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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Magnetsensor zum Messen eines Magnetfelds eines magnetischen Multipols nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1 und von einer zugehörigen Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern, welche mindestens einen solchen Magnetsensor umfasst.
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Zur Messung von Drehzahlen, Positionen oder auch Linearbewegungen wird heute häufig ein magnetischer Multipol verwendet, dessen Magnetfeld dann mit einem Magnetsensor ausgemessen wird. Der Multipol kann in Form eines Rades (Multipolrad) oder als lineare Skala (Maßstab) eingesetzt werden. Solche Multipole sind in Form von aufklebbaren Bändern oder auf magnetisierten Bauteilen verfügbar. Das Magnetfeld wird meist mit Hall-, AMR- oder GMR-Sensoren vermessen. Daraus erhält man ein etwa sinusförmiges Ausgangssignal. Damit ist es möglich, die durch den Multipol gegebene Skala noch zu unterteilen und die Position auch bei Zwischenwerten anzugeben. Für eine genaue Messung ist das hilfreich, um nur die Drehzahl zu messen aber unnötig. Kostengünstigere Konzepte wären hier im Vorteil. Weiterer Nachteil dieser Konzepte ist, dass alle Sensoren einen deutlichen Temperatureinfluss bezüglich des Signals zeigen (TKE und TKO) und außerdem bei Temperaturen über 150–200 °C nicht mehr einsetzbar sind.
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Ein einfacheres und kostengünstigeres Konzept ist es, eine einfache Spule zur Bestimmung der Drehzahl zu verwenden. Diese vermisst die aufgrund der bei Drehung oder linearer Bewegung auftretenden Feldänderungen als induzierte Spannung. In diesem Fall ist man allerdings auf eine ausreichend schnelle Bewegung des Multipols angewiesen, da die induzierte Spannung von der Geschwindigkeit der Feldänderung dB/dt abhängt. Bei langsamen Bewegungen versagt dieses Prinzip. Dafür sind einfache Spulen auch bei hohen Temperaturen einsetzbar, das Signal selbst ist völlig temperaturunabhängig.
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In der Offenlegungsschrift
DE 10 2007 023 385 A1 wird beispielsweise eine Vorrichtung zur berührungslosen Erfassung von Linear- oder Rotationsbewegungen beschrieben. Die beschriebene Vorrichtung arbeitet mit einem ortsfesten magnetoresistiven Chipsensor und einer diesem unter Freilassung eines Luftspaltes benachbarten Magnetfeldgebereinrichtung, deren einzelne Magnetsegmente in ihrer Polung wechselweise im Wesentlichen in eine Richtung eines dreidimensionalen Koordinatensystems magnetisiert sind. Der Chipsensor ist mit seinen Großflächen im Wesentlichen senkrecht oder parallel oder in einer beliebigen Winkellage dazwischen zur Oberfläche der Multipolanordnung angeordnet.
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In der älteren Patentanmeldung
DE 10 2009 001 395.4 der Anmelderin wird eine Vorrichtung zum Messen eines Magnetfelds offenbart, welche eine Erregerspule und ein magnetisierbares Kernmaterial umfasst. Das Kernmaterial weist einen ersten Weiss-Bezirk und einen zweiten Weiss-Bezirk auf, wobei der erste Weiss-Bezirk und der zweite Weiss-Bezirk an eine gemeinsame Bloch-Wand angrenzen. Zum Messen eines Magnetfelds wird an die Erregerspule eine Wechselspannung unter Ausbildung eines periodisch wechselnden Magnetfelds angelegt, wodurch das Kernmaterial periodisch ummagnetisiert wird. Das zu messende Magnetfeld und das Magnetfeld der Erregerspule überlagern sich, wodurch die Ummagnetisierung des Kernmaterials zeitlich verschoben wird. Aus der zeitlichen Verschiebung der Ummagnetisierung des Kernmaterials kann auf das zu messende Magnetfeld geschlossen werden. Zudem weist die Vorrichtung eine Messspule zum Messen der Magnetfeldänderung des Kernmaterials auf, wobei der Zeitpunkt der Ummagnetisierung durch eine in der Messspule induzierte Spannungsänderung, insbesondere einen Spannungspuls, bestimmt wird.
