(57)【要約】  物体、特に車輪の直線及び／又は回転運動の本質安全検出用装置であって、磁気エンコーダ（５、２５）及びセンサ（２６）を備え、磁気エンコーダ（５、２５）が物体、特に車輪とともに移動及び／又は回転するとともに、センサ（２６）の少なくとも２個のセンサ素子（Ｓ１、Ｓ２）に磁気空隙を介して磁気的に連結されることにより、特に請求項１に記載される方法を実施し、ここでセンサ（２６）が有する少なくとも２本の互いに別個の信号経路（Ｓ１、ｆ１；Ｓ２、ｆ２）はいずれもセンサ素子（Ｓ１、Ｓ２）の少なくとも１個を、及びいずれも信号調整段（２８、２９）を備え、少なくとも１本の一次計測信号経路（Ｓ１、ｆ１）が存在するとともに、通常動作中のその少なくとも１つの出力信号がエンコーダの移動の基本周波数を表す、及び／又は通常動作中のその少なくとも１つの出力信号の時間プロファイルがパターンを有し、時間的な前記パターンの発生が実質的にセンサ（２６）と前記センサにより検出されるエンコーダ（５、２５）の磁極対との間の基本相対速度に相当するような方法で構築されるとともに、少なくとも１本の観測信号経路（Ｓ２、ｆ２）が存在するとともに、その少なくとも１つの出力信号がエンコーダの移動の２倍周波数を表す、及び／又は通常動作中のその少なくとも１つの出力信号の時間プロファイルがパターンを有し、時間的な前記パターンの発生がセンサ（２６）と前記センサにより検出されるエンコーダ（５、２５）の磁極対との間の相対速度の２倍に実質的に相当するような方法で構築される。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体、特に車輪の直線及び／又は回転運動の検出用装置の本質的安全を向上させる方法であって、前記装置が磁気エンコーダ（５、２５）及びセンサ（２６）を備えるとともに前記センサ（２６）が前記磁気エンコーダ（５、２５）に磁気的に連結される少なくとも２個のセンサ素子（Ｓ１、Ｓ２）を有する、方法において、
各々が前記センサ素子（Ｓ１、Ｓ２）の少なくとも１個を備える、少なくとも２個の互いに別個の信号経路（Ｓ１、ｆ１；Ｓ２、ｆ２）の信号が互いに比較され、通常動作中のその少なくとも１つの出力信号の時間プロファイルがパターンを有し、時間的な前記パターンの発生が前記センサと前記センサにより検出される前記エンコーダの磁極対との間の基本相対速度に実質的に相当する、及び／又は通常動作中のその１つ又は複数の出力信号が基本車輪回転速度を表すような方法で構築される少なくとも１本の一次計測信号経路（Ｓ１、ｆ１）が存在するとともに、その少なくとも１つの出力信号の時間プロファイルがパターンを有し、時間的な前記パターンの発生が前記センサと前記センサにより検出される前記エンコーダの磁極対との間の相対速度の２倍に実質的に相当する、及び／又はその１つ又は複数の出力信号が車輪回転速度の２倍を表すような方法で構築される少なくとも１本の観測信号経路（Ｓ２、ｆ２）が存在し、比較結果が電子制御ユニット（ＥＣＵ）に送信されることを特徴とする、方法。
【請求項２】
物体、特に車輪の直線及び／又は回転運動の本質安全検出用装置であって、磁気エンコーダ（５、２５）及びセンサ（２６）を備え、前記磁気エンコーダ（５、２５）が前記物体、特に前記車輪とともに移動及び／又は回転するとともに、前記センサ（２６）の少なくとも２個のセンサ素子（Ｓ１、Ｓ２）に磁気空隙を介して磁気的に連結されることにより、特に請求項１に記載の方法を実施する、装置において、
前記センサ（２６）が有する少なくとも２個の互いに別個の信号経路（Ｓ１、ｆ１；Ｓ２、ｆ２）がいずれの場合も前記センサ素子（Ｓ１、Ｓ２）の少なくとも１個及びいずれの場合も信号調整段（２８、２９）を備え、少なくとも１本の一次計測信号経路（Ｓ１、ｆ１）が存在するとともに、通常動作中のその少なくとも１つの出力信号が前記エンコーダの移動の基本周波数を表す、及び／又は通常動作中のその少なくとも１つの出力信号の時間プロファイルがパターンを有し、時間的な前記パターンの発生が前記センサ（２６）と前記センサにより検出される前記エンコーダ（５、２５）の磁極対との間の基本相対速度に実質的に相当するような方法で構築され、及び少なくとも１本の観測信号経路（Ｓ２、ｆ２）が存在するとともにその少なくとも１つの出力信号が前記エンコーダの移動の２倍周波数を表す、及び／又は通常動作中のその少なくとも１つの出力信号の時間プロファイルがパターンを有し、時間的な前記パターンの発生が前記センサ（２６）と前記センサにより検出される前記エンコーダ（５、２５）の磁極対との間の相対速度の２倍に実質的に相当するような方法で構築されることを特徴とする、装置。
【請求項３】
前記少なくとも１本の一次計測信号経路（Ｓ１、ｆ１）、及び前記少なくとも１本の観測信号経路（Ｓ２、ｆ２）の出力信号が互いにコンパレータ（３０）において比較され、比較結果が前記電子制御ユニット（ＥＣＵ）（２７）に送信されることを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記少なくとも１個のセンサ素子、特に前記少なくとも１本の一次計測信号経路（Ｓ１、ｆ１）の前記センサ素子（Ｓ１）の前記少なくとも１つの出力信号が、前記エンコーダの移動の周波数に関する情報と同時に、追加情報項目（ＺＩ１）、特に回転方向及び／又は空隙サイズに関する情報を提供することを特徴とする、請求項２又は３に記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１本の一次計測信号経路（Ｓ１、ｆ１）及び前記少なくとも１本の観測信号経路（Ｓ２、ｆ２）の前記出力信号が前記コンパレータ（３０）において連続的に又は規定の時点で互いに比較され、前記コンパレータ（３０）が、特に、前記一次計測信号経路及び前記観測信号経路の前記出力信号により表される周波数が実質的に一致する場合、前記一次計測信号経路（Ｓ１、ｆ１）の誤機能が特定されるように設計されることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
好適な信号によって、前記一次計測信号経路（Ｓ１、ｆ１）の機能状態に関する情報の項目が、特に前記一次計測信号経路の前記出力信号と共に、前記電子制御ユニット（ＥＣＵ）（２７）に送信されることを特徴とする、請求項２〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
特に追加的な、例えば、前記少なくとも１本の一次計測信号経路及び前記少なくとも１本の観測信号経路の前記少なくとも１つの出力信号の、振幅などの他の信号パラメータが、コンパレータにおいて比較されるとともに評価されることを特徴とする、請求項２〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
