(57)【要約】  磁界センサは、物体の位置または回転速度を測定するために使用することができる。本発明の例示的実施形態によれば、センサシステムは、物体の回転速度または位置を反映した周波数出力を生成するセンサユニットを備え、この周波数出力は、物体の符号化周波数よりも高い周波数を有する。これによって、分解能が改良される。固有のセンサ特性により、符号化された磁界周波数の２倍または４倍の周波数を有する信号が得られる。このセンサは、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサであってもよい。
2008544245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の位置または回転速度を測定するためのセンサシステムであって、前記センサシステムは、
第１のセンサユニットと
エンコーダユニットとを備え、
前記エンコーダユニットは、符号化された磁界を生成するように構成され、この符号化された磁界は第１の交番周波数を有し、
前記第１のセンサユニットは、前記符号化された磁界を測定し、測定した前記符号化された磁界に基づいて第１の出力信号を生成するように構成され、この第１の出力信号は前記第１の交番周波数よりも高い第２の周波数を有する
ことを特徴とするセンサシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサシステムにおいて、
前記第１のセンサユニットは、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）を備えることを特徴とするセンサシステム。
【請求項３】
請求項１に記載のセンサシステムにおいて、
測定ユニットを更に備え、
この測定ユニットは、前記第１のセンサユニットからの前記第１の出力信号に基づいて測定出力信号を生成するように構成され、
前記測定出力信号は、前記物体の前記位置および前記回転速度のうち少なくとも１つを表すことを特徴とするセンサシステム。
【請求項４】
請求項３に記載のセンサシステムにおいて、
前記測定出力信号は、前記第２の周波数と等しいか、または、前記第２の周波数より高い第３の周波数を有することを特徴とするセンサシステム。
【請求項５】
請求項３に記載のセンサシステムにおいて、第２の出力信号を生成するための第２のセンサユニットを更に備え、
前記センサシステムは、前記第１の出力信号および前記第２の出力信号に基づいて、測定出力信号を生成するように構成され、
前記測定出力信号は、前記第２の周波数よりも高い第４の周波数を有し、
前記測定出力信号は、前記物体の前記位置および前記回転速度のうち少なくとも１つを表すことを特徴とするセンサシステム。
【請求項６】
請求項１に記載のセンサシステムにおいて、
前記第１のセンサユニットは、Ｖ字形のセンサ特性およびＷ字形のセンサ特性のうち１つを有することを特徴とするセンサシステム。
【請求項７】
物体の位置または回転速度を測定するセンサであって、前記センサは測定ユニットと第１のセンサユニットとを備え、
前記測定ユニットは、第１のセンサユニットからの第１の出力信号に基づいて、測定出力信号を生成するように構成され、
前記測定出力信号は、前記物体の前記位置および前記回転速度のうち少なくとも１つを表し、
前記第１のセンサユニットは、符号化された交番磁界を測定し、測定した前記符号化された磁界に基づいて、第１の出力信号を生成するように構成され、この第１の出力信号は前記符号化された磁界の第１の周波数よりも高い第２の周波数を有する
ことを特徴とするセンサ。
【請求項８】
請求項７に記載のセンサにおいて、
前記測定出力信号は、前記第２の周波数に等しいか、または、前記第２の周波数より高い第３の周波数を有することを特徴とするセンサ。
【請求項９】
請求項７に記載のセンサにおいて、
第２の出力信号を生成するための第２のセンサユニットをさらに備え、
前記測定ユニットは、第１のセンサユニットからの前記第１の出力信号および第２のセンサユニットからの第２の出力信号に基づき、測定出力信号を生成するように構成され、
前記測定出力信号は、前記第２の周波数より高い第４の周波数を有し、
前記測定出力信号は、前記物体の前記位置および前記回転速度のうち少なくとも１つを表すことを特徴とするセンサ。
【請求項１０】
物体の位置または回転速度を測定するための請求項１に記載のセンサシステムの使用。
【請求項１１】
