(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁場感知式の２つのセンサに対して相対的に回転可能な要素の絶対的な位置を特定する方法であって、前記要素には磁場源が固定され、その磁気的特性が、第１のセンサ信号（１０１）が磁場感知式の第１のセンサにより測定され、かつ、第２のセンサ信号（１０２）が磁場感知式の第２のセンサにより測定されることで、磁場感知式の前記センサにより検出され、前記第１のセンサ信号（１０１）及び前記第２のセンサ信号（１０２）が磁場の成分を表すとともに、これらセンサ信号（１０１，１０２）が０°＜φ＜１８０°又は１８０°＜φ＜３６０°の範囲の位相ずれφを有している、前記方法において、
−  ゲインがあらかじめ設定可能な信号レベル変化を前記各センサ信号（１０１，１０２）の最大値及び最小値で除することによって特定されること、
−  オフセット値（１０３，１０４）が、前記センサ信号（１０１，１０２）の各ゼロ点付近において前記センサ信号（１０１，１０２）の最小値及び最大値に基づいて特定されること、
−  前記オフセット値を前記センサ信号（１０１，１０２）から減算し、前記ゲインで規格化することにより、規格化されたセンサ信号が算出され、このとき、最小値及び最大値の特定が、前記両センサ（１，２）の前記センサ信号（１０１，１０２）の同時の検出時に総移動にわたる前記要素及びこれに固定された前記磁場源の相対移動によってなされること、
−  規格化された前記センサ信号（１０７，１０８）により合計信号（１０９）及び差異信号（１１０）が形成されること、
−  前記合計信号（１０９）及び前記差異信号（１１０）がここでもゲインの特定後に規格化され（１１３，１１４）、このとき、最小値及び最大値の特定が、同時の前記合計信号（１０９）及び前記差異信号（１１０）の測定時並びに前記合計信号（１０９）及び前記差異信号（１１０）の最小値及び最大値の評価時に、総移動にわたる前記要素及びこれに固定された前記磁場源の相対移動によってなされること、及び
−  規格化された前記合計信号（１１３）及び規格化された前記差異信号（１１４）により、前記磁場源の絶対的な位置（２０２）が算出されること
を特徴とする方法。
【請求項２】
磁場の前記成分が径方向又は軸方向の成分であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
磁場源の絶対的な回転位置（２０２）が、規格化された前記合計信号（１１３）と規格化された前記差異信号（１１４）の比率のアークタンジェントの形成により算出されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記磁場源の絶対的な回転位置（２０２）が、座標変換のアルゴリズムによって算出されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記センサ信号（１，２）がノイズよりも大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の方法に基づく回転可能な要素の絶対的な位置の非接触の検出のための装置であって、前記要素が移動する当該要素（４）に固定された磁場源を備えている、前記装置において、
１つの平面に位置しつつ移動方向へ空間的にずらされた磁場感知式の２つのセンサ（１，２）が前記磁場源（５）から離間して配置されており、これらセンサ（１，２）の間の間隔が、生じるセンサ信号の位相ずれが１８０°及び３６０°とならないよう選択されていることを特徴とする装置。
【請求項７】
磁場感知式の前記センサがホールセンサとして形成されていることを特徴とする請求項６記載の装置。
【請求項８】
磁場感知式の前記センサが、これらセンサが磁場の径方向成分又は軸方向成分を検出するよう構成されていることを特徴とする請求項６又は７記載の装置。
【請求項９】
前記磁場源が多極に磁化されたディスク磁石（７）又は極の対の数量ｐｐを有するリング磁石（９）を備え、前記磁場源は、前記極の対の数量により分割された、絶対的に測定可能な３６０°の回転位置範囲を可能とするものであることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１０】
前記磁場源が、２極の対向して磁化されたディスク磁石（５）を備えていることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１１】