信号調整及び処理用前記素子（２８、２９、３０、３１、Ｍ、１１）が電子回路、特に少なくとも１個の集積回路の一部として構築されることを特徴とする、請求項２〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記磁気エンコーダ（５、２５）が、特に、交互のＮ−Ｓ磁極を備える、永久磁化されたエンコーダトラックを有し、前記センサ素子（Ｓ１、Ｓ２）が１つの磁気抵抗効果、特に異方性磁気抵抗効果を利用するとともに特にパーマロイから構成されるストリップ線路の組み合わせとして形成され、特に、前記ストリップ線路がこの場合前記センサ素子の領域に面的に存在することを特徴とする、請求項２〜８のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１０】
前記センサ素子（１４、Ｓ１、Ｓ２）の平面が前記エンコーダトラック（１３）の平面（ＸＹ平面）と実質的に並行に配置されることを特徴とする、請求項２〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１本の一次計測信号経路内の前記センサ素子（Ｓ１）がハーフブリッジ又はフルブリッジ型組み合わせのストリップ線路であり、前記ストリップ線路は、特にいずれの場合も、それらがバーバーポールを有さない場合、前記エンコーダの移動方向（Ｙ軸）に対し実質的に＋４５°又は−４５°の角度で、特に前記エンコーダの移動方向（Ｙ軸）に関して対応する配向に鏡映される様式で配向されるが、しかしながら、又はそれらにバーバーポールが提供される場合、前記エンコーダの移動方向（Ｙ軸）と実質的に垂直又は平行に配向される、そのいずれかであることを特徴とする、請求項２〜１０のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１本の観測信号経路における前記センサ素子（Ｓ２）がハーフブリッジ又はフルブリッジ型組み合わせのストリップ線路であり、前記ストリップ線路は、特にいずれの場合も、それらがバーバーポールを有さない場合、前記エンコーダの移動方向（Ｙ軸）と実質的に平行又は垂直に配向されるが、しかしながら、又はそれらにバーバーポールが提供される場合、前記エンコーダの移動方向（Ｙ軸）に対し実質的に＋４５°又は−４５°の角度で、特に前記エンコーダの移動方向（Ｙ軸）に関して対応する配向に鏡映される様式で配向される、そのいずれかであることを特徴とする、請求項２〜１１のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１３】
前記センサ素子（Ｓ１、Ｓ２）の１個又は複数個、特に全てに永久磁石及び／又はコイルが提供されバイアス磁界が形成されることを特徴とする、請求項２〜１２のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１４】
前記異なる信号経路の前記センサ素子（Ｓ１、Ｓ２）が、特に信号調整及び処理用前記素子（２８、２９、３０、３１、Ｍ、１１）を追加的に伴い、共通のチップに集積されることを特徴とする、請求項２〜１３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１５】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法及び／又は装置の、自動車における、特に少なくとも１個の車輪回転速度センサシステムにおける使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に従う、回転速度検出用及び／又は物体、特に車輪の直線及び／又は回転運動の本質安全検出用装置の本質的安全を向上させる方法、請求項２の前段に従う、本質安全回転速度検出用及び／又は物体、特に車輪の直線及び／又は回転運動の本質安全検出用装置、及び自動車における該方法及び／又は該装置の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
車輪とともに回転する磁気エンコーダ、及び少なくとも１個の磁場感受性センサを有するセンサ装置によって車輪の回転速度を検出することは公知であり、磁気エンコーダは磁気空隙を介して磁場感受性センサに磁気的に連結される。
【０００３】
センサ、特にアクティブセンサは磁気抵抗効果に基づき、そのロバスト性及び優れた信号品質から、業界内、及び特に自動車業界内で多く使用される。さらに、これらの優れた信号特性は、例えば、センサの設置時又は取り付け時に、エンコーダトラックとセンサ、特にそのセンサ素子との間の特定の相対位置の公差に適合することにより保証される。例として、横方向の相対オフセット及び過剰に大きく近接した状況（過剰に小さい空隙長さ又はエンコーダ磁界強度の過剰に強い横成分）の結果として前記公差が適合されない場合、許容され得ない形で一時的又は永久的にセンサ出力信号を変化させる信号外乱が起こり得る。ひいては出力信号のプロファイルがそれ以上エンコーダトラックの磁極対の動作プロファイルと正確に一致せず、むしろそこでは典型的に散発的又は永久的な周波数多重化及び／又は周波数変動、特に、例えば自動車の車輪回転速度センサの場合にもまた起こり得る、周波数２倍化が起こる。かかる外乱的な周波数２倍化又は周波数多重化を回避するため、好適な最終受入試験が行われる。動作中にかかる現象に対し然るべく応答できるようにするため、通常は複雑な妥当性計算が行われる。これらの誤差はまた、さらなる信号処理の過程でも明らかとなり得るとともに、増幅さえされ得る。
【０００４】
独国特許出願公開第１９９０６９３７Ａ１号明細書が提示する回転速度センサは、エンコーダの角ピッチが回転速度センサの角分解能より粗く、及び該回転速度センサが有する２個の磁界センサが互いに別個に配置され、及び互いに対し位相オフセットである２つの測定信号を生成し、及び出力信号が測定信号と比べて増加した周波数を有するように組み合わされることにより必要な測定分解能が達成される。かかる回転速度センサは主として分解能を改善する働きをするが、しかしながら、前記回転速度センサの本質的安全に関する改善は何ら実現されない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、回転速度検出用及び／又は物体、特に車輪の直線及び／又は回転運動の本質安全検出用装置の本質的安全を向上させる方法、及び対応する装置を提示することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本目的は請求項１に従う方法及び請求項２に従う装置によって本発明に従い実現される。