物体の位置または回転速度を測定するための測定方法において、前記方法は、
エンコーダユニットにより、第１の交番周波数を有する符号化された磁界を生成するステップと、
第１のセンサユニットによって、前記符号化された磁界を測定するステップと、
前記第１のセンサユニットにより測定した前記符号化された磁界に基づいて、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数を有する第１の出力信号を生成するステップと
を含むことを特徴とする測定方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の測定方法において、
測定ユニットによって、前記第１のセンサユニットからの前記第１の出力信号に基づいて、測定出力信号を生成するステップをさらに備え、
前記測定出力信号は、前記物体の前記位置および前記回転速度のうち少なくとも１つを表し、
前記測定出力信号は、前記第２の周波数に等しいか、または、前記第２の周波数より高い第３の周波数を有することを特徴とする測定方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の測定方法において、
前記センサシステムによって、前記第１のセンサユニットからの前記第１の出力信号および第２のセンサユニットからの第２の出力信号に基づいて、測定出力信号を生成するステップを更に含み、
前記測定出力信号は、前記第２の周波数よりも高い第４の周波数を有し、
前記測定出力信号は、前記物体の前記位置および前記回転速度のうち少なくとも１つを表す
ことを特徴とする測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁界センサの分野に関する。特に、本発明は、物体の位置または回転速度を測定するためのセンサシステム、測定装置、該センサシステムの使用、そして、物体の位置または回転速度を測定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁界センサシステムは、センサユニットまたはセンサ素子および対応する信号処理ユニットを有する。磁気抵抗効果を示すセンサ素子は、図１に図示するように、ホイートストン構成に配置された抵抗ブリッジを有する。
【０００３】
図２に図示するように、抵抗対磁界強度特性はＳ字形を有する。センサに対して磁化エンコーダが相対運動する場合には、図３に図示するように、センサは、３６０°の範囲にわたって１信号周期を有する周期的な正弦波出力信号を生成する。この出力信号は、その後、センサ信号の各ゼロ交差でスイッチする比較器に送られ、符号化された信号と同じ信号周波数を有するデジタル化信号をセンサシステムの出力に生成する。その結果として、システム出力の信号周波数、従ってシステムの分解能は、能動型エンコーダの場合には磁極対数に等しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
分解能を向上させることが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の例示的実施形態によれば、物体の位置または回転速度を測定するセンサシステムを提供することができ、このセンサシステムは、第１センサユニットとエンコーダユニットを有する。このエンコーダユニットは、第１の交番周波数を有する符号化された磁界を生成するように構成され、第１のセンサユニットは、符号化された磁界を測定し、測定した符号化された磁界に基づいて第１の出力信号を生成するように構成する。この第１の出力信号は、第１の周波数よりも高い第２の周波数を有する。
【０００６】
従って、本発明のこの例示的実施形態によれば、センサシステムは、センサユニットによって、回転する物体の回転速度または（センサユニットに対する相対的な）物体の位置を反映した周波数出力を生成する。さらにまた、この周波数出力は、（物体に組み込むことができる）エンコーダユニットの符号化周波数より高い周波数を有する。
【０００７】
出力周波数が増加するので、これにより位置測定または回転速度の測定の分解能を向上させることができる。
【０００８】
本発明の他の例示的実施形態によれば、第１のセンサユニットは、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）を含む。巨大磁気抵抗センサ（ＧＭＲセンサ）を用いることによって、磁界に応答する抵抗値の大きな変化を得ることができる。このことにより、センサシステムの感度を改善することができる。