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Offenbarung der Erfindung
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Der erfindungsgemäße Magnetsensor zum Messen eines Magnetfelds eines magnetischen Multipols mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass ein kostengünstiges, temperaturunabhängiges und robustes induktives Messsystems genutzt werden kann, ohne die Einschränkung auf eine schnelle Bewegung zu haben. Damit ermöglichen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Magnetsensors die Messung einfacher Drehzahlen oder linearer Positionsabzählung (ohne Zwischenwerte) bei geringen Kosten und hoher Robustheit.
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Der Kern der vorliegenden Erfindung ist ein Magnetsensor, welcher einen weichmagnetischen Dünnschichtkern, welcher ein definiertes Umschalten (Flippen) der Magnetisierung bietet, und eine Messspule umfasst, welche um diesen Kern herum angeordnet ist. Die Ummagnetisierung erfolgt bei Feldnulldurchgang des Magnetfelds des Multipols und führt aufgrund des magnetischen Materials des Dünnschichtkerns zu einer Feldänderung über der Zeit (dB/dt), welche durch die Messspule einfach detektiert werden kann. Die Messung beruht also auf einem induktiven Prinzip, bei dem der Feldnulldurchgang des Magnetfelds des Multipols durch das Ummagnetisieren des Kerns detektiert werden kann. Der Kern ist eine Art Feldänderungsverstärker, der beim Feldnulldurchgang des Magnetfelds des Multipols eine plötzliche Feldänderung in der Messspule erzeugt. Damit ist dieses Prinzip nicht von der Schnelligkeit der Bewegung des Multipols, der beispielsweise als Multipolrad oder lineare Skala ausgeführt ist, abhängig und damit auch bei langsamen Bewegungen funktional.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen einen Magnetsensor zum Messen eines Magnetfelds eines magnetischen Multipols mit einem magnetisierbaren Kern und einer Messspule zum Messen der Magnetfeldänderung des Kerns zur Verfügung. Erfindungsgemäß ist der Kern als weichmagnetischer Dünnschichtkern ausgebildet, welcher bei einem Feldnulldurchgang des Magnetfelds des magnetischen Multipols einen Ummagnetisierungsimpuls in der Messspule erzeugt, welchen die Messspule zur Auswertung an eine Auswerteeinheit ausgibt.
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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern umfasst einen magnetischen Multipol, welcher ein wechselndes Magnetfeld erzeugt, mindestens einen erfindungsgemäßen Magnetsensor zum Messen des Magnetfelds des magnetischen Multipols und eine Auswerteeinheit zur Auswertung der Signale des mindestens einen Magnetsensors, wobei eine Relativbewegung zwischen dem magnetischen Multipol und dem mindestens einen Magnetsensor ausgewertet wird.
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Bei dem erfindungsgemäßen Magnetsensor erfolgt die Ummagnetisierung des Magnetkerns im wechselnden Feld des Multipols ohne zusätzliche Erregerspule. Der Multipol umfasst einzelne Magnetsegmente, welche sich in ihrer magnetischen Polung abwechseln. Das Sensorkonzept entspricht einem induktiven Prinzip, wobei die Induktion nicht aufgrund des äußeren Feldes (Multipolfeld) entsteht, sondern aufgrund der schlagartigen Ummagnetisierung des Magnetkerns beim Nulldurchgang. Diese schlagartige Ummagnetisierung kann durch die besondere Geometrie und die hohe Permeabilität des Magnetkerns erreicht werden, welcher beispielsweise in der älteren Patentanmeldung
DE 10 2009 001 395.4 der Anmelderin beschrieben wird. Bei jedem Feldnulldurchgang erhält man einen Spannungsimpuls in der Messspule. Durch Zählen der Spannungsimpulse kann die Drehzahl und/oder eine Drehrichtung bzw. eine zurückgelegte Strecke bzw. eine Bewegungsrichtung ermittelt werden.
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Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen des im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Magnetsensors zum Messen eines Magnetfelds eines magnetischen Multipols und der im unabhängigen Patentanspruch 4 angegebenen Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern möglich.