前記センサ（１，２）が共通して１つのセンサチップに統合されていることを特徴とする請求項６〜１０のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１２】
前記センサチップがアナログ／デジタル変換器を含んでおり、該アナログ／デジタル変換器が、入力側で前記センサ（１，２）の出力部に接続され、出力側でデジタルの演算ユニットに接続されていることを特徴とする請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記デジタルの演算ユニットが、オフセット（１０３，１０４）及び増幅（１０５，１０６，１１１，１１２）を記録するための記憶装置を備えていることを特徴とする請求項１２記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁場感知式の２つのセンサに対して相対的に移動可能な要素の絶対的な位置を特定する方法に関するものであって、前記要素には磁場源が固定され、その磁気的特性が、第１のセンサ信号が磁場感知式の第１のセンサにより測定され、かつ、第２のセンサ信号が磁場感知式の第２のセンサにより測定されることで、磁場感知式の前記センサにより検出される。このとき、前記第１のセンサ信号及び前記第２のセンサ信号が磁場の成分を表すとともに、これらセンサ信号が０°＜φ＜１８０°又は１８０°＜φ＜３６０°の範囲の位相ずれφを有している。
【０００２】
ここで、磁場感知式のセンサは、以下、特にホールセンサ及び磁気抵抗式のセンサと理解されるべきである。
【０００３】
本発明は、相対的に移動する要素の非接触の検出のための装置であって、前記要素が移動する当該要素に固定された磁場源を備えている、前記装置にも関するものである。
【０００４】
移動する物体の絶対的な回転位置の非接触の特定は、その頑強性及び長寿命性により、とりわけ自動車産業におけるセンサ、産業オートメーション、医用技術及び消費財産業における装置において必要となる。
【背景技術】
【０００５】
回転可能に支持された磁石及びホールセンサに基づく測定原理を用いた絶対的な回転角度の非接触の検出は、様々な特許文献に記載されている。
【０００６】
特許文献１（Ａｕｓｔｒｉａ  Ｍｉｋｒｏｓｙｓｔｅｍ、２００４年６月３日）には、回転位置の算出に必要な信号を２つのホールセンサ群の差異形成に基づき算出する方法が記載されている。この方法における欠点は、３つ又は４つのセンサが必要となるとともに、記載された装置は、ホールセンサが回転可能に支持された磁石の下方に位置する軸方向の構造を必要とする。
【０００７】
本願において記載されたような磁場源の周囲におけるセンサの取付による回転位置の特定は、センサが回転軸に対して同心状に取り付けられる必要があることから、特許文献１に基づく方法においては不可能である。
【０００８】
特許文献２（Ａｌｌｅｇｒｏ  Ｍｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍｓ、２００９年７月１６日）には、２つの実施形態が記載されている。第１の実施形態（図１〜図４７、請求項１〜１２）においては、軸方向の磁場を測定することで、絶対的な角度位置が磁場源の下方に配置された２つ又は４つのホールセンサにより特定される構造が記載されている。信号評価はアナログでなされる。この実施形態においては位相ずれを補正するためのアナログの手法も記載されており、位相ずれは、９０°＜φ＜１８０°となる必要がある。
【０００９】
特許文献２の第２の実施形態（図４８〜図５５、請求項１３〜２９）においては、磁場源の周囲においてセンサが設けられており、このセンサが径方向の磁場を測定する構造が記載されている。ただし、これには３つ又は４つのホールセンサが必要である。
【００１０】
本願において記載された方法は、このような測定手法に対して２つのみのホールセンサが使用される。
【００１１】
特許文献３（Ｕｎｉｑｕｅ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｉｎｃ．、２０００年１月２７日）には、２つのホールセンサが、これらセンサが接線方向の磁場を検出するよう磁場源の周囲に設けられた構造が記載されている。さらに、これらセンサは、測定された信号が９０°の固定された位相ずれを備えるよう配置されている。