【０００９】
しかしながら、 センサユニット向けには、例えば、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）、または、ＳＱＵＩＤセンサ（超伝導量子干渉素子）やスピン共鳴磁力計のような固体磁界センサなどのような、他の技術も利用できることに留意すべきである。
【００１０】
本発明の他の例示的実施形態によれば、センサシステムは、更に、測定ユニットを備え、この測定ユニットは第１のセンサユニットからの第１の出力信号に基づいて測定出力信号を生成するように構成し、この測定出力信号は物体の位置および回転速度のうちの少なくとも1つを表す。
【００１１】
本発明のこの例示的実施形態によれば、第１のセンサユニットからの出力信号は、測定ユニットによって更に処理する。例えば、測定ユニットは、センサユニットからの出力信号に基づいて測定出力信号をデジタル化するように構成することができる。これにより、簡単且つ確実な位置または回転速度の測定に使用できる出力信号を提供することができ。
【００１２】
本発明の他の例示的実施形態によれば、測定出力信号は、第１のセンサユニット出力の前記第２の周波数に等しいか、または、それより高い第３の周波数を有する。
【００１３】
従って、測定ユニットは、センサユニットの出力の分解能を更に向上するように構成することができる。
【００１４】
本発明の他の例示的実施形態によれば、このセンサシステムは、更に、第２の出力信号を生成するための第２のセンサユニットを備え、このセンサシステムは、第１の出力信号および第２の出力信号に基づいて測定出力信号を生成するように構成される。測定出力信号は、第２の周波数より高い第４の周波数を有し、この測定出力信号は、物体の位置および回転速度のうちの少なくとも１つを示す。
【００１５】
従って、本発明のこの例示的実施形態によれば、例えば、異なる位置に複数のセンサユニットを設け、各々が符号化された磁界を測定する。各センサユニットは、それぞれの出力信号を生成する。全ての出力信号は、その後測定ユニットに伝送され、この測定ユニットがセンサユニットにより測定された信号に基づいて測定出力信号を生成する。この測定出力信号は、高精度で、物体の位置または回転速度を反映する。
【００１６】
本発明の他の例示的実施形態では、第１のセンサユニットは、Ｖ字形のセンサ特性およびＷ字形のセンサ特性のうち１つを有する。
【００１７】
これにより、ピッチと無関係な、位置または回転速度の測定が与えられる。従って、異なる磁極幅λを有する種々の磁化エンコーダに対して、１つの磁界センサのみを使用することができる。
【００１８】
本発明の他の例示的実施形態によれば、物体の位置または回転速度を測定するためのセンサが提供される。このセンサは、測定ユニットと第１のセンサユニットを備え、この測定ユニットは、第１のセンサユニットからの第１の出力信号に基づいて測定出力信号を生成するように構成され、この測定信号は、物体の位置および回転速度のうちの少なくとも１つを表す。第１のセンサユニットは、符号化された交番磁界を測定し、測定した符号化された磁界に基づいて第１の出力信号を生成するように構成されており、ここで、第１の出力信号は符号化された磁界の第１の周波数より高い第２の周波数を有する。
【００１９】
さらに、本発明の他の例示的実施形態によれば、物体の位置または回転速度を測定する方法が提供され、この方法は、エンコーダユニットにより第１の周波数を有する符号化された磁界を生成するステップと、第１のセンサユニットによって、符号化された磁界を測定するステップと、第１のセンサユニットによって、測定された符号化された磁界に基づいて、第１の周波数よりも高い第２の周波数を有する第１の出力信号を生成するステップとを含む。
【００２０】
このように、本発明のこの例示的実施形態によれば、物体の位置または回転速度を、第１の交番周波数を有する符号化された磁界を測定することによって測定することができる。符号化された磁界の変化が検出され、処理され、少なくとも符号化された交番磁界の周波数と同じ周波数を有する出力信号を生じる。
【００２１】
このことは、磁界符号化の周波数を増加させることなく、分解能を改善することができる。
【００２２】