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Besonders vorteilhaft ist, dass der weichmagnetische Dünnschichtkern eine magnetische Schicht oder mehrere magnetische Schichten aufweist, wobei jeweils zwischen zwei Magnetschichten eine Trennschicht angeordnet ist, um eine schichtübergreifenden Kristallation zwischen zwei benachbarten Magnetschichten zu verhindern. Des Weiteren kann die Messspule auf einer Substratschicht vorzugsweise aus Silizium angeordnet werden, wobei der weichmagnetische Dünnschichtkern innerhalb der Messspule angeordnet und durch mindestens eine Isolierschicht von der Messspule getrennt werden kann. Dies ermöglicht eine sehr kompakte Bauform des Magnetsensors.
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Zudem können mehrere Magnetsensoren mit oder ohne Auswerteeinheit zu einer Sensoreinheit zusammengefasst werden, mit welcher neben einer Drehzahl und/oder einer zurückgelegten Strecke auch eine Drehrichtung ermittelt und ein Störfeld erkannt und kompensiert werden können.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern sind zwei Magnetsensoren mit einem vorgegebenen Abstand im Magnetfeld des magnetischen Multipols angeordnet. Dies ermöglicht in Abhängigkeit vom vorgegebenen Abstand der beiden Magnetsensoren eine Bestimmung der Bewegungsrichtung und/oder eine Erkennung und Kompensation eines Störfelds.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern ermittelt die Auswerteeinheit eine Anzahl von Ummagnetisierungsimpulsen, welche mindestens ein Magnetsensor innerhalb eines vorgebbaren Zeitfensters ausgibt, und berechnet aus der ermittelten Anzahl von Ummagnetisierungsimpulsen eine Drehzahl und/oder Geschwindigkeit und/oder eine zurückgelegte Strecke. Um eine Bewegungsrichtung bestimmen zu können, sind zwei Magnetsensoren erforderlich, welche leicht versetzt zueinander montiert werden. Durch die Reihenfolge, mit der die beiden Magnetkerne nacheinander ummagnetisieren, kann die Auswerteeinheit die Bewegungsrichtung der Relativbewegung zwischen dem magnetischen Multipol und dem mindestens einen Magnetsensor berechnen.
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Auch Störfelder bzw. Offsetfelder können prinzipiell mit einer geeigneten Anordnung von zwei Magnetsensoren erkannt werden. Ordnet man zwei Messspulen jeweils in zwei benachbarten Nulldurchgängen des Magnetfelds des magnetischen Multipols an, dann würde die Ummagnetisierung der beiden Messsensoren ohne Störfeld bzw. Offsetfeld gleichzeitig erfolgen. Bei Auftreten eines Störfeldes bzw. Offsetfeldes verschiebt sich der Ummagnetisierungszeitpunkt um das zur Kompensation des Störfeldes bzw. Offsetfeldes erforderliche Magnetfeld des Multipols. Der wirkliche Nulldurchgangsmoment liegt dann exakt zwischen den beiden Ummagnetisierungsimpulsen der beiden Messsensoren.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern entspricht ein vorgegebener zweiter Abstand zwischen den beiden Magnetsensoren einem Abstand zwischen zwei benachbarten Nulldurchgängen des Magnetfelds des magnetischen Multipols. In vorteilhafter Weise erkennt die Auswerteeinheit ein magnetisches Störfeld bzw. Offsetfeld, wenn die Ummagnetisierung der beiden mit dem vorgegebenen zweiten Abstand zueinander angeordneten Messsensoren zu verschiedenen Zeitpunkten erfolgt. Die Auswerteeinheit ermittelt einen realen Nulldurchgangsmoment als Mittelwert zwischen den beiden verschiedenen Zeitpunkten der Ummagnetisierung der beiden Messsensoren und kompensiert dadurch in vorteilhafter Weise das erkannte magnetische Störfeld bzw. Offsetfeld.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern.
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2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Magnetsensors zum Messen eines Magnetfelds eines magnetischen Multipols für die Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern aus 1.
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3 zeigt eine schematische Perspektivdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines Magnetkerns für den erfindungsgemäßen Magnetsensor zum Messen eines Magnetfelds eines magnetischen Multipols aus 2.
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4a zeigt eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern.
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4b zeigt eine schematische Darstellung von Sensorsignalen, welche von der ersten Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern aus 4a ausgegeben werden.
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5a zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern.
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5b zeigt eine schematische Darstellung von Sensorsignalen, welche von der zweiten Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern aus 5a ausgegeben werden.
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6a zeigt eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern.