【０００７】
本発明は、車輪回転速度検出用装置及び／又は車輪又は他の何らかの、特に回転体の運動の検出用装置の本質的安全を向上させるという構想に基づく。この場合、本発明に係る装置は磁気エンコーダ及び少なくとも２個のセンサ素子を有するセンサを有し、磁気エンコーダは物体、特に車輪とともに移動及び／又は回転するとともに、センサの少なくとも２個のセンサ素子に磁気空隙を介して磁気的に連結される。さらに、センサは少なくとも２本の、特に互いに別個の信号経路を有し、それらはいずれもセンサ素子の少なくとも１個を、及びいずれも信号調整段を備える。この場合、少なくとも１本の一次計測信号経路が存在するとともにその少なくとも１つの出力信号、特にその少なくとも１つの出力信号の時間プロファイルが、通常動作中のエンコーダの磁極対の移動の基本周波数を表し、前記動作が少なくとも１個のセンサ素子により検出されるか、及び／又は通常動作中のその少なくとも１つの出力信号の時間プロファイルがパターンを有し、時間的な前記パターンの発生が実質的にセンサと前記センサにより検出されるエンコーダの磁極対との間の基本相対速度に相当するか、及び／又はその１つ又は複数の出力信号が特に基本車輪回転速度の計測値を表すような方法で構築され、及び、この場合、加えて少なくとも１本の観測信号経路が存在するとともに、その少なくとも１つの出力信号、特にその少なくとも１つの出力信号の時間プロファイルが、エンコーダの磁極対の移動の２倍周波数を表し、前記移動が少なくとも１個のセンサ素子により検出されるか、及び／又は通常動作中のその少なくとも１つの出力信号の時間プロファイルがパターンを有し、時間的な前記パターンの発生がセンサと前記センサにより検出されるエンコーダの磁極対との間の相対速度の２倍に実質的に相当するか、及び／又はその１つ又は複数の出力信号が特に車輪回転速度の２倍の計測値を表すような方法で構築される。本発明に係る装置は、特に、通常動作を妨害する外乱の特定、及び特に好ましくはそれに対する応答に好適である。
【０００８】
前記外乱又は外乱作用としては、特にとりわけ好ましくは周波数多重化、及び特に周波数２倍化作用及び／又は好ましくは以下「フリッピング」と記載される作用が挙げられる。
【０００９】
本発明に係る装置は好ましくは、請求項１に従う方法を実行するために提供される。
【００１０】
本発明に従えば磁場感受性、特にアクティブ型のセンサが使用される。アクティブセンサは、特に自動車部門においては公知である。これは２線式の実施形態及び３線式の実施形態で存在する。例として、本実施形態は、制動系に一般的であるような２線式の実施形態に基づき記載される。しかしながら、本基本構想を普及している３線式の実施形態に対し、例えばモータ及び／又はギア機構適用において適用することもまた本発明の範囲内である。
【００１１】
センサ素子は、様々な磁気抵抗効果の１つ、特に異方性磁気抵抗効果又は巨大磁気抵抗効果に基づく磁場感受性センサ素子であると理解される。好ましくは、電子回路、特にセンサに組み込まれセンサ素子を形成する電子回路が、センサにより検出される磁界が変化する結果生じる抵抗変化を２つの異なる電流レベルに変換し、これは、出力信号それ自体又はより複雑な出力信号の一部として、一連の例えば歯の高さ及び歯間の間隙又はＮ極及びＳ極をマッピングする。特に好ましくは、本質安全回転速度検出用装置が少なくとも２個のセンサ素子を有し、この場合、装置との関連において異なるセンサ素子を組み合わせることが可能である。センサ素子は好ましくは、これらの磁気抵抗ストリップ線路の少なくとも部分的なブリッジ回路を備える。
【００１２】
磁気エンコーダは、特にインクリメンタル型の、磁気的にエンコードされる角度スケール及び／又は長さスケールを保持する機械要素であると理解される。永久磁石との組み合わせで可変の磁気空隙を作り出す、強磁性ギアホイール及び／又は歯付ラック又は鑽孔されたディスク及び／又は鑽孔されたロッドもまた、エンコーダとして働き得る。他方で、磁気的にエンコードされたパターンを伴うエンコーダトラックを有する磁気エンコーダがあり得、特に、かかるパターンは統合された一連の永久磁化Ｎ／Ｓ極領域であってもよく、これは、交互の順番で、実質的に直線状に伸張するか、又は閉じられて環を形成するエンコーダトラックを形成するとともに例えば車輪軸受シールに導入される。特に、磁気エンコーダは回転速度検出システム及び／又は回転速度検出用装置内でパルス伝送器として働く。
【００１３】
電子制御ユニット（ＥＣＵ）は好ましくは、自動車制御システム、特に、プログラム及びデータ通信をまとめて、特に分散方式で処理するマイクロコントローラのネットワークの電子制御ユニットであると理解される。あるいは電子制御ユニット（ＥＣＵ）は、特に好ましくはランプ駆動用の、特に単純な、評価ユニットであるか、又はあるいは特に好ましくは産業用マイクロプロセッサシステム及び／又は制御及び／又は調整用電子回路であることが好都合である。
【００１４】
通常動作は、その間、有意な外乱変数がエンコーダの移動及び／又は回転の検出を妨害することがないとともに、結果的に、少なくとも１個のセンサ素子の少なくとも１つの出力信号において有意な外乱が起こらない、少なくとも１個のセンサ素子の動作を意味すると理解される。これは、特に、少なくとも１つの出力信号の周波数に対する外乱に関する。この場合、少なくとも１個のセンサ素子の少なくとも１つの出力信号の時間プロファイルはパターンを有し、通常動作から逸脱するこのような外乱動作における時間的な前記パターンの発生が、センサと前記センサにより検出されるエンコーダの磁極対との間の相対速度の倍数及び／又は変動する倍数、特に２倍に相当し、この場合、センサとセンサにより検出される磁極対との間の相対速度には相当しない前記パターンの前記発生が、いくらか顕著な程度まで、特に信号重畳として一時的及び／又は散発的に、及び／又は連続的に起こり得る。かかる外乱作用は例えば周波数変動、周波数多重化又は周波数２倍化と称される。これらの外乱は、「フリッピング」と称される作用に基づくか、及び／又はそのように称される。これは好ましくは、一方で、センサとエンコーダとの間の相対位置の結果生じる外乱を含む。従って、移動を検出するためのセンサ素子は、特に本発明に係るセンサ装置の一次計測信号経路において、磁気エンコーダ磁界の実質的に一方向成分のみが検出されるとともにエンコーダの移動情報がこの一方向成分における変化から得られるような方法で動作することが多い。この場合、少なくとも１個のセンサ素子は好ましくは、エンコーダトラックの表面と実質的に垂直に、その中心で配向され、及びセンサ素子の計測領域はそれと実質的に平行である。