さらに、 本発明の他の例示的実施形態によれば、この方法は、さらに、測定ユニットによって、第１のセンサユニットからの第１の出力信号に基づいて測定出力信号を生成するステップを含む。ここで、測定出力信号は、物体の位置および回転速度のうちの少なくとも１つを表すとともに、測定出力信号は第２の周波数に等しいかより高い第３の周波数を有する。
【００２３】
センサユニットによって物体の回転速度または位置を反映した周波数出力を生成するセンサシステムを提供することが、本発明の例示的実施形態の主旨と言える。ここで、周波数出力は、目的の符号化周波数より高い周波数を有する。従って、位置または回転速度の測定の分解能を、符号化周波数を増加させることなく改善することができる。
【００２４】
本発明のこれらおよび他の態様を、以下に記載されている実施例を参照して、説明し明らかにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施例を、図面を参照して説明する。
【００２６】
図は概略図である。異なる図において、同様なあるいは同一の要素には、同一の参照番号を付している。
【００２７】
図１は、単一のホイートストン抵抗ブリッジを示し、４つの抵抗１０１，１０２，１０３，１０４と、対応する回路１０５，１０６とを含む。抵抗素子をホイートストン・ブリッジの形に配置すると、温度補償が得られるとともに分析が容易な差分信号が生成される。しかしながら、磁界または磁界変化を測定するために単一の抵抗素子を使用することもできる。
【００２８】
外部磁界Ｈの効果によって、抵抗素子１０１−１０４の抵抗率が変化し、その結果得られるフルブリッジの出力信号（Ｖ１）は、磁界Ｈの関数となる。
【００２９】
図２は、図1のこの種のセンサ素子の出力信号特性である。Ｒ−Ｈ特性は、Ｓ字形の依存性を示す。水平軸２０１は、ｋＡ／ｍ単位の磁界強度Ｈを表し、垂直軸２０２はｍＶ／Ｖ単位のブリッジ出力Ｕを表す。ブリッジ構成の差分出力電圧は、負の磁界強度Ｈの領域では負符号を有し、正の磁界強度Ｈの領域では正符号を有する。
【００３０】
本発明の例示的実施形態によるエンコーダは、能動型のエンコーダであっても受動型のエンコーダであってもよい。能動型（または磁化）エンコーダは、Ｎ極およびＳ極の交互配列を有する横方向交互磁化層を備え、（センサユニットの領域内を）磁界センサユニットに対し相対的に移動したとき、交番磁界を生成する。磁化エンコーダの場合には、３６０°の領域が磁化層のＮＳ極対、従って極対幅λに対応する（λ＝３６０°）。
【００３１】
そのような能動型のエンコーダは、図１１（参照符号１１０５）に表される。
【００３２】
さらにまた、図１４（参照符号１４０１）に表されるような、受動型のエンコーダを使用することもできる。
【００３３】
そのような受動型または強磁性のエンコーダは、歯状部１４０２とギャップ部１４０３の交互配列を備える。受動型のエンコーダの場合には、駆動磁石１４０４を使用しなければならず、この磁石を、センサユニット１１０６，１１０７の裏側に配置することができる。
【００３４】
駆動磁石によって生成される磁界（図示されていない）は、磁界センサ素子１１０２の抵抗１０１−１０４を透過する。受動型エンコーダ１４０１が、磁気センサ１１０２に対し相対的に移動するとき、センサ素子１１０２に対する歯状部１４０２またはギャップ部１４０３の相対的な位置が変化する。従って、磁界センサ素子１１０６，１１０７の抵抗値は、これに対応して変化し、正弦波出力信号を生成する。
【００３５】
エンコーダは、直線移動および直線距離を測定するための線形エンコーダ１１０５の形式か、または、回転数を測定するための符号化ホイール１４０１の形式で実装することができる。しかしながら、測定の分解能は、センサ素子の特性および使用する抵抗ブリッジの数に依存し得る。
【００３６】
回転数を測定するために、Ｎ極とＳ極との界面をゼロ交差検出に使用できる。例えば、信号処理のために、アナログ入力信号に基づいてデジタル情報を生成し、このデジタル情報をシステム出力に供給する比較器を設けることができる。このデジタル情報を、さらに電子測定ユニットによって更に分析することができる。
【００３７】
そのような回転速度センサは、ＡＢＳ機能を有する自動車向け用途のブレーキ・システムに使用することができる。
【００３８】
既知の数の磁界Ｎ極およびＳ極を用いて、ゼロ交差信号に基づいて回転速度を測定することができる。公知の方法によれば、デジタル出力信号の周波数は、エンコーダの周波数に等しい。言い換えれば、１０個のＮ極および１０個のＳ極が符号化ホイールの外周に沿って配置されていると、符号化ホイールの一回転は１０個の連続的な正弦曲線を生じる。