【００１２】
ここでの欠点は、ホールセンサの取付時に位置精度不良によって位相ずれが変化し得ることである。この誤差は、補償されない。さらに、この構造は、別々のケーシングにおける２つの線形なホールセンサを必要とする。
【００１３】
特許文献４（ＺＦ  Ｌｅｎｋｓｙｓｔｅｍｅ、２００８年７月３日）には、２つのホールセンサが、２極に磁化された磁場源の周囲において、これらセンサが径方向の磁場を検出するよう設けられた構造が記載されている。これらセンサは、これらが９０°固定された位相ずれを備えるよう配置されている。
【００１４】
ここでの欠点は、ホールセンサの取付時に位置精度不良によって位相ずれが変化し得ることである。この誤差は、補償されない。さらに、この構造は、別々のケーシングにおける２つの線形なホールセンサを必要とする。
【００１５】
９０°の位相ずれを得るためには、センサが磁場源の１／４回転の距離に正確に位置させることが必要であり、このことは、比較的大きな空間を必然的に必要とするものである。
【００１６】
特許文献５（Ｔｉｍｋｅｎ  Ｃｏｒｐ．、２００８年１１月２７日）には、線形に移動する物体又は回転する物体の絶対位置が多極の磁石を用いて特定される構造が記載されている。さらに、複数の直列に位置するホールセンサの群が、これにより正弦信号及び余弦信号が生じるよう相互に接続される。センサ群の長さに対する異なる極長さにより生じる信号の位相の差異は、増幅調整によって補償されることができる。この方法における欠点は、絶対位置が多極の磁場源の極の対の内部においてのみ検出可能であることにある。この方法では、３６０°の完全な回転にわたる直接的かつ絶対的な位置特定は不可能である。
【００１７】
特許文献６（Ｍｏｖｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｉｇｉｅｓ、２０１０年８月５日）においては、センサが径方向及び接線方向の磁場を検出することで磁場源の周囲における絶対位置が検出される。そして、必然的に互いに９０°位相がずれたこれら両信号に基づき、絶対的な角度位置が算出される。
【００１８】
径方向及び接線方向の磁場を測定することで、特殊なセンサタイプが必要となる（強磁性の磁場集中器、メレキシス社、Ｔｒｉａｘｉｓ（登録商標）参照）。これらセンサは、感度に起因して、２つの軸（ｘ及びｙ、あるいは径方向及び接線方向の場）における磁場において外部の干渉磁場に対して過敏である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】独国特許出願公開第６９８１６７５５号明細書
【特許文献２】国際公開第２００９／０８８７６７号明細書
【特許文献３】国際公開第２０００／０４３３９号明細書
【特許文献４】国際公開第２００８／０７７８６１号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００８／０２９０８５９号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１０／０１９４３８５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明の目的とするところは、信頼性が高く、確実に動作する、移動する要素の絶対的な位置特定のための方法を提供することにある。
【００２１】
また、本発明の他の目的は、本発明による方法を実行する装置を提供することでもある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的は、本発明に基づき、方法としての請求項１及び装置としての請求項７の特徴により、達成される。各従属請求項は、特別な実施形態に該当する。
【００２３】
本発明は、磁場感知式の２つのセンサに対して相対的に移動可能な要素の絶対的な位置を特定する方法であって、前記要素には磁場源が固定され、その磁気的特性が、第１のセンサ信号が磁場感知式の第１のセンサにより測定され、かつ、第２のセンサ信号が磁場感知式の第２のセンサにより測定されることで、磁場感知式の前記センサにより検出され、前記第１のセンサ信号及び前記第２のセンサ信号が磁場の成分を表すとともに、これらセンサ信号が０°＜φ＜１８０°又は１８０°＜φ＜３６０°の範囲の位相ずれφを有している、前記方法に関するものであり、