対照的に、角度測定は、磁気エンコーダ磁界の２方向成分が検出され、少なくとも１個のセンサ素子がエンコーダトラックの表面に対し実質的に垂直に配向されるような方法で行われることが多い。エンコーダトラックの表面と実質的に並行に配向されるセンサ素子もまた同等の挙動を呈するが、これはエンコーダトラックの表面の実質的に側方又は斜め側方に位置付けられる。この場合、少なくとも１個のセンサ素子の少なくとも１つの出力信号のプロファイルはエンコーダの移動の２倍周波数に相当し、これは特に本発明の意義の範囲内では外乱と見なされる。「フリッピング」と称される外乱はこの関連においてエンコーダの移動により変化する２つの磁界成分の上記の望ましくない検出の結果生じ、この場合回転ベクトルのこの検出もまた重畳として比例して起こり得るとともに、これは特定の程度における外乱と称される。他方で、「フリッピング」とも称される外乱は、少なくとも１個のセンサ素子の少なくとも１つのストリップ線路の内部磁化の配向が転換されるか、及び／又は突然及び／又は連続的に変化することの結果生じる。好ましくは、磁気抵抗センサ素子のストリップ線路は形状異方性の方向を有し、これはまたエネルギー的に最も好ましいとともに最も安定な内部磁化の方向でもある。内部磁化の成分の配向が形状異方性の方向に転換又は反転する場合、センサ素子の特性曲線は縦座標で鏡映され、これは、特に、出力信号に関する周波数２倍化作用を有する。内部磁化の配向のかかる転換（「フリッピング」）は好ましくは、支持又はバイアス磁石により印加される磁界が外部磁界により補償及び／又は反転される時に起こる。かかる作用を有する磁界の形状異方性の方向（ｘ方向）における成分は好ましくは、センサ装置外の外乱磁界の一部である。特に、「フリッピング」と称されるこれらの種々の作用は組み合わせで起こるため、外乱の原因は明確には判定され得ない。特に好ましくは、センサ素子の出力信号に周波数２倍化外乱が起こる任意の場合において「フリッピング」への言及がなされる。
【００１５】
少なくとも１本の一次計測信号経路及び少なくとも１本の観測信号経路の出力信号が、コンパレータ、特に、特に好ましくは周波数コンパレータ回路において比較されること、及び比較結果が電子制御ユニット（ＥＣＵ）に送信されることが好都合である。この方法により２つの信号経路の異なる信号プロファイルを特定すること及び作用を及ぼした外乱の存在を特定することが可能となる。特にとりわけ好ましくは、調整信号が直接ＥＣＵに送信されるとともにそこで比較され、及び比較が評価される。
【００１６】
好ましくは、特に追加的に、例えば、少なくとも１本の一次計測信号経路及び少なくとも１本の観測信号経路の少なくとも１つの出力信号の、振幅などの他の信号パラメータがコンパレータにおいて比較されるとともに特に好ましくは評価され、及び、特にとりわけ好ましくは、少なくとも１つの評価結果が電子制御ユニットＥＣＵに送信される。この場合、例として、観測信号経路のセンサ素子の２つのハーフブリッジ信号の振幅が比較されることによりセンサ素子のフルブリッジの読み取りポイントとエンコーダトラックの中心との間の相対位置に関する情報項目が得られる。
【００１７】
少なくとも１本の一次計測信号経路は、その出力信号が２倍周波数に相当するか、及び／又は通常動作中のその少なくとも１つの出力信号の時間プロファイルがパターンを有し、時間的な前記パターンの発生がセンサと前記センサにより検出されるエンコーダの磁極対との間の相対速度の２倍に実質的に相当する状況が排除されないような方法で構築及び／又は配置されることが好ましい。これにより少なくとも１本の一次計測信号経路は、それが通常高い計測精度を供するように設計され得る。
【００１８】
好ましくは、少なくとも１本の観測信号経路は、その出力信号が、空隙における磁気的条件とは無関係に、特にまたエンコーダトラックに対する少なくとも１本の観測信号経路の少なくとも１個のセンサ素子の位置とも無関係に、２倍周波数を表すか、及び／又は通常動作中のその少なくとも１つの出力信号の時間プロファイルがパターンを有し、時間的な前記パターンの発生が、空隙における磁気的条件とは無関係に、特にまたエンコーダトラックに対する少なくとも１本の観測信号経路の少なくとも１個のセンサ素子の位置とも無関係に、センサと前記センサにより検出されるエンコーダの磁極対との間の相対速度の２倍に実質的に相当するような方法で構築及び／又は配置される。
【００１９】
この構成によって、少なくとも１本の観測信号経路は２倍周波数の信号を確実に出力するため、少なくとも１本の一次計測信号経路の望ましくない周波数２倍化が常に特定され得る。
【００２０】
少なくとも１個のセンサ素子、特に少なくとも１本の一次計測信号経路のセンサ素子の少なくとも１つの出力信号が、特に、センサとエンコーダとの間の相対速度に比例する、周波数に関する情報と同時に、追加情報項目、特に移動方向及び／又は空隙サイズに関する情報を提供することが好都合である。これらの追加情報項目は装置の使用スペクトルを増加させる、又は装置をそれぞれの使用に対し自在に適合させるとともに特に信号送信に関する追加機能を組み込む可能性を供する。
【００２１】
好ましくは、少なくとも１本の一次計測信号経路及び少なくとも１本の観測信号経路の出力信号はコンパレータにおいて、連続的に、及び／又は種々の時点において、互いに比較され、該コンパレータは、特に、一次計測信号経路及び観測信号経路の出力信号により表される周波数であって、前記周波数が特にセンサとエンコーダとの間の相対速度に比例するか、及び／又はパターンの時間プロファイルがエンコーダの移動を表す周波数が実質的に一致する場合、誤った一次計測信号経路の機能が特定されるように設計される。
【００２２】
好ましくは、好適な信号によって、一次計測信号経路の機能状態についての情報の項目が、特に一次計測信号経路の出力信号と共に、電子制御ユニット（ＥＣＵ）に送信され、このため電子制御ユニットが然るべく応答できるとともに特に好ましくは装置のシャットダウンを実行する場合である。特にとりわけ好ましくは、これが安全関連要件を考慮に入れて行われることにより、誤信号及び／又は自動車の車輪回転速度センサにおけるエラーが危険運転状態に至り得ないようにされる。
【００２３】
信号調整及び処理用素子が電子回路として、特に少なくとも１個の集積回路の一部として構築されることが好都合である。これにより装置は比較的費用効果の高い方法で実現されることが可能となる。
【００２４】
磁気エンコーダが特に交互のＮ−Ｓ磁極を備える永久磁化されたエンコーダトラックを有すること、及びセンサ素子が磁気抵抗効果、特に好ましくは異方性磁気抵抗効果を利用するとともに特にパーマロイから構成されるストリップ線路の組み合わせとして形成されることが好ましい。エンコーダ及びセンサのこれらの実施形態は極めて信頼性が高いことが証明されている。さらに、これらは普及しているため、これらの製品は容易に入手可能であるとともに比較的費用効果が高い。
