(57)【要約】  本発明は、制御ループと、前記制御ループに配置された比較装置と、前記制御ループの入力値は、前記比較装置に供給され、前記比較装置の下流に接続された評価手段と、その評価手段は、前記比較装置の出力値を結論値に変換し、前記結論値及び前記入力値が供給され、前記比較装置に供給される補正値を発生する補正手段とを備える、センサの外乱信号を自動補償する制御装置に関する。本発明は、さらに、入力値が補正値と比較される、センサの外乱信号を自動補償する方法に関する。本発明は、同様に、本発明による制御装置を備えるセンサ、及びセンサの外乱信号を自動補償するそのような制御装置の使用に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御ループと、
前記制御ループに配置された比較装置と、前記制御ループの入力値は、前記比較装置に供給され、
前記比較装置の下流に接続された評価手段と、その評価手段は、前記比較装置の出力値を結論値に変換し、
前記結論値及び前記入力値が供給され、前記比較装置に供給される補正値を発生し、検出手段を有する補正手段と、前記補正手段は、入力値を前記結論値に対応する形式で記憶装置に記憶する、
を備える、センサの外乱信号を自動補償する適応制御装置。
【請求項２】
前記検出手段は、基準メモリ、及び、前記結論値を前記基準メモリに記憶された基準量と比較する比較器を有する、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記検出手段は、そこに前記入力値が一時的に記憶される仮記憶バッファを有する、請求項１又は２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記補正手段は、補正値を前記記憶された入力値から発生する補正値発生部を有する、請求項１乃至３の１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記補正値発生部は、記憶された入力値の重み付け総和量を生成する累算部を有する、請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記補正値発生部は、フィルタを有する、請求項４又は５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記センサは、磁場センサを有し、前記評価手段は、前記結論値として角度を出力するように構成される、請求項１乃至６の１項に記載の制御装置。
【請求項８】
入力値が補正値と比較され、その比較結果が結論値に変換され、
補正値が前記入力値及び前記結論値から発生され、
前記入力値が、前記結論値に対応する形式で記憶される、
工程を備える、センサの外乱信号を自動補償する適応方法。
【請求項９】
前記補正値の発生は、
結論値が少なくとも一つの組の基準量と比較され、
前記結論値が前記基準量のうちの一つに一致する場合、前記結論値に割り当てられる入力値が、記憶され、
入力値が少なくとも一つの組の基準量について記憶された後、補正値が、期待される関係の記憶された入力値の実際の関係との互いに関する比較から発生される、工程を備える請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
それぞれの組で少なくとも２つの入力値は、結論値に変換される、請求項８及び９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記結論値は、少なくとも二つの組の基準量と比較される、請求項９及び１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記結論値は、角度である、請求項８乃至１１の１項に記載の方法。
【請求項１３】
異なる結論値に割り当てられる前記入力値は、互いについての期待される関係の場合、座標構成を有し、中心対称の曲線に存する点に対応する、請求項９乃至１２の１項に記載の方法。
【請求項１４】
期待される関係の場合、記憶された入力値に対応する前記点は、原点に関して中心対称に配置される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
重み付け総和量は、それぞれの組で、同一の座標式に対応する前記記憶された入力値から形成される、請求項１３及び１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記補正値の前記生成は、フィルタによる値のフィルタリングを有する、請求項８乃至１５の１項に記載の方法。