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6b zeigt eine schematische Darstellung von Sensorsignalen, welche von der zweiten Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern aus 6a ausgegeben werden, wenn kein Störfeld bzw. Offsetfeld vorhanden ist.
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6c zeigt eine schematische Darstellung von Sensorsignalen, welche von der zweiten Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern aus 6a ausgegeben werden, wenn ein Störfeld bzw. Offsetfeld vorhanden ist.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst das dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zur Ermittlung von Bewegungsparametern einen magnetischen Multipol 20, welcher ein wechselndes Magnetfeld erzeugt, mindestens einen Magnetsensor 10a, 10b, 10b‘ zum Messen des Magnetfelds des magnetischen Multipols 20 und eine Auswerteeinheit 30 zur Auswertung der Signale a, b, b‘ des mindestens einen Magnetsensors 10a, 10b, 10b‘, wobei eine Relativbewegung zwischen dem magnetischen Multipol 20 und dem mindestens einen Magnetsensor 10a, 10b, 10b‘ auswertbar ist. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, kann die Vorrichtung 1 zur Ermittlung von Bewegungsparametern nur einen im wechselndes Magnetfeld des Multipols 20 angeordneten Magnetfeldsensor 10a umfassen, wenn nur eine aktuelle Drehzahl und/oder Geschwindigkeit und/oder eine aktuell zurückgelegt Strecke ermittelt werden soll. Soll zusätzlich die Bewegungsrichtung ermittelt oder ein Störfeld erkannt und kompensiert werden, dann ist mindestens ein weiterer gestrichelt dargestellter Magnetfeldsensor 10b, 10b‘ erforderlich, der im wechselnden Magnetfeld des Multipols 20 angeordnet wird. Der Multipol 20 kann beispielsweise in Form eines Rades (Multipolrad) oder als lineare Skala (Maßstab) eingesetzt werden und umfasst einzelne Magnetsegmente, welche sich in ihrer magnetischen Polung abwechseln.
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Wie aus
2 und
3 ersichtlich ist, umfasst der erfindungsgemäße Magnetsensor
10a,
10b,
10b‘ zum Messen des Magnetfelds des magnetischen Multipols
20 einen magnetisierbaren Kern
16 und eine Messspule
18 zum Messen der Magnetfeldänderung des Kerns
16. Erfindungsgemäß ist der Kern
16 als weichmagnetischer Dünnschichtkern ausgebildet, welcher bei einem Feldnulldurchgang des Magnetfelds des magnetischen Multipols
20 einen Ummagnetisierungsimpuls a, b, b‘ in der Messspule
18 erzeugt, welchen die Messspule
18 zur Auswertung an die Auswerteeinheit
30 ausgibt. Wie aus
2 weiter ersichtlich ist, ist die Messspule
18 vorzugsweise auf einer Substratschicht
12 aus Silizium angeordnet und der weichmagnetische Dünnschichtkern
16 ist innerhalb der Messspule
18 angeordnet und durch mindestens eine Isolierschicht
14 von der Messspule
18 getrennt. Wie aus
3 weiter ersichtlich ist, weist der weichmagnetische Dünnschichtkern
16 im dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere magnetische Schichten
16.1 auf, wobei jeweils zwischen zwei Magnetschichten
16.1 eine Trennschicht
16.2 angeordnet ist, um eine schichtübergreifenden Kristallation zwischen zwei benachbarten Magnetschichten
16.1 zu verhindern. Bei einer alternativen nicht dargestellten Ausführungsform umfasst der Dünnschichtkern
16 nur eine Magnetschicht
16.1, so dass auf die Trennschicht
16.2 verzichtet werden kann. Bei dem erfindungsgemäßen Magnetsensor
10a,
10b,
10b‘ erfolgt die Ummagnetisierung des Magnetkerns
16 im wechselnden Feld des Multipols
20 ohne zusätzliche Erregerspule. Das Sensorkonzept entspricht einem induktiven Prinzip, wobei die Induktion in der Messspule
18 nicht aufgrund des äußern Feldes (Multipolfeld) entsteht, sondern aufgrund der schlagartigen Ummagnetisierung des Kerns
16 beim Nulldurchgang des Magnetfeldes des Multipols
20. Diese schlagartige Ummagnetisierung kann durch die besondere Geometrie und die hohe Permeabilität des Kerns
16 erreicht werden, welcher beispielsweise in der älteren Patentanmeldung
DE 10 2009 001 395.4 der Anmelderin beschrieben wird.
