Element (34) und das sechste magnetisch sensitive Element (38) gemeinsam in ein Haupthalbleiterelement (51) integriert sind.
6. Anordnung (1) nach Anspruch 5, wobei die Auswerteeinheit (40) in das Haupthalbleiterelement (51) integriert ist .
7. Anordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das erste magnetisch sensitive Element 32) , das zweite magnetisch sensitive Element (33) , das vierte magnetisch sensitive Element (36) und das fünfte magnetisch sensitive Element (37) jeweils in einzelne und separate Hilfshalblei- terelemente (52, 53, 56, 57) integriert sind.
8. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Haupthalbleiterelement (51) und die Hilfshalblei- terelemente (52, 53, 56, 57) jeweils auf einem gemeinsamen, nicht magnetischen Trägerelement (50) angeordnet sind.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019109970A1 (de) * 2019-04-16 2020-10-22 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Sensorvorrichtung für ein Fahrzeug, Verfahren zum Herstellen einer Sensorvorrichtung für ein Fahrzeug, Verfahren zum Betreiben einer Sensorvorrichtung für ein Fahrzeug und Sensorsystem für ein Fahrzeug
DE102020134785A1 (de) 2020-12-23 2022-06-23 Infineon Technologies Ag Eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Trainieren eines Neuronalen Netzwerks zur Bestimmung eines Drehwinkels eines Objekts und eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zum Bestimmen eines Drehwinkels eines Objekts

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020021124A1 (en) * 2000-08-21 2002-02-21 Christian Schott Sensor for the detection of the direction of a magnetic field
EP0916074B1 (de) 1997-05-29 2003-07-30 AMS International AG Magnetischer drehgeber
DE102009042473A1 (de) 2009-09-24 2011-04-07 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Auswertung von Signalen eines Winkelsensors
DE102004064185B4 (de) 2004-03-03 2013-04-11 Austriamicrosystems Ag Sensor, insbesondere Magnetfeldsensor, mit Störsignal-Kompensation und Verfahren zur Störsignal-Kompensation eines Sensors
GB2505226A (en) 2012-08-23 2014-02-26 Melexis Technologies Nv Arrangement, method and sensor for measuring an absolute angular position using a multi-pole magnet
DE102015001553B3 (de) 2014-04-10 2015-08-27 Micronas Gmbh Sensorvorrichtung
US20150276893A1 (en) 2014-03-31 2015-10-01 Micronas Gmbh Sensor device
DE102014005247A1 (de) 2014-04-10 2015-10-15 Micronas Gmbh Sensorvorrichtung
DE102014109693A1 (de) * 2014-07-10 2016-01-14 Micronas Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur berührungslosen Messung eines Winkels
WO2016139135A1 (de) 2015-03-02 2016-09-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Verfahren und anordnung zur positionsbestimmung eines magnetischen körpers mittels magnetfeldsensoren
DE102016202378A1 (de) 2016-02-17 2017-08-17 Continental Automotive Gmbh Anordnung zur Erfassung der Winkelposition eines drehbaren Bauteils

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0916074B1 (de) 1997-05-29 2003-07-30 AMS International AG Magnetischer drehgeber
DE69816755T2 (de) 1997-05-29 2004-06-03 Ams International Ag Magnetischer drehgeber
US20020021124A1 (en) * 2000-08-21 2002-02-21 Christian Schott Sensor for the detection of the direction of a magnetic field
DE102004064185B4 (de) 2004-03-03 2013-04-11 Austriamicrosystems Ag Sensor, insbesondere Magnetfeldsensor, mit Störsignal-Kompensation und Verfahren zur Störsignal-Kompensation eines Sensors
DE102009042473A1 (de) 2009-09-24 2011-04-07 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Auswertung von Signalen eines Winkelsensors
GB2505226A (en) 2012-08-23 2014-02-26 Melexis Technologies Nv Arrangement, method and sensor for measuring an absolute angular position using a multi-pole magnet
US20150276893A1 (en) 2014-03-31 2015-10-01 Micronas Gmbh Sensor device
DE102015001553B3 (de) 2014-04-10 2015-08-27 Micronas Gmbh Sensorvorrichtung
DE102014005247A1 (de) 2014-04-10 2015-10-15 Micronas Gmbh Sensorvorrichtung
DE102014109693A1 (de) * 2014-07-10 2016-01-14 Micronas Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur berührungslosen Messung eines Winkels
WO2016139135A1 (de) 2015-03-02 2016-09-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. Verfahren und anordnung zur positionsbestimmung eines magnetischen körpers mittels magnetfeldsensoren
DE102016202378A1 (de) 2016-02-17 2017-08-17 Continental Automotive Gmbh Anordnung zur Erfassung der Winkelposition eines drehbaren Bauteils
WO2017140495A1 (de) * 2016-02-17 2017-08-24 Continental Automotive Gmbh Anordnung zur erfassung der winkelposition eines drehbaren bauteils

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