【請求項１７】
前記フィルタは、ステップ関数の機能を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
結論値は、第１の入力値ｘ及び第２の入力値ｙから変換され、前記変換は、逆正接（ｙ／ｘ）の計算を有する、請求項８乃至１７の１項に記載の方法。
【請求項１９】
請求項１乃至７の１項に記載された制御装置を備えるセンサ。
【請求項２０】
センサの外乱信号を自動補償する請求項１乃至７の１項に記載された制御装置の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御ループに配置された比較装置を有するセンサの外乱信号を自動補償する適応制御装置に関し、制御ループの入力値並びに補正装置の補正値が前記比較装置に供給される。
【０００２】
さらに、本発明は、センサの外乱信号を自動補償する適応方法に関し、この方法において、入力値は補正値と比較される。同様に、本発明は、この発明による制御装置を有するセンサに、及びセンサの外乱信号を自動補償するこの型式の制御装置の使用に関する。
【背景技術】
【０００３】
センサの外乱信号を自動補償するこの型式の制御装置及びこの型式の方法は、例として、米国特許公開公報ＵＳ２００３／０１７８９８９Ａ１から知られ、ここで、センサはホールセンサである。ここで開示された制御装置は、制御ループに配置された比較装置、及び比較装置の下流に接続された計算手段を有し、その計算手段は、比較装置の出力値を結論値に変換する。結論値は、補正値を生成する補正手段に供給され、前記補正値並びに制御ループの入力値は、比較装置に供給され、入力値は補正値により補正される。前記制御装置は、センサの動作状態と関係なく動作可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
外乱信号は、一定であると仮定されるオフセットである。オフセットは、前記制御装置により、大部分が排除されるが、無視できない不正確さが、また、外乱信号の有用な信号に対する比に残る。さらなる不利は、一時的に変化する可能性のある外乱信号の場合、制御装置は、使用できず、また、限定された程度にのみ使用され得るということである。
【０００５】
外乱信号、特にオフセットを補償する知られた方法は、校正サイクル、信号の調整、及び高域通過フィルタリングによる外乱信号の偏りの補償を備える。これらの手法は、いくつかの応用例に対して使用されることができない、例えば、校正サイクルを実行することができないから、または、入力信号は長い時間にわたって一定である可能性があり、その結果高域通過フィルタがエラーを発生する可能性があるからである。
【０００６】
本発明の目的は、センサの外乱信号の新規で多くの応用のためのより正確な自動補償、及び一時的に変化する可能性のある外乱信号の自動補正を可能にする制御装置を提供することである。本発明のさらなる目的は、この型式の制御装置を有するセンサ、センサの外乱信号を自動補償するこの型式の制御装置の使用、及びそれにより詳細にはこの型式の制御装置が動作可能である外乱信号を自動補償する方法の提供である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これらの目的は、独立請求項に対応する制御装置、方法、センサ並びに制御装置の使用により実現される。本発明の有利な構成は、さらなる請求項において特徴付けられる。
【０００８】
導入部で説明した型式の制御装置は、比較装置の下流に接続された評価手段を有し、その評価手段は、比較装置の出力値を結論値に変換する。本発明によれば、結論値及び制御ループの入力値の両方は、補正手段に供給される。
【０００９】
そのため、結論値だけでなく同様に加えて入力値が、補正手段に供給される。前記入力値は、補正手段により生成された補正値と同様にして、さらに、制御ループに配置された比較装置に供給される。
【００１０】
本発明によれば、制御装置は、また、センサの外乱信号の自動補償のために使用され、詳細には、それは自体がセンサの残りの構成部と個別にまたはセンサの動作状態に関係なく構成される可能性があるときであっても、センサの構成要素部である。
【００１１】
センサの外乱信号を自動補償する本発明による方法において、入力値は、補正値と比較され、比較結果は、結論値に変換され、補正値は、入力値及び結論値から生成される。本方法は、特に本制御装置の動作のために好適である。