【００２５】
好ましくは、センサ素子の平面はエンコーダトラックの平面（ＸＹ平面）と実質的に並行に配置される。
【００２６】
少なくとも１本の一次計測信号経路におけるセンサ素子がハーフブリッジ又はフルブリッジ型組み合わせのストリップ線路であることが好都合であり、該ストリップ線路は、特にいずれの場合も、それらがバーバーポールを有さない場合、エンコーダの移動方向（Ｙ軸）に対し実質的に＋４５°又は−４５°の角度で、特にエンコーダの移動方向（Ｙ軸）に関して対応する配向に鏡映される様式でもまた配向されるが、しかしながら、又はそれらにバーバーポールが提供される場合、エンコーダの移動方向（Ｙ軸）と実質的に垂直又は平行に配向される、そのいずれかである。これにより、通常動作中のかかるセンサ素子がエンコーダの移動速度及び／又はそれらの出力信号の周波数に関する周波数を１：１の比でマッピングすることが実現される。特に、前記ストリップ線路は異方性磁気抵抗原理に従い機能する。ストリップ線路の配向に関する方向指示もまた±１５°の公差を伴い考慮され得るか、又は一次計測信号経路のストリップ線路の配向は上述される配向に対して±１５°の大きさだけ偏位でき、これは一方で製造及び設置公差、及び配向に関する意図的な変化も補償する。
【００２７】
好ましくは少なくとも１本の観測信号経路におけるセンサ素子がハーフブリッジ又はフルブリッジ型組み合わせのストリップ線路である場合であり、該ストリップ線路は、特にいずれの場合も、それらがバーバーポールを有さない場合、エンコーダの移動方向（Ｙ軸）と実質的に並行又は垂直に配向されるが、しかしながら、又はそれらにバーバーポールが提供される場合、エンコーダの移動方向（Ｙ軸）に対し実質的に＋４５°又は−４５°の角度で、特にエンコーダの移動方向（Ｙ軸）に関して対応する配向に鏡映される方法でもまた配向される、そのいずれかである。例として回転体について記載される、本装置及び／又は実施形態及びセンサ素子の配向によって、前記センサ素子の出力信号が常にエンコーダの２倍周波数に実質的に相当することが実現される。これにより、かかるセンサ素子がエンコーダの移動速度及び／又はそれらの出力信号の周波数に関する周波数を１：２の比で確実にマッピングすることが実現され、このため従って周波数２倍化はセンサ素子を通じて起こる。特に、前記ストリップ線路は異方性磁気抵抗原理に従い機能する。ストリップ線路の配向に関する方向指示もまた±１５°の公差を伴い考慮され得るか、又は観測信号経路のストリップ線路の配向は上述される配向に対し±１５°の大きさだけ偏位でき、これは一方で製造及び組立公差、及び配向に関する意図的な変化を補償する。少なくとも１本の観測信号経路は通常動作中及び通常動作外（外乱動作）の双方で、特にその少なくとも１つの出力信号の周波数に関して適正に機能する。
【００２８】
好ましくは、２本の異なる信号経路の少なくとも２個のセンサ素子は、一次計測信号経路の各センサ素子の各ストリップ線路における電流方向と各バイアス磁石の磁界方向（ｘ方向）との間の角度が、特に±１５°の公差を伴い、実質的に４５°＋ｎ＊９０°であるとともに、観測信号経路の各センサ素子の各ストリップ線路における電流方向と各バイアス磁石の磁界方向（ｘ方向）との間の角度が、特に±１５°の公差を伴い、実質的にｎ＊９０°であるように構築及び配置される。
【００２９】
バーバーポールを伴うストリップ線路を提供することにより規定角度に関する出力信号の線形化を実現することが好都合である。
【００３０】
少なくとも１個の支持磁石がエンコーダの移動方向と垂直に配置されるとともに特に少なくとも１本の一次計測信号経路及び少なくとも１本の観測信号経路の少なくとも１個のセンサ素子に対し作用することが好ましい。
【００３１】
好ましくは、センサ素子の１個又は複数個、特に全てに、永久磁石及び／又はコイルが提供される。従って内部の好ましい磁化方向がストリップ線路について事前定義され、このため同様に出力信号の特性曲線の線形化が実現され得るとともに支持磁界又はバイアス磁界が生成され、これは形状異方性の方向における内部磁化の磁界成分の配向の転換／反転に対するかかるセンサ素子の感度を比較的低くする。異なる信号経路のセンサ素子が、特に追加的に信号調整及び処理用素子を伴い、共通のチップに集積されることが好都合である。これにより費用が低減され得る。
【００３２】
さらには、本発明はまた、本発明に係る方法及び／又は本発明に係る装置の、自動車、特に少なくとも１個の車輪回転速度センサシステムにおける使用にも関する。
【００３３】
本発明に係る方法及び本発明に係る装置は、磁気エンコーダを有する物体の運動がセンサにより検出されるあらゆる分野において使用され得る。これは、直線運動の検出及び回転運動及び組み合わせ運動、例えばコンベヤベルトの運動の検出の双方に関する。好ましくは、オートメーション技術、特に工業用途、特に好ましくはロボット工学における本発明に係る方法の使用及び本発明に係る適用が提供される。この場合、これは回転速度検出用装置の、及び特にとりわけ好ましくは車輪回転速度検出用装置及び／又はシステムにおける本質的安全を向上させるうえで特に有利である。この場合、本発明に係る方法及び本発明に係る装置は、それらのセーフティクリティカル適用向けの設計から、特にとりわけ好ましくは、自動車における、特に自動車、オートバイ、トラック及びトレーラーの車輪回転速度検出システムにおける使用に好適である。
【００３４】
好ましくは、装置に包含される本発明に係るセンサは何れかの直接的なハードウェアの実施形態に基づき、この場合該実施形態は、特に集積回路として、１個又は複数のチップ上に配置され得る。さらに、本発明、特に本発明に係るセンサ、特に好ましくはセンサの一部はまたハードウェア構造にも関し、これはソフトウェアの使用により、回路の等価な機能モード及び／又は挙動モードがソフトウェア手段により生成及び／又はマッピングされるような方法で駆動及び／又は操作及び／又は接続される。この場合、本発明、特に本発明に係るセンサ、特に好ましくはセンサの一部はまた、特にとりわけ好ましくはソフトウェアにも関し、これは、回路、特に集積回路の、ＰＬＤ（プログラム可能論理回路）又はＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）などのそれに好適なハードウェア構造に対する上記の等価マッピングに好適である。
【００３５】
さらに好ましい実施形態が従属項及び図面の参照を伴う以下の例示的実施形態の説明から明らかとなる。
【００３６】