【００３９】
図３は、図２のセンサ素子の出力信号を示す。（Ｓ字形の特性を有する）センサに対する磁化エンコーダが相対的に移動した場合には、周期的な正弦波の出力信号３０１が生成され、この出力信号は３６０°の範囲にわたって１信号周期を有する。センサ素子の出力信号は比較器回路に供給され、この比較器はセンサ出力信号のゼロ交差時にスイッチし、図３に示されるセンサ素子の正弦曲線信号と同じ信号周波数を有するデジタル信号をシステム出力に生成する。図２のセンサ素子から成るセンサシステムのデジタル化された信号を、図４（参照番号４０１）において表す。
【００４０】
従って、 信号周波数は、能動型のエンコーダの場合には、磁極の数に依存する。
【００４１】
小型サイズのエンコーダの場合には、位置または回転速度の測定の結果が低品質となるおそれがある。その理由は、エンコーダが制限された磁界強度を示すからである。この制限された磁界強度は、エンコーダから比較的遠く離れた位置で正確な測定を行うには不充分になり得る。
【００４２】
従って、センサシステムの周波数特性を高めることによって、分解能を改善することが望ましい。
【００４３】
センサに対して相対的に移動するエンコーダの位置または回転速度の測定の分解能を改善するためには、信号周波数を増加させる必要がある。Ｓ字形の特性を有するセンサに関しては、信号周波数がエンコーダの磁極の数に対応し、すなわち、信号周期が磁極対の幅または３６０°に対応する。
【００４４】
周波数増倍を達成するために、磁界センサのセンサ特性を変更しなければならない。これは、例えば、Ｖ字形またはＷ字形の特性によって達成できる。多種多様な特性の異なる磁界センサのために、３６０°の範囲にわたって２以上の信号周期を発生させることができる。
【００４５】
図５は、磁界センサ素子、例えばＧＭＲセンサ素子のＶ字形の特性を表す。水平軸５０１は、ｋＡ／ｍ単位の磁界強度Ｈを表し、垂直軸５０２はｍＶ／Ｖ単位のブリッジ出力Ｕｏｕｔを示す。図５から分かるように、ＧＭＲホイートストン・ブリッジ出力５０３は、Ｖ字形である。センサユニットのホィートストンブリッジ出力を、信号解析または信号処理のために使用する測定ユニットに伝送することができる。図５から分かるように、センサ素子の差分信号は、基本的に常に磁界の方向とは無関係に同じ絶対値を有する。従って、特性５０３は出力電圧に関してアンビギュイティである。
【００４６】
図６は、センサユニットが正弦曲線の磁界により励磁される場合に、センサユニットのＶ字形特性によりどのように周波数の２倍化が達成されるかを示す。図６ｃは入力信号を示し、それは正弦波磁界である。図６ｃの水平軸は磁界強度を示し、図６ｃの垂直軸は例えば回転角度、時間または位置を示す。
【００４７】
図６ａは、センサユニットのＶ字形の特性を表す。ここでも、水平軸は磁界強度を示し、また、垂直軸はセンサ出力を示す。
【００４８】
図６ｂは、信号６ｃが測定される場合のセンサユニットの出力信号を示す。ここで、水平軸は図６ｃの垂直軸（角度、時間または位置）を示し、垂直軸はセンサ出力を示す。図６ｂから分かるように、センサ出力は、図６ｃに示される入力信号の２倍の周波数を有する。
【００４９】
図７に示すように、図６ｂに示される出力信号を、磁界センサシステムの測定ユニットによって更に処理して、デジタル化された出力信号にすることができる。図７から分かるように、デジタル化された出力信号７０１は、図４のデジタル化された出力信号の２倍の周波数を有する。
【００５０】
図８は、本発明の例示的実施形態における、磁界センサ素子のＷ字形の特性を示す。このＷ字形の特性は、（図５で示したＶ字形特性の使用と同様に）周波数増倍のために使用される。図８からわかるように、水平軸８０１は、ｋＡ／ｍ単位の磁界強度Ｈを示し、垂直軸８０２はｍＶ／Ｖ単位のブリッジ出力Ｕｏｕｔを示す（軸８０１は−８〜８ｋＡ／ｍの範囲であり、軸８０２は−２〜１２ｍＶ／Ｖの範囲である）。出力信号は、磁界強度の増加ととともに増加し（８０３）、その後磁界強度がさらに増加すると減少する（８０４）。出力電圧に関して図８に示されるこの特性のアンビギュイティが以下の周波数増倍の基礎となる。
【００５１】
図９は、本発明の例示的実施形態による、Ｗ字形の特性に基づく信号周波数の増倍を示す。図９ｃは、入力信号としての正弦波磁界を示し、ここで、水平軸は磁界強度Ｈを示し、垂直軸は回転角度、時間または（エンコーダに対するセンサの）位置のうちの１つを示す。