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4a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 zur Ermittlung von Bewegungsparametern, bei welcher nur ein Magnetsensor 10a im wechselnden Magnetfeld des Multipols 20 angeordnet ist. Der Multipol 20 umfasst einzelne Magnetsegmente N, S, welche sich in ihrer magnetischen Polung abwechseln. 4b zeigt das zugehörige Sensorsignal SA, welches der Magnetsensor 10a bei einer Relativbewegung zwischen dem Magnetsensor 10a und dem Multipol 20 mit der Geschwindigkeit v ausgibt.
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Wie aus 4b ersichtlich ist, erhält man bei jedem Feldnulldurchgang einen Spannungsimpuls a in der zugehörigen Messspule 18. Durch Zählen der Spannungsimpulse a innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters kann die Drehzahl bzw. die Geschwindigkeit v bzw. die zurückgelegte Strecke ermittelt werden.
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5a zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 zur Ermittlung von Bewegungsparametern, bei welcher zwei Magnetsensoren 10a, 10b im wechselnden Magnetfeld des Multipols 20 angeordnet sind. Auch hier umfasst der Multipol 20 einzelne Magnetsegmente N, S, welche sich in ihrer magnetischen Polung abwechseln. 5b zeigt die zugehörigen Sensorsignale SA, SB, welche die beiden Magnetsensoren 10a, 10b bei einer Relativbewegung zwischen den Magnetsensoren 10a, 10b und dem Multipol 20 mit der Geschwindigkeit v ausgeben.
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Wie aus 5a ersichtlich ist, sind die beiden Magnetsensoren 10a, 10b mit einem vorgegebenen ersten Abstand A1 zueinander im Magnetfeld des magnetischen Multipols 20 angeordnet. Das bedeutet, dass die beiden Magnetsensoren 10a, 10b im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel leicht versetzt zueinander angeordnet sind.
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Wie aus 5b ersichtlich ist, erhält man bei jedem Feldnulldurchgang jeweils einen Spannungsimpuls a bzw. b in der zugehörigen Messspule 18 des ersten Magnetsensors 10a oder des zweiten Magnetsensors 10b. Durch Zählen der Spannungsimpulse a, b, welche von mindestens einem der Magnetsensoren 10a, 10b innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters ausgegeben werden, kann die Drehzahl bzw. die Geschwindigkeit v bzw. die zurückgelegte Strecke ermittelt werden. Zusätzlich kann die Auswerteeinheit 30 aus einer Reihenfolge, mit welcher die beiden mit einem vorgegebenen ersten Abstand A1 zueinander angeordneten Messspulen 10a, 10b ummagnetisieren, d.h. die zugehörigen Spannungsimpulse a, b ausgeben, eine Bewegungsrichtung der Relativbewegung v zwischen dem magnetischen Multipol 20 und dem mindestens einen Magnetsensor 10a, 10b berechnen.
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6a zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 1 zur Ermittlung von Bewegungsparametern, bei welcher zwei Magnetsensoren 10a, 10b‘ im wechselnden Magnetfeld des Multipols 20 angeordnet sind, welcher einzelne Magnetsegmente N, S umfasst, welche sich in ihrer magnetischen Polung abwechseln. 6b zeigt die zugehörigen Sensorsignale SA, SB‘, welche die beiden Magnetsensoren 10a, 10b‘ bei einer Relativbewegung zwischen den Magnetsensoren 10a, 10b‘ und dem Multipol 20 mit der Geschwindigkeit v ausgeben, wenn kein Störfeld bzw. Offsetfeld vorhanden ist. 6c zeigt die zugehörigen Sensorsignale SA‘, SB‘‘, welche die beiden Magnetsensoren 10a, 10b‘ bei einer Relativbewegung zwischen den Magnetsensoren 10a, 10b‘ und dem Multipol 20 mit der Geschwindigkeit v ausgeben, wenn ein Störfeld bzw. Offsetfeld vorhanden ist.