【００１２】
本方法は、入力値についての補正値は、通常外乱信号を有する入力値から、並びに比較結果から生成され、同様にまた外乱信号の一部を有する可能性のある結論値から生成されるという原則に基づく。補正値がより頻度多く生成されると、後者または結論値はより正確であり、すなわち、比較結果における外乱信号の部分は、実質的に、零に向かって収束する。
【００１３】
そのため、入力値及び結論値の両方が補正値の生成に影響するので、本方法は、また、概略、一時的に変化する可能性のある外乱信号の自動補正に好適である。外乱信号の変更は、通常、入力値と結論値の関係が変更されることに導かれる。さらに、本方法を用いてまたは本装置により、概略、外乱信号は、実質的に完全に補償可能である。
【００１４】
補正値の発生は、望ましくは、結論値の基準量との比較を有する。結論値が基準量に一致する場合、結論値に割り付けられる入力値は、記憶される。入力値が基準量に対して記憶された後、補正値は、期待される関係の記憶された入力値の実際の関係との互いに関する比較から発生される。
【００１５】
入力値は、直接、結論値に変換されるのではなく、それらは、始めに補正値により補正されるという事実のため、同一の入力値は、通常、新規の補正値の発生の後その毎に、異なる結論値に導かれる。このことは、従って、有利に、補正値の発生について影響を有する。
【００１６】
本方法の１つの有利な実施形態で、それぞれの組で、少なくとも２つの入力値は、結論値に変換される。言い方を変えると、入力値は、少なくとも二値のベクトルである。
【００１７】
本方法の場合、結論値は、有利に、本方法の増加された正確さ及び安定性に導くことが可能である少なくとも二つの組の基準量と比較される。
【００１８】
本方法のさらなる望ましい実施形態で、結論値は、角度である。本方法は、有利に、詳細には、角度測定用磁場センサの外乱信号のエラー補償に好適である。
【００１９】
好都合に、異なる結論値に割り当てられた入力値は、互いに関する期待される関係の場合、座標式の構成を有し、中心対称の曲線に存する点に対応する。この場合、結論値に変換される記憶された入力値に対応する点は、基準値に一致し、期待される関係の場合、望ましくは原点に関して中心対称に配置される。互いに関するそのような期待される関係を有するそのような入力値は、有利に、詳細には、本方法の応用に好適である。
【００２０】
補正値の生成において、特に有利に、重み付け総和量は、それぞれの場合、同一の座標式または同一のベクトル成分に一致する記憶された入力値から形成される。
【００２１】
本方法のさらなる有利な実施形態で、補正値の生成は、フィルタによる値のフィルタリングを有する。フィルタは、特に望ましくは、ステップ関数の機能を有する。フィルタの使用は、外乱信号の大きな変動の場合、補正値を逸脱から防止することを可能にする。
【００２２】
特に望ましくは、結論値は、第１の補正された入力値ｘ及び第２の補正された入力値ｙから変換され、この変換は、逆正接（ｙ／ｘ）の計算を有する。
【００２３】
制御装置は、特に望ましくは、補正手段が、検出手段を有するように構成され、入力値を結論値に対応する形式で記憶装置に記憶する。
【００２４】
この目的のため、検出手段は、有利に、記憶装置に並んで、基準メモリ、及び比較器を有し、比較器は、結論値を基準メモリに記憶された基準量と比較する。
【００２５】
検出手段は、詳細には、有利に、そこに入力値が一時的に記憶される仮記憶バッファを有する。このため、入力値は、始めに、結果値がそれらから変換され、結果値が基準量と比較されたときであっても、なお回復可能である。
【００２６】
補正手段は、好都合に、補正値を記憶装置に記憶された入力値から生成する補正値発生部を有する。
【００２７】
制御装置の特に望ましい構成で、補正値発生部は、記憶された入力値の重み付け量を生成する累算部を有する。
【００２８】
有利に、補正値発生部は、追加的にまたは代替に、フィルタ、詳細には非線形フィルタを有する。
【００２９】
本発明は、例示の実施形態及び関連する図面を基礎として、以下に詳細に説明される。同一のまたは同一に機能する要素には、同一の参照符号が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