−  ゲインがあらかじめ設定可能な信号レベル変化を前記各センサ信号の最大値及び最小値で除することによって特定されること、
−  オフセット値が、前記センサ信号の各ゼロ点付近において前記センサ信号の最小値及び最大値に基づいて特定されること、
−  前記オフセット値を前記センサ信号から減算し、前記ゲインで規格化することにより、規格化されたセンサ信号が算出され、このとき、最小値及び最大値の特定が、前記両センサの前記センサ信号の同時の検出時に総移動にわたる前記要素及びこれに固定された前記磁場源の相対移動によってなされること、
−  規格化された前記センサ信号により合計信号及び差異信号が形成されること、
−  前記合計信号及び前記差異信号がここでもゲインの特定後に規格化され、このとき、最小値及び最大値の特定が、同時の前記合計信号及び前記差異信号の測定時並びに前記合計信号及び前記差異信号の最小値及び最大値の評価時に、総移動にわたる前記要素及びこれに固定された前記磁場源の相対移動によってなされること、及び
−  規格化された前記合計信号及び規格化された前記差異信号により、前記磁場源の絶対的な位置が算出されること
を行うものである。
【００２４】
また、方法の一実施形態においては、磁場の前記成分が径方向又は垂直方向の成分であるものとなっている。
【００２５】
また、方法の一実施形態においては、移動可能な前記要素が、回転可能又は直進運動的に支持されている。
【００２６】
また、方法の一実施形態においては、磁場源の絶対的な回転位置が、規格化された前記合計信号と規格化された前記差異信号の比率のアークタンジェントの形成により算出されるようになっている。
【００２７】
また、方法の一実施形態においては、前記磁場源の絶対的な回転位置が、座標変換のアルゴリズム、好ましくはＣＯＲＤＩＣアルゴリズムによって算出されるようになっている。
【００２８】
また、方法の一実施形態においては、前記センサ信号がノイズよりも大きいものとなっている。
【００２９】
本発明は、更に、相対的に移動する要素の非接触の検出のための装置であって、前記要素が移動する当該要素に固定された磁場源を備えている、前記装置に関するものであり、１つの平面に位置しつつ移動方向へ空間的にずらされた磁場感知式の２つのセンサが前記磁場源から離間して配置されており、これらセンサの間の間隔が、生じるセンサ信号の位相ずれが１８０°及び３６０°とならないよう選択されている。
【００３０】
また、装置の一実施形態においては、前記磁場源が多極に磁化されたディスク磁石又はｐｐ極の対を有するリング磁石を備え、前記磁場源は、前記極の対の数量により分割された、絶対的に測定可能な３６０°の回転位置範囲を可能とするものとなっている。
【００３１】
また、装置の一実施形態においては、前記磁場源が、２極の対向して磁化されたディスク磁石を備えている。
【００３２】
また、装置の一実施形態においては、移動可能な前記要素が、回転可能に支持された要素又は直進的に移動する要素として構成されている。
【００３３】
また、装置の一実施形態においては、前記センサが共通して１つのセンサチップに統合されている。
【００３４】
また、装置の一実施形態においては、前記センサチップがアナログ／デジタル変換器を含んでおり、該アナログ／デジタル変換器が、入力側で前記センサの出力部に接続され、出力側でデジタルの演算ユニットに接続されている。
【００３５】
また、装置の一実施形態においては、前記デジタルの演算ユニットが、オフセット及び増幅を記録するための記憶装置を備えている。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、信頼性が高く、確実に動作する、移動する要素の絶対的な位置特定のための方法及び該方法を実行する装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】一実施形態を示す図である。
【図２】図１に記載された実施形態の平面図である。
【図３】適当な磁場源の異なる実施形態を示す図であり、対向しつつ２極に磁化された、３６０°にわたって絶対的な角度位置の特定を可能とするディスク磁石５あるいはリング磁石８を示すものである。
【図４】適当な磁場源の異なる実施形態を示す図であり、対向しつつ２極に磁化された、３６０°にわたって絶対的な角度位置の特定を可能とするディスク磁石５あるいはリング磁石８を示すものである。