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Wie aus 6a ersichtlich ist, sind die beiden Magnetsensoren 10a, 10b‘ mit einem vorgegebenen zweiten Abstand A2 zueinander im Magnetfeld des magnetischen Multipols 20 angeordnet. Das bedeutet, dass die beiden Magnetsensoren 10a, 10b im dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel einen Abstand zueinander aufweisen, welcher einem Abstand zwischen zwei benachbarten Nulldurchgängen des Magnetfelds des magnetischen Multipols 20 entspricht. Dadurch können auch Störfelder bzw. Offsetfelder erkannt und kompensiert werden. Liegt kein Störfeld bzw. Offsetfeld vor, dann erfolgt die Ummagnetisierung der beiden Magnetsensor 10a, 10b’ gleichzeitig. Bei Auftreten eines Störfeldes bzw. Offsetfeldes verschiebt sich der Ummagnetisierungszeitpunkt um das zur Kompensation des Störfeldes bzw. Offsetfeldes erforderliche Feld des Multipols 20.
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Wie aus 6b ersichtlich ist, erhält man bei jedem Feldnulldurchgang jeweils einen Spannungsimpuls a bzw. b‘ in der zugehörigen Messspule 18 des ersten Magnetsensors 10a oder des zweiten Magnetsensors 10b‘. Durch Zählen der Spannungsimpulse a, b, welche von mindestens einem der Magnetsensoren 10a, 10b‘ innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters ausgegeben werden, kann die Drehzahl bzw. die Geschwindigkeit v bzw. die zurückgelegte Strecke ermittelt werden. Zusätzlich kann die Auswerteeinheit 30 aus einer Verschiebung der Spannungsimpulse a, b‘ erkennen, ob ein Störfeld bzw. Offsetfeld aktiv ist oder nicht. Wie aus 6b weiter ersichtlich ist, erfolgt die Ummagnetisierung der beiden mit dem vorgegebenen zweiten Abstand A2 zueinander angeordneten Messspulen 10a, 10b‘ im Wesentlichen gleichzeitig, so dass die Auswerteeinheit 30 bei den in 6b dargestellten Sensorsignalen SA, SB‘ kein Störfeld bzw. Offsetfeld erkennt.
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Wie aus 6c ersichtlich ist, erhält man bei jedem Feldnulldurchgang jeweils einen Spannungsimpuls a bzw. b‘ in der zugehörigen Messspule 18 des ersten Magnetsensors 10a oder des zweiten Magnetsensors 10b‘. Durch Zählen der Spannungsimpulse a, b‘, welche von mindestens einem der Magnetsensoren 10a, 10b‘ innerhalb eines vorgegebenen Zeitfensters ausgegeben werden, kann die Drehzahl bzw. die Geschwindigkeit v bzw. die zurückgelegte Strecke ermittelt werden. Zusätzlich kann die Auswerteeinheit 30 aus der Verschiebung der Spannungsimpulse a, b‘ erkennen, ob ein Störfeld bzw. Offsetfeld aktiv ist oder nicht. Wie aus 6c weiter ersichtlich ist, erfolgt die Ummagnetisierung der beiden mit dem vorgegebenen zweiten Abstand A2 zueinander angeordneten Messspulen 10a, 10b‘ zu verschiedenen Zeitpunkten, so dass die Auswerteeinheit bei den in 6c dargestellten Sensorsignalen SA‘, SB‘‘ ein Störfeld bzw. Offsetfeld erkennt. Die Auswerteeinheit 30 ermittelt einen realen Nulldurchgangsmoment als Mittelwert zwischen den beiden verschiedenen Zeitpunkten der Ummagnetisierung der beiden Messspulen 10a, 10b‘ und kompensiert dadurch das erkannte magnetische Störfeld.
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellten einen Magnetsensor und eine Vorrichtung zur Ermittlung von Bewegungsparametern zur Verfügung, welche in vorteilhafter Weise die Möglichkeit bieten, die Vorteile eines induktiven Messsystems wie niedrige Kosten, Temperaturunabhängigkeit und Robustheit zu nutzen, ohne die Einschränkung auf schnelle Bewegung zu haben. Damit ermöglichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Messung einfacher Drehzahlen und/oder linearer Positionsabzählung (ohne Zwischenwerte) bei geringen Kosten und hoher Robustheit.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007023385 A1 [0004]
- DE 102009001395 [0005, 0010, 0030]