図１の制御装置の模式の図示は、本制御装置の基本構成及び本方法の基本順序を示す。入力値ｘｉｎは、補正手段３及び比較装置１の両方に供給される。補正手段３は、評価手段２により比較装置１の出力値ｘｏｕｔから変換される結論値ｆを、同様に、供給される。この場合、結論値ｆは、出力値ｘｏｕｔの関数である。補正値ｕは、補正手段３で発生され、前記補正値は、比較装置１に供給され、その結果、入力値ｘｉｎは、補正値ｕに基づいて補正される。一例として、補正値は、入力値から減算される、すなわち、比較装置１は、例えば減算装置である。
【００３１】
入力値ｘｉｎは、通常、一または多値のベクトル、例えばそれは二値のベクトルであり、すなわち、例えば、ｘｉｎは、最大、２つの入力値または２つのベクトル成分を表す。このことは、また、比較装置１の例えば出力値ｘｏｕｔに適用される。対比すると、結論値ｆは、この例で、通常ｘｏｕｔの関数から計算されるか、または、評価手段２においてそのような関数に基づいてｘｏｕｔから計算されるスカラーであるが、それは、また、ベクトルであることが可能である。
【００３２】
補正手段３は、検出手段４、並びに補正値発生部５を有する。検出手段において、入力値または入力値ベクトルｘ０，．．．，ｘｎは、結論値ｆに対応する形式で記憶され、補正値発生部５に供給される。結論値ｆに対応する形式で記憶されるべき入力値ｘｉｎの選択は、もはや補正値ｕの発生時の確定のステップであり、補正値発生部５の構成に著しく影響する。記憶される入力値ｘ０，．．．，ｘｎについて、その選択により、割り付けられる結論値ｆは、それぞれの組で、同様に、黙示に計算され、そのため補正手段３に供給される。記憶された入力値の対応する結論値ｆまたは基準値ｆｒｅｆへの割り付けは、その代わりに、また、別個の情報として明示に記憶される。
【００３３】
検出手段４は、例えば、図２に示される形式で構成される。それは、ｎ個の基準値ｆｒｅｆが記憶されている基準メモリ４２を有する。前記基準値ｆｒｅｆ及び結論値ｆは、結論値ｆそれぞれを基準値ｆｒｅｆと比較する比較器４３に供給される。
【００３４】
結論値ｆが、ｎ個の基準値ｆｒｅｆのうちの１つに合致する場合、そのとき、対応する信号は、比較器４３により記憶装置４４に供給される。この信号は、結論値ｆに割り付けられる入力値ｘｉｎが、記憶装置４４に記憶される機能を有し、すなわち、入力値は、例えば、そこでそれらが一時的にバッファ記憶され仮記憶バッファ４１から記憶装置４４に供給され、そして比較器４３の対応する信号が存在する場合、記憶装置４４に記憶される。
【００３５】
記憶装置４４に記憶された入力値ｘ０，．．．，ｘｎは、それらを補正値ｕに変換する補正値発生部５に供給される。記憶された入力値ｘ０，．．．，ｘｎは、互いに関する期待される関係、すなわち外乱信号のないとき期待されるであろう関係を有する。しかし、現実には、入力値は、通常、外乱信号の部分を有し、その結果、互いに関するその実際の比は、期待される比と相異する。補正値ｕは、この相異に基づいて、補正値発生部５で計算される。
【００３６】
外乱信号は、センサの有用な信号に重なり、外乱信号は、実際に形成されたものであり、及び、例えば、結果として完成されたセンサの製作公差及び理想でない構成の結果として生じる可能性がある。外乱信号は、また、詳細には、重なりＤＣ信号、例えばオフセットを含む。
【００３７】
補正値発生部は、例えば、そこで入力値ベクトルｘ０，．．．，ｘｎの重み付け総和量が計算される累算部５１を有する。そのような累算部５１は、例えば、記憶された入力値ｘ０，．．．，ｘｎが、座標式の構成において、中心点に関して、例えば原点に関して、中心対称に配置される点に対応することが期待される場合、使用可能である。このことは、記憶された入力値の互いに関する期待される関係の例である。記憶された入力値ベクトルｘ０，．．．，ｘｎのこの総和量が形成されると、その後、中心点は、期待される関係が実際に存在する場合、結果として生成される必要があるであろう。実際に計算された点と中心点の差は、存在する外乱信号の基準であり、外乱信号としてオフセットの場合、エラーベクトルに対応する。
【００３８】
累算部５１は、例えば係数１または係数１／ｎで分周可能な任意の重み付け総和量を形成し、ここで、ｎは記憶される入力値の数である。
【００３９】
累算部５１に加え、補正値発生部５は、例えば、それに累算部５１の出力値が供給されるフィルタ５２を有することが可能である。フィルタ５２は、例えば、前記補正値が再計算されるとき例えば補正値ｕの最大の変更を制限する非線形フィルタである。フィルタ５２は、それにより、フィルタ５２の入力値に対応する形式の補正値ｕが、単位量で増加され、単位量で減少され、または、全く変更されない、例えばステップ関数類似の機能を有する。代替として、フィルタ５２は、また、フィルタ５２の入力値の特定の最大の大きさまで線形の特性を有することが可能であり、入力値の大きさがより大きい場合、補正値ｕの変更を最大の補正値差に制限する。制御装置もしくは制御ループの安定性はそれにより増大する。