【００５２】
図９ａは、（図８でも示したような）センサユニットのＷ字形の特性を示す。
【００５３】
図９ｂは、図９ｃの信号を測定するセンサユニットの出力信号を示す。図９ｂは、水平軸は角度、時間または位置を示し、垂直軸はセンサ出力信号を示しており、これから分かるように、（標準のセンサシステムに対して）４倍の周波数増倍が達成されている。水平線９０１で示されるように、この周波数増倍は次の信号処理段のトリガー点またはスイッチング点を調整することによって達成することができる。このことは、１つの磁極対の範囲（３６０°）にわたって４つの信号周期が存在することを意味する。
【００５４】
従って、 本発明の例示的実施形態によるセンサユニット（例えば、ＧＭＲセンサユニット）を使用することによって、追加の電子的コストを要することなく、出力信号を増倍することができる。
【００５５】
図９ｂのセンサユニット出力信号の信号処理によって生成された、デジタル出力信号の周波数増倍を、図１０に信号１００１により示す。
【００５６】
さらに、本発明の例示的実施形態によれば、複数のセンサユニットを、測定信号の周波数増加または周波数増倍のために用いることができる。例えば、第１のセンサユニット（例えば、図１１のセンサユニット１１０６）を、ＧＭＲセンサシステム内の第１の位置に置くことができ、第２のセンサユニット（例えば図１１のセンサユニット１１０７）を、同じく第２の位置に置くことができる。
【００５７】
各センサユニット１１０６，１１０７は、エンコーダ１１０５とセンサ１１０２との相対移動中の磁界の変化を反映したそれぞれの出力信号を出力する。２つの出力信号は、その後増幅器１１０３によって増幅され、参照電圧Ｖｒｅｆが供給される比較器１１０４によって処理される。それから、信号出力１１６０によって、測定出力信号Ｖｏｕｔが信号１１０８として供給される。この測定出力信号１１０８は、物体またはエンコーダ１１０５の位置および回転速度のうちの少なくとも１つを示す。図１１の場合には、エンコーダ１１０５は線形物体であり、その位置がセンサシステム１１０２によって測定される。
【００５８】
複数の単一センサユニット１１０６，１１０７を使用することによって、信号周波数を更に増加させることができる。
【００５９】
さらに、比較器または他の電子装置１１０４で実行される信号処理技術により、信号出力周波数を更に増加させることができる。
【００６０】
Ｖ字形またはＷ字形の伝送特性とは異なる伝送特性を示す他のセンサユニットを使用することができることに留意されたい。
【００６１】
図１２は、エンコーダユニット１１０５を含む回転物体の回転数を測定するための測定構成を示す。エンコーダユニット１１０５は、例えば、交番磁化領域１２０１，１２０２によって磁気的に符号化される。これは、磁力線１２０３によって象徴的に示される。センサシステム１１０１によって実行される測定は、エンコーダユニット１１０５の外周上で実行される。
【００６２】
回転速度を測定するための他の例示的測定構成を図１３に示す。ここでは、磁気センサシステム１１０１は、エンコーダ１１０５の前面で、磁界の測定を実行する。
【００６３】
図１４は、受動型の強磁性エンコーダ１４０１の外周で回転数を測定するための本発明による測定構成の他の例示的実施形態を示す。エンコーダ１４０１は、上述のように複数の歯状部１４０２およびギャップ部１４０３を備える。ＧＭＲ−センサシステム１１０１は、センサユニット１１０６，１１０７の裏側に配置された駆動磁石１４０４を備える。
【００６４】
図１５は、本発明による典型的な方法の例示的実施形態のフローチャートである。この方法は、第１の周波数を有する符号化された磁界を生成するステップ１から始まる。この符号化された磁界は、測定の対象物に結合された、または、測定の対象物の一部を形成するエンコーダユニットにより生成することができる。ステップ２において、符号化された磁界を、物体（およびエンコーダユニット）が、回転運動、直線運動または他の運動によって、センサユニットに対して相対的に移動する間、第１のセンサユニットによって測定し、また、第２のセンサユニットによって測定することができる（しかし、本発明の例示的実施形態では第２のセンサは必要ではない）。
【００６５】
対応する磁界変化をセンサユニットで測定した後に、その磁界変化に対応した第１および第２の出力信号が生成される。両出力信号は、（センサに対するエンコーダの移動によって）磁界が変化する周波数より高い周波数を有する。