図においては、概略的及び例示的図示による。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
図１は、例として２種の公知の車輪回転速度検出用装置を示す。図１ａ）において、自動車制御システム（ＡＢＳ調整装置の電子制御装置）２のセンサ１及び電子制御ユニットＥＣＵ２は２線式線路３、４を介して互いに電気的に接続される。センサの動作には動作電圧ＶＢが必要とされ、前記動作電圧は端子Ｋ１、Ｋ２でＥＣＵにより供給される。従ってアクティブセンサ１にはエネルギーが２線式線路３、４を介して供給される。磁気エンコーダ５はその回転によってそれを包囲する磁界を変調し、前記磁界はセンサ１により検出される。この場合、センサ１はエンコーダ回転に依存する信号電流Ｉｓの振幅を変調し、このため車輪回転速度情報項目がコード化された形式でＥＣＵ２に送信され、ここで前記車輪回転速度情報項目は再びデコードされる。図１ｂ）は別のセンサ６を示し、これはＥＣＵ７に３線式線路８、９、１０を介して電気的に接続される。アクティブセンサ６もまたそのエネルギーをＥＣＵ７から引き出す。センサ６は線路９、１０の間に存在する電圧Ｖｓによって車輪回転速度情報項目をＥＣＵ７に送信する。
【００３８】
図２は、２線式インターフェースを伴う車輪回転速度アクティブセンサの２種の典型的な公知の変形例の内部システム構造を示す。この場合、図２ａ）は追加機能を伴わない車輪回転速度センサを示す。車輪回転速度センサ１は電子信号調整段ＳＣに連続する磁気抵抗センサ素子Ｓを備える。センサ素子は磁界Ｈを介してエンコーダに連結される。車輪回転速度で回転するエンコーダは車輪回転速度情報を包含するインクリメンタルパターンを伴い空隙磁界Ｈを変調する。センサ素子Ｓ及び信号調整段ＳＣはこの空隙磁界変調から信号電圧を生成して変調器段Ｍを制御し、これが、一方で、電源１１を制御することにより、エンコーダのインクリメンタルパターンが印加信号電流ＩＳ１としてマッピングされる。図２ｂ）は追加機能を伴う公知の車輪回転速度センサの構造を図示する。上記の図２ａ）の実施形態とは対照的に、ここでは信号調整段は経路ＷＳ及びＺＩに二分割される。段ＷＳはエンコーダ信号からの車輪回転速度情報を調整する働きをし、一方ＺＩはセンサ／エンコーダインターフェースからの追加情報項目を個別に調整する働きをする。かかる追加情報項目は、例として回転の方向及び空隙サイズである。信号段ＳＬにおいて、ＷＳ及びＺＩにより調整された信号が処理されるとともに組み合わされて変調器段Ｍのための制御信号を形成し、これが、一方で、電源１１を制御することにより、車輪回転速度のプロトコル及び制御信号に包含される追加機能が印加信号電流ＩＳ２としてマッピングされる。データの送信については、３レベルプロトコル又はＰＷＭプロトコル（パルス幅変調）の使用が周知である。
【００３９】
図３は、図に示される例について、エンコーダトラック１３に関する、及びセンサモジュール１２に対するデカルト座標系を定義する。図３ａ）は公知の種類の磁気抵抗センサモジュール１２を示し、これは図２ａ）による例に従い、交互に永久磁化されたエンコーダトラック１３に対するその幾何学的配向で構築される。エンコーダトラック１３の領域はＸＹ平面にあるとともにエンコーダ及びひいてはエンコーダトラック１３はセンサ素子に対しＹ方向において移動する。センサ素子の部品１４は、図３ｂ）に図示されるとおり、４個の磁気抵抗パーマロイバーバーポール抵抗器１７を備えるブリッジ回路１６を包含する。抵抗層の平面は、エンコーダのそれと同様に、ＸＹ平面と平行に配向される。
【００４０】
図４は、例として交互に磁化されたエンコーダの磁力線の位置依存プロファイルを明示及び図示する。交互に磁化されたエンコーダはこの場合、その曲率が無視される回転対称な実施形態又は直線状のバー型の実施形態と見なされ得る。この場合、図４ａ）はＸＹＺ座標系におけるエンコーダの展開図を示す。エンコーダトラック、及びひいてはその表面は、ＸＹ平面と平行に存在するとともに均一に連続する交互のＮ極／Ｓ極をＹ方向に有する。エンコーダトラックにより生成される磁界の磁力線はエンコーダの中心領域（およそＸ＝０）において、実質的にＹＺ平面にのみ伸張する。すなわち前記磁力線はＹ方向及びＺ方向の成分のみを有する。磁力線とエンコーダのＹ方向における中心線との間の距離の増加に伴い、それらの射出角はＸ方向にさらに傾く、すなわち３方向全てに成分を有する。対照的に、エンコーダトラックの側部から出る磁力線は、Ｘ及びＹ方向における成分のみを有する、すなわち前記磁力線はＸＹ平面において延伸及び回転する。図４ｂ）はエンコーダトラックをその磁界分布の基本プロファイルを伴い正面図及び平面図で図示する。点記号を伴う円は出る磁力線を示すとともに十字記号を伴う円は入る磁力線を示す。正面図はインターフェース（−ｘ）−（ｘ）における磁力線の方向図を、Ｘ成分を伴わない磁力線Ｈ００、小さいＸ成分を伴う磁力線Ｈ１０、Ｈ２０及び大きいＸ成分を伴う磁力線Ｈ３０により示す。
【００４１】
図５ａ）は例として、図３ｂに従う２個の同等に具体化された磁気抵抗センサ型領域構造１８、１９、又は２個のセンサ素子の領域と、磁気エンコーダ磁界の２つの異なる領域内でＸＹ平面に対し平行な配向に組み合わせた図４に従うエンコーダトラックを示す。この場合、領域構造１８はエンコーダトラックと実質的に並行に、その中心上に配置されるとともに領域構造１９はエンコーダトラックの側方に、及びエンコーダトラック表面と平行に配置される。エンコーダトラックとセンサ素子１８、１９との間のＹ方向における相対移動の場合、センサ１８はＹＺ平面において回転する磁気ベクトルの磁界強度Ｙ成分にのみ応答し、一方センサ１９はＸＹ平面において回転する磁気エンコーダ磁界のＹ成分及びＸ成分の双方に応答する。
【００４２】
図５ｂ）はエンコーダトラックに関連するセンサ素子の多様な可能ローカル装置を示し、これは装置１８、１９の混合型と見なされ得る。空間領域２２における装置の場合、センサ素子及び磁界の回転ベクトルの平面は実質上互いに垂直である。この種類の装置は例えば磁界強度計測及び車輪回転速度検出に使用される。
【００４３】
通常、この場合、線形特性曲線プロファイルを伴うセンサが主に利用されることによりセンサ出力信号の周期がエンコーダの磁極ピッチ（歯／間隙又はＮ／Ｓ極）を実質的に１：１の比でマッピングするという効果をもたらす。これは、例えば、図６ｂ）によれば、α＝４５°の角オフセットが磁気抵抗ストリップ線路２４を流れる電流方向Ｊと前記ストリップ線路の縦軸（容易軸、内部の磁気優先方向により事前定義される）との間に設定されるとともに前記縦軸が同時にＸ座標の方向に配向される場合に実現されることは周知である。図６ａ）における式は、異方性磁気抵抗器の相対抵抗変化と外部磁気変調との間の関係を記述する。磁気変調はＹ方向における外部磁界強度の異方性磁界強度に対する比を意味すると解釈される。