【図５】適当な磁場源の異なる実施形態を示す図であり、多極に磁化されたディスク磁石７あるいはリング磁石９を示すものである。
【図６】適当な磁場源の異なる実施形態を示す図であり、多極に磁化されたディスク磁石７あるいはリング磁石９を示すものである。
【図７】信号処理のアナログのブロック回路図を示す図である。
【図８】信号処理のデジタルのブロック回路図を示す図である。
【図９】信号経過を示す図であり、ブロック１００におけるアナログの信号処理経過を示すものである。
【図１０】信号経過を示す図であり、ブロック２００におけるデジタルの信号処理経過を示すものである。
【図１１】信号経過を示す図である。
【図１２】信号経過を示す図である。
【図１３】信号経過を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３９】
図９及び図１０にはブロック１００におけるアナログの信号処理経過が示されており、ブロック２００にはデジタルの信号処理経過が示されている。
【００４０】
図９に示すような実施例においては、ホールセンサ１，２の測定信号が３０°の位相合わせを有しており、すでに増幅され、かつ、位置決め精度並びにオフセット電圧及び異なる信号レベルを有するプロセス技術的な許容差に基づいて影響されるものと理解される。
【００４１】
第１のステップにおいては、センサ信号１０１，１０２のオフセット電圧が減算され、信号レベルが規格化された信号レベル変動（例えば２Ｖ-ｓｓ）に適合される。規格化された信号レベルは信号１０７，１０８として利用でき、これが図１０に示されている。
【００４２】
オフセット１、オフセット２、ゲイン１及びゲイン２についての必要なトリム値を算出するためには、センサ信号１０１，１０２の最小値及び最大値の検出で十分である。このことは、センサ信号１０１，１０２の最小値及び最大値の検出と同時に磁場源を単純に回転させることでなされる。
【００４３】
そして、これら最小値及び最大値から、トリムに必要な値が以下のように算出され得る：
【００４４】
【数１】
0005613839.tif 000002
【００４５】
【数２】
0005613839.tif 000003
【００４６】
【数３】
0005613839.tif 000004
【００４７】
【数４】
0005613839.tif 000005
【００４８】
ここで、
Ｈ１ｍａｘ，ｍｉｎ＝センサ信号１  １０１の最大値あるいは最小値であり、
Ｈ２ｍａｘ，ｍｉｎ＝センサ信号２  １０２の最大値あるいは最小値
である。
【００４９】
次のステップにおいて、これら規格化された信号から合計１０９及び差異１１０が形成される。図１１には、これらの信号が示されている。
【００５０】
差異信号に対する合計信号の信号レベル変動の割合は、入力信号１０１，１０２の位相合わせφに依存する。しかし、この差異信号に対する合計信号の位相合わせφは、常に９０°となっている。
【００５１】
１つの例外は位相合わせφ＝３６０°＝０°及びφ＝１８０°の特殊な場合を形成し、これにおいては、φ＝１８０°で合計信号が０となり、φ＝３６０°＝０°で差異信号が０となるため、回転位置の決定が不可能である。
【００５２】
図１３には、この関係が具象的に示されている。ｘ軸は入力信号１０１，１０２の位相比率を示しているとともに、ｙ軸は差異信号に対する合計信号のピーク値の増幅比率を示している。合計信号のピーク値の数学的関係は、位相合わせに対する
【００５３】
【数５】
0005613839.tif 000006
によって、
０°＜φ＜１８０°に対して
【００５４】
【数６】
0005613839.tif 000007
１８０°＜φ＜３６０°に対して
【００５５】
【数７】
0005613839.tif 000008
から算出される。
【００５６】
更なるステップにおいて、合計信号１０９及び差異信号１１０がここでも例えば２ＶＳＳであるあらかじめ設定された値へ規格化される。
【００５７】
ゲイン３及びゲイン４に対する必要なトリム値を算出するためには、合計信号及び差異信号の最小値及び最大値の検出で十分である。このことは、合計信号及び差異信号の最小値及び最大値の検出と同時に磁場源５を全周期にわたって単純に回転させることでなされる。
【００５８】
そして、これら最小値及び最大値から、トリムに必要な値が以下のように算出され得る：
【００５９】
【数８】