【００６６】
ステップ４において、比較器または他の分析または処理ユニット等である測定ユニットにより測定出力信号を生成する。この測定ユニットは、集積回路や他の電子素子の形で実装される。生成した測定出力信号は、エンコーダの回転、または、他の運動のために磁界が変化する周波数よりも高い周波数を有する。従って、位置または回転数測定の分解能が改善される。
【００６７】
この磁界センサの周波数増加特性は、小型の磁化エンコーダを用いる回転速度および位置測定用磁界センサのアプリケーションに有用である。図１１〜１４に示される例示的実施形態は、異なるエンコーダの実施形態と、位置および回転速度測定のための対応する電子信号処理機構とを使用して実現することができる。
【００６８】
車輪軸受用の自動車向け用途のようなアプリケーションでは、エンコーダを小型化することが必要である。
【００６９】
エンコーダを小型化するときは、対応して実効的な磁界強度Ｈも減少する。このために、例えば、センサとエンコーダとの間の距離は、一定の分解能を提供するために縮小されなければならない。そのような縮小が可能でない場合、測定値の分解能は減少する。分解能を改善するために、本発明の例示的実施形態による周波数増加方法を用いることができる。
【００７０】
本発明の一態様によれば、付加的な電子部品または機構部品を使用する必要なく、センサユニット内で周波数が増加する。
【００７１】
本発明の例示的実施形態に従って測定される信号の出力周波数を増加させることによって、測定信号を分析するための電子分析回路を、補間法の場合には、単純化することができる。例えば、正弦波センサ出力信号を、２５６または８ビットの係数で補間を行う補間回路に供給する場合、この係数を本発明による周波数二倍化によって１２８に縮小させることができる。補間係数の減少は、結果として、相当なコスト低減および電子部品のために必要なスペースの縮小に繋がる。
【００７２】
さらに、出力周波数の増加は、電子部品の減少に繋がり、そのため、分析および処理回路が単純化されるため、センサシステムの信頼性が増大し得る。これは、自動車産業が特に興味を有する点であろう。
【００７３】
用語「備える」、「含む」は、他の要素やステップを除外するものではなく、単数で記載したものは複数であることを除外せず、単一の処理装置やシステムは、請求項中に記載されたいくつかの手段やユニットの機能を達成することができることに留意されたい。また、異なる実施形態に関連して記載された要素を組み合わせることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】単一のホイートストン抵抗ブリッジの回路図である。
【図２】回転速度を測定するセンサ素子のＳ字形磁界強度ブリッジ出力特性を示す図である。
【図３】図２のセンサ素子の出力信号を示す図である。
【図４】図２のセンサ素子を含むセンサシステムのデジタル出力信号を示す図である。
【図５】磁界センサ素子のＶ字形特性を示す図である。
【図６】本発明の例示的実施形態のＶ字形特性による信号周波数の二倍化を示す図である。
【図７】本発明の例示的実施形態によるＶ字形特性を有する磁界センサシステムの信号処理ユニットまたは測定ユニットのデジタル出力信号を示す図である。
【図８】本発明の例示的実施形態による磁界センサのＷ字形特性を示す図である。
【図９】本発明の例示的実施形態のＷ字形特性による信号周波数増倍を示す図である。
【図１０】本発明の例示的実施形態によるＷ字形特性を有する磁界センサシステムの信号処理ユニットのデジタル出力信号を示す図である。
【図１１】本発明の例示的実施形態による、比較器回路に基づく線形物体の位置測定のための磁界センサシステムを示す図である。
【図１２】本発明の例示的実施形態における、回転エンコーダユニットの回転数の典型的な測定構成を示す図である。
【図１３】本発明の例示的実施形態による、能動的に磁化される回転エンコーダの回転速度を測定するための典型的応用を示す図である。
【図１４】本発明の例示的実施形態による、受動的エンコーダの回転数を測定するための測定構成を示す図である。
【図１５】本発明の例示的実施形態による典型的な方法を示すフローチャートである。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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