【００４４】
以降において参照記号は以下を意味する：
・  ｄＲ／ｄＲｍａｘ＝ΔＲ／ΔＲｍａｘ＝磁気抵抗ストリップ線路の相対抵抗変化
・  Ｈｘ、Ｈｙ＝Ｘ、Ｙ方向における磁界成分
・  Ｈ０＝異方性磁界強度
・  Ｈｙ／Ｈ０＝磁気変調
・  Ｙ／λ＝Ｙ軸に沿った、エンコーダの磁気波長λ（Ｎ／Ｓ磁極対）に対する空間変位
・  α＝ストリップ線路の容易軸（好ましくは形状異方性の方向として定義される）に対する電流角度
・  Θ＝ストリップ線路の電流と内部磁化との間の角度
【００４５】
図７ｂ）は結果として図６ａ）の式に従い角度α＝４５°をもたらすとともに安定化磁界（Ｈｘ＝０ｋＡ／ｍ）を伴わないセンサ型特性曲線を示すとともに、そのうえこれは、エンコーダの移動過程においてセンサにより検出される磁極対に関する周期的抵抗変化及び内部磁化におけるこれに関する角度変化を意味する、磁気変調（Ｈｙ／Ｈ０）の空間周波数を、同一周波数抵抗変化ｄＲ／ｄＲｍａｘに転換する。この特性曲線は特定の範囲内でセンサ素子の線形挙動を示す。この挙動は車輪回転速度センサにおいてエンコーダ回転を検出するために使用されることが多い。角度α＝４５°に由来するこのような線形曲線はバーバーポール構造により得られることが多い。この場合、電流は、比較的大きい抵抗を呈するパーマロイを、交互に高伝導の金属ストリップを通じて流れ、前記金属ストリップはストリップ線路に４５°の角度で斜めに装着される。ひいては電流は最小抵抗の経路、すなわち同様にパーマロイの斜めのストリップを介した可能な限り最短の経路を介して流れ、このためほぼ４５°の電流の優先方向が、金属ストリップを通る電流の経路とは対照的に実現される。
【００４６】
図５ａ）に従う位置１９において角度α＝４５°を伴うこのようなセンサ素子について、その有効平面は磁界強度の回転ベクトルの平面（ＸＹ平面）にあり、図８ａ）により単純化された様式で記述され得る抵抗変化のプロファイルが生じ、エンコーダ磁界の空間周波数は、図８ｂ）に図示されるとおり、２倍周波数で転換される。センサ素子出力信号に関する上記の周波数２倍化特性を伴うこのようなセンサ素子のこの位置決めは角度測定用装置と同等である。
【００４７】
センサ素子が図５ｂ）に従い空間領域２３において動作する場合、従って、エンコーダ磁界の空間周波数の意図された線形転換が２倍周波数を伴う信号成分の重畳により妨害されることが起こり得る。磁界の回転ベクトルの過剰に大きいＨｘ成分、特に装置外から外乱として作用するＨｘ成分は、図３ａ）に図示される追加的な永久磁石１５のＨｘ支持磁界強度を同時に補償でき、これは図７ｂ）による特性曲線を、周期的な突然の及び／又は連続的な前記特性曲線の鏡映が起こるような程度まで安定化するために通常使用され、これは同様に、検出されたエンコーダの移動に関するセンサ素子の出力信号の、望ましくない外乱、特に２倍化をもたらす。センサ素子出力信号のこの動作又はかかる挙動はまた「フリッピング」とも称される。言及される種々の外乱、特に「フリッピング」と称されるものの結合及び重畳もまた起こり得る。記載される前記原因の１つによる、又はそれらの組み合わせによるかかる周波数２倍化の発生は例えば次の場合に現れる：
−エンコーダがただ１つの狭い磁気リーディングトラックを有する場合、
−強磁化を有する場合、
−センサモジュールがリーディングトラックの中心から比較的遠くに定置される場合、
−センサモジュールがエンコーダ表面の極めて近くに定置される場合。
【００４８】
技術的には、全ての意図的でない周波数２倍化動作は、特に車輪回転速度検出について、妨害するもの及び望ましくないものと見なされる。
【００４９】
図９は本質安全車輪回転速度検出用の例示的装置を示し、エンコーダ２５及び本質安全センサ２６を備え、本質安全センサ２６はＥＣＵ２７に２線式線路を介して導電接続される。センサ２６は、２つの磁気抵抗、特に異方性磁気抵抗センサ素子Ｓ１及びＳ２を含み、これらはエンコーダ２５に磁気連結される。車輪回転速度信号はセンサ素子Ｓ１、Ｓ２の出力信号から関連信号調整段２８、２９によって調整される。センサ素子Ｓ１、Ｓ２及び信号調整段２８、２９はそれぞれ２本の別個の信号経路の一部である。センサ素子Ｓ１及び信号調整段２８を備える一次計測信号経路及びセンサ素子Ｓ２及び信号調整段２９を備える観測信号経路がこの場合存在する。例示的な図２ｂに従う種類の車輪回転速度センサの場合については、一般例として本明細書に図示されるとおり、センサ素子Ｓ１から追加情報項目ＺＩ１が引き出され、これは、その機能性の点において、図２ｂにおいてＺＩとして示されるものに相当する。信号調整段２８及び２９の信号周波数はコンパレータにおいて、ここでは例えば周波数コンパレータ段３０においてその一致に関して比較される。コンパレータ段３０は結果プロトコルとして信号周波数の一致又は不一致に関する状態ビットを生成する。これにより、例えば、追加的な診断情報の信号比較からの導出及び送信が提供される。コンパレータ段の信号は信号論理３１に送給される。信号論理３１、特に電気回路として具体化されるものは、周波数コンパレータ３０の情報及び特に追加情報項目もさらに含む信号プロトコルを生成する。変調器Ｍ及び電源１１によって、次に信号プロトコルは信号電流パターンとしてマッピングされるとともにＥＣＵ２７に送信される。
【００５０】
図１０は今日の従来型信号プロトコル及び周波数外乱に関する診断情報をＥＣＵに送信する可能性を示す。
【００５１】
図１０ａ）は２レベルプロトコルを示し、これは一方向車輪回転速度検出用の標準として確立されている。ここでは、例として、一定の静止レベルによるＥＣＵに対する外乱周波数２倍化の状態が明らかにされる。
【００５２】
図１０ｂ）は３レベルプロトコルを示し、これも同じく自動車産業において使用される。回転速度情報がレベルＪｈによって特定される一方、回転方向、空隙サイズなどの様々な追加情報項目がビットの逐次順序でレベル範囲Ｉｍ及びＪｌにおいてエンコードされる。２倍診断をエンコードするために前記ビットの１つを利用することには有利な可能性がある。既に存在する空隙診断と併せて有意に改善された設置安全性を管理することが可能である。
【００５３】
図１０ｃ）はＰＷＭプロトコルを示し、これも同じく自動車産業において利用される。ここでは、２倍状態がＥＣＵに対し特定のパルス幅比によって明らかにされ得る。
【００５４】
図９に関して、一次計測信号経路であるＳ１の信号経路が１：１のエンコーダ周波数のマッピングに伴い形成されるとともに観測信号経路であるＳ２の信号経路が２：１のエンコーダ周波数のマッピング、すなわち周波数２倍化に伴い形成される。