0005613839.tif 000009
【００６０】
【数９】
0005613839.tif 000010
【００６１】
純粋なサインカーブに対応する規格化されたセンサ信号１０７，１０８を有し、もはやオフセット電圧がないものと仮定すれば、合計及び差異の形成によって、同様に追加的なオフセットが生じない。このことは、合計信号及び差異信号の最小値及び最大値によってチェックされ、かつ、場合によっては補正もなされる：
【００６２】
【数１０】
0005613839.tif 000011
【００６３】
【数１１】
0005613839.tif 000012
【００６４】
したがって、合計信号１１３及び差異信号１１４の規格化された信号は、正確に９０°位相がずれつつ同様の信号レベル変動を有する２つの信号を生じさせる。そして、これら信号は、回転位置の算出に直接利用される。
【００６５】
以下では、規格化された合計信号１１３がＶｓｉｎで、規格化された差異信号１１４がＶｃｏｓで記載される。
Ｖｓｉｎ＝ゲイン３＊［ゲイン１＊（Ｈ１−オフセット１）＋ゲイン２＊（Ｈ２−オフセット２）］
Ｖｃｏｓ＝ゲイン４＊［ゲイン１＊（Ｈ１−オフセット１）＋ゲイン２＊（Ｈ２−オフセット２）］
ここで、
Ｈ１＝ホールセンサ１  １０１のセンサ信号
Ｈ２＝ホールセンサ２  １０２のセンサ信号
オフセット１＝ホールセンサ１  １０３のオフセット信号
オフセット２＝ホールセンサ２  １０４のオフセット信号
ゲイン１＝センサ信号Ｈ１  １０５の増幅
ゲイン２＝センサ信号Ｈ２  １０６の増幅
ゲイン３＝合計信号１１１の増幅
ゲイン４＝差異信号１１２の増幅
である。
【００６６】
入力信号Ｖｓｉｎ１１３及びＶｃｏｓ１１４に基づいて、磁場源の絶対的な回転位置Ｗ  ２０２を、アークタンジェント関数
【００６７】
【数１２】
0005613839.tif 000013
又は例えばデジタルのＣＯＲＤＩＣアルゴリズムのような座標変換の他の適当な座標変換手段を用いて検出することが可能である。
【００６８】
座標変換の値Ｂ  ２０３は、全ての回転位置に対して一定となり、
【００６９】
【数１３】
0005613839.tif 000014
となる。
【００７０】
図１２には、規格化された合計信号１１３＝Ｖｓｉｎ及び規格化された差異信号１１４＝Ｖｃｏｓが示されている。
【００７１】
さらに、第２の縦軸においては、Ｖｓｉｎ及びＶｃｏｓから算出された、＋／−１８０°の目盛りにおける絶対的な回転位置２０２が示されている。
【００７２】
多くの応用において、算出された回転位置を回転可能な要素４の所定の機械的な位置、例えば回転式アクチュエータのゼロ位置と合致させるのが好ましい。このことを容易にするために、任意の回転位置をゼロ−基準値２０４の減算によってゼロに設定することができる。
【００７３】
さらに、示された回転位置の達成された精度は、線形化回路によって任意に高められ得る。線形化の通常の形態は、算出された回転位置を使用者によって定義された基準点に適合させるよう試みる、表又は数学的な補正関数である。
【００７４】
以下においては、算出され、かつ、線形化された回転位置Ｗ＿Ｌを、アナログの信号形態（波形）２０７又はデジタルの信号形態（波形）２０８に変換することにより使用することが可能である。
【００７５】
１つの好ましい実施形態においては、図８に示すように、信号処理がデジタルパスにおいてなされる。ホールセンサ１，２から発出される信号１０１，１０２はアナログ−デジタル変換器２０１／１によって直接デジタルの信号形態（波形）に変換され、図７においてブロック１００で記載された信号処理ステップは、デジタルの演算ユニットにおいて実行される。このために必要な、増幅、オフセット、ゼロ点及び線形化のためのパラメータをデジタルの記憶装置にメモリすることが可能である。
【００７６】
磁場源の垂直方向の構成要素が評価されるべき場合には、ホールセンサは、磁場源の下方に配置される。
【００７７】
本発明によれば、回転可能な物体の絶対的な角度位置を検出することができ、このとき、両ホールセンサは、共通の基板に統合されているとともに、回転可能な物体に取り付け可能な磁場源の径方向又は垂直方向の磁場をその周囲において測定し、評価する。ホールセンサの信号は、離れた領域における任意の位相ずれ及び信号レベル変動を有し得る。２極の磁場源を用いる場合には、絶対的な角度位置を３６０°の全回転にわたって直接的に測定可能である。また、多極の磁場源を用いる場合には、極の対の内部において絶対的な角度位置を直接的に測定可能である。それゆえ、絶対的な位置特定を３６０°の全回転にわたって直接的に測定可能である。
【００７８】
また、この構造によれば、取付精度不良によって生じる両ホールセンサの位相ずれ、オフセット及び信号レベル変動に関する信号変化基準動作によって検出されて補正されるため、センサの磁場源に関する調整に対する広い許容差範囲が得られる。さらに、磁場源が測定すべき角度範囲にわたって移動し、このとき、最大値及び最小値のような重要な信号点が測定される。この信号点により、増幅ずれ、オフセットずれ及び位相ずれに影響される両センサ信号に基づいて、同様の信号レベルを有しつつオフセットを有さない正確に９０°位相のずれた２つの信号を算出することができる補正パラメータが算出される。つづいて、これら両信号はデジタルの信号形態に変換され、デジタルパスにおいて回転可能な物体の絶対的な回転位置が算出される。合計及び差異の形成による信号の評価の手法により、特に極の範囲で、９０°あるいは２７０°の角度位置の領域において外部磁場に対する明確な耐干渉性が得られる。
【００７９】
本発明の利点は、とりわけ自動車産業のセンサにおいて動作する物体の絶対的な回転角度位置の非接触による特定、産業オートメーション、医用技術の装置及び消費財産業におけるその頑強性及び長寿命に基づくその適用性にある。
【００８０】
本発明によれば、センサ及び評価回路を１つの基板に統合することができるとともに、半導体産業の標準プロセス手法により安価、すなわちできる限り少ない面において製造することが可能である。
【００８１】
本発明の好ましい実施形態においては２つのホールセンサによって径方向の磁場のみすなわち１つの軸における磁場のみが検出されて評価されるため、この構造は、外部の干渉磁場からの影響をより受けにくい。干渉抑制の他の改良は、両センサ信号の微分評価により達成される。これにより、極の範囲、９０°あるいは２７０°の角度位置の領域において、外部磁場に対する明確な耐干渉性が達成される。さらに、本発明の利点は、０°＜φ＜１８０°又は１８０°＜φ＜３６０°の範囲において位相ずれの補正が可能であることである。
【００８２】
本発明の利点は、更に、２つのホールセンサを１つのケーシングに統合可能であることにもある。
【００８３】
本発明を複数の例及び図に基づいて詳細に説明したが、この説明は、本発明を限定するものではない。当業者にとって、本発明の特許請求の範囲を逸脱しない限り変更及び変化させることが可能である。特に、本発明は、ここに示す異なる実施形態の特徴の各組合せを有する複数の実施形態を含むものである。
【符号の説明】
【００８４】
１              第１の磁場検出式のホールセンサ
２              第２の磁場検出式のホールセンサ
４              回転可能な要素
５              磁場源
７              多極に磁化されたディスク磁石
８              ２極に対向して磁化されたリング磁石
９              多極に磁化されたリング磁石
１０            直線式に支持された要素
１０１          第１のセンサ信号
１０２          第２のセンサ信号
１０３          第１のオフセット
１０４          第２のオフセット
１０５          第１の増幅
１０６          第２の増幅
１０７          第１の規格化された信号
１０８          第２の規格化された信号
１０９          合計信号
１１０          差異信号
１１３          規格化された合計信号
１１４          規格化された差異信号
２０２          絶対回転位置
２０３          座標変換の値Ｂ
２０７          アナログ信号成形（波形）
２０８          デジタル信号成形（波形）
１００          アナログの信号処理ブロック
２００          デジタルの信号処理ブロック
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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