【００５５】
本発明に係る装置の例示的実施形態において、段２８、２９、３０、３１、Ｍ、１１は集積電子回路として形成されるとともにセンサ素子Ｓ１及びＳ２は、異方性磁気抵抗効果を利用して、パーマロイから構成されるストリップ線路の組み合わせとして形成され、その一部又は全体に対し同時に集積される永久磁石の支持磁界が印加される。センサ素子Ｓ１及びＳ２は、それらがチップ平面上に同時に集積されるように生産され得る。センサ型ストリップ線路の好適な装置を所与とすれば、センサ素子Ｓ１のエンコーダ５、２５に対する許容されない位置変位がセンサ素子Ｓ２の内部部分信号から診断上特定され得る。この追加情報は同様に、例えば図１０ｂ）に従うプロトコルを利用して、ＥＣＵに送信されることが好ましい。
【００５６】
図７ｂ）に従う線形化特性曲線を有するストリップ線路のハーフブリッジ又はフルブリッジ型組み合わせが好ましくは、センサ素子Ｓ１、すなわち一次計測信号経路のセンサ素子のセンサ構造の例示的実施例に利用される。図３ａ）に従う共通の基準座標系に従えば、この場合、図１１ｂ）により、エンコーダ５、２５の移動方向に対し４５°で配向されるバーバーポール３４を伴わないストリップ線路及び代替的にバーバーポール３５を伴いエンコーダ５、２５の移動方向に対し平行に配向されるストリップ線路はそれらの機能性の点において等価である。同じことがＸ軸に関する前記ストリップ線路の鏡映に該当する。Ｙ軸に沿って延伸するエンコーダ５、２５の移動方向である、座標系の原点に対するストリップ線路の９０°回転もまた、特にストリップ線路の機能性を変化させることはない。α＝９０°及びＨｘ＝０ｋＡ／ｍ（安定化磁界なし）について生じる、図７ａ）に従う二次特性曲線を有するストリップ線路のハーフブリッジ又はフルブリッジ型組み合わせは好ましくは、センサ素子Ｓ２、すなわち観測信号経路のセンサ素子のセンサ構造の例示的実施例に利用される。図７ａ）は、磁気変調の空間周波数（Ｈｙ／Ｈ０）が２倍周波数を伴い抵抗変化ｄＲ／ｄＲｍａｘに転換されることを示す。この信号プロファイルはフリッピング又は図８に関して考察される影響のいずれによっても妨害され得ないとともに、ひいては好ましくは観測信号経路の要件に適合する。図３ａ）に従う共通の基準座標系に従えば、この場合、図１１ａ）により、エンコーダ５、２５の移動方向に対し９０°で配向されるバーバーポール３２を伴わないストリップ線路及びエンコーダ５、２５の移動方向に対し４５°で配向されるバーバーポール３３を伴うストリップ線路はそれらの機能性の点において等価である。同じことがＸ軸に関するそれらのストリップの鏡映に該当する。Ｙ軸に沿って延伸するエンコーダ５、２５の移動方向である、座標系の原点に対するストリップ線路の９０°回転もまた、特にストリップ線路の機能性を変化させることはない。
【００５７】
図１２は、センサ素子Ｓ１、Ｓ２のセンサ構造を実現するためのブリッジの組み合わせの３つの例示的実施形態を示す。いずれの場合にも８個の磁気抵抗器が独立ストリップ（ストリップ線路）として定型化されることにより同時に図１２ｄ）の座標系に対する所要のストリップ配向を特定する。斜線のストリップ線路はバーバーポールを伴う実施形態として識別されるとともに、斜線のないストリップ線路はバーバーポールを伴わない実施形態として識別される。ブリッジの電圧又は電流供給はいずれの場合にも端子ＶＢ、ＧＮＤを介してもたらされる。センサ素子Ｓ１を備える一次計測信号経路の信号はいずれの場合にも端子Ｖ１、Ｖ２で取り出される。２倍周波数を伴うセンサ素子Ｓ２を備える観測信号経路の信号はいずれの場合にも端子Ｖ３、Ｖ４で取り出される。図１２ａ）はバーバーポールストリップのみを使用する構成を示す。図１２ｂ）はバーバーポールを伴わないストリップ線路のみを使用する構成を示す。図１２ｃ）は、バーバーポールを伴う、及び伴わないストリップ線路の混合型構成を示す。これらの構造の各々はＸ軸の方向における分極を伴う永久支持磁石（ここでは図示せず）により戻される。支持磁石の磁界強度は、図７ａ）及びｂ）に関して説明されるセンサ型特性がわずかにのみ影響されるように選択される。これらのブリッジ構造は、共通のＸＹＺ基準系に対し直交配向を伴うエンコーダトラックに対し平行な平面の様式で動作する。図１２において、例として、観測経路の２個のハーフブリッジのそれぞれの振幅は端子Ｖ３及びＶ４で取り出され得る。
【００５８】
さらなる実施形態の提示は、ＭＲ角度又は変位センサの改変された適用に基づく。通常、支持磁石の適用を伴わないならば、角度／長さ計測の目的上、前記センサの平面は、ＹＺ平面（すなわち図５の１８に対し９０°回転）に磁気エンコーダとして具体化される長さスケールの表面に対し垂直に配向されるとともに、磁界の回転ベクトルは図８に従い評価される。例として提示されるのは、エンコーダトラックに対し平行の配向（すなわち図５の１８と同様）にＸ方向に分極される支持磁石を伴うこのような素子を動作させること、及びＳ１に正弦ブリッジを、及びＳ２に余弦ブリッジを利用することであり、この場合ストリップ配向は記載される座標配向を満たす必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】先行技術に従う車輪回転速度検出システムを示す。
【図２】典型的センサモジュールの概略構造を示す。
【図３】回転速度検出用装置に関連する基準方向を示す。
【図４】交互に磁化されたスケール上の磁力線プロファイルを示す。
【図５】エンコーダトラックに関する計測位置及びセンサ配向の種々の変形例を示す。
【図６】Ｙ方向の磁界強度計測値における物理的関係を示す。
【図７】エンコーダトラックに関するセンサ素子のストリップ配向の関数としての種々の特性曲線を示す。
【図８】センサ素子の出力信号の時間プロファイルを示し、そのセンサ領域は前記センサ領域の双方の方向成分に関して磁界が周期的に回転するように配向される。
【図９】例示的な本質安全回転速度検出用装置を示す。
【図１０】種々の信号プロトコルを示す。
【図１１】エンコーダトラックに対するセンサ素子のそのストリップ線路の配向に関する等価構造を示す。
【図１２】センサ素子のストリップ線路の装置及び実施形態に関する実施形態を示す。
【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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【国際調査報告】
2009503527.tif 000015
2009503527.tif 000016
2009503527.tif 000017
2009503527.tif 000018