【００４０】
通常、複数の成分、例えば２つの成分を有するベクトルである補正値ｕは、入力値ｘｉｎと同様にして、補正値発生部５から比較装置１に供給され、入力値ｘｉｎと比較される。
【００４１】
図３は、入力値ｘｉｎの個別の成分及び補正値ｕの個別の成分の両方を示す。入力値ｘｉｎは、２つの成分ｘｉｎ１、ｘｉｎ２を有し、補正値は、成分ｕ１、ｕ２を有する。入力値ｘｉｎの、及び補正値ｕの第１及び第２の成分は、それぞれの組で、各比較装置１１、１２にて、互いに比較される。比較装置１１、１２の出力値は、そこで出力値が結論値ｆに変換される計算手段２に、それぞれ供給される。
【００４２】
図３に示される制御装置は、例えば、磁場センサ、例えばホールセンサの外乱信号の自動補償を指向しており、そのようなセンサについて使用される。この目的のため、装置は、センサ自体に組み入れ可能であるか、または別個のユニットとして実現可能であるかのいずれかである。
【００４３】
ホールセンサは、例えば角度の非接触測定のために使用される。ホールセンサは、電流がそれを通って磁場に垂直に流れる場合、ホール信号として、磁場における電圧信号を出力するホール素子を有する。ホール信号、すなわちホール電圧は、磁束密度、ホール電流、及びホール定数のその直角の成分の生成物に依存する。ホール定数は、ホール素子の感度を表し、材料に依存する。
【００４４】
ホールセンサは、例えば平面内に配置され、前記平面内にそれらの電流の流れに関して互いに垂直である２つのホール素子を有する。結果として、センサは、外乱信号のないとき、互いに同様に、判別されるべき角度φの正弦（例えばｘｉｎ１）及び余弦（例えばｘｉｎ２）である２つのセンサ信号を発生する。角度φは、例えば逆正接（ｘｏｕｔ１／ｘｏｕｔ２）の計算により、評価手段２において出力値ｘｏｕｔ１、ｘｏｕｔ２から判別される。この例で、結論値ｆは、角度φに等しい。
【００４５】
結論値ｆは、比較器４３に供給され、それにより、結論値は、基準メモリ４２に記憶された基準値と比較される。基準値は、同様に角度であり、例えば４つの組の角度が記憶され、例えば、そのうちの１つの組の角度からなる基準角度は、互いについて１８０°またはπの差を有する。結論値ｆが基準値のうちの１つに等しい場合、そのとき、対応する信号Ｐｏｓ０乃至Ｐｏｓ７は、記憶装置４４に供給され、結論値ｆに割り付けられた入力値ｘｉｎ１、ｘｉｎ２は、記憶装置４４に記憶され、その場合、入力値は、例えば、図２による例におけるものと同様に、仮記憶バッファ４１にバッファ記憶され、前記仮記憶バッファ４１から記憶装置４４に供給されることが可能である。
【００４６】
記憶された入力値は、二値ベクトルＡ０乃至Ａ７である。これらの記憶されたベクトルは、そこでエラーベクトルＶｅｒｒが計算される累算計５１に供給される。エラーベクトルＶｅｒｒは、今度は、フィルタ５２に供給され、フィルタ５２により、ベクトル成分ｕ１、ｕ２を有する補正値ベクトルＶｕに変換される。この場合、補正値ベクトルＶｕは、例えば現在の結論値ｆが基準値のうちの１つに合致する場合毎に、新規に変換される。そのような場合、制御信号ＣＬＯＣＫは、フィルタ４２にそれぞれ供給される。
【００４７】
制御装置は、例えば、配線による論理として、及び超小型制御装置にプログラムの形態の両方で実現可能である。（デジタル）制御の実施は、専ら追加及び変更操作が必要とされるので、簡単である。
【００４８】
制御装置により、完全なオフセット補償は、通常の動作状態において実現可能である。このことは、オフセットの偏りが、使用されることを必要とする高域通過フィルタを用いることなく、補償されるので、特に、校正サイクルを全く必要としない。
【００４９】
本発明の保護範囲は、例示の実施形態に基づく本発明の明細書により例示の実施形態に限定されない。むしろ、本発明は、任意の新しい特徴並びに特徴の任意の組み合わせを含み、この組み合わせは、詳細には、この特徴またはこの組み合わせ自体が、請求の範囲または例示の実施形態に明確に表されない場合であっても、請求の範囲の特徴の任意の組み合わせを有する。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】制御装置の模式構成を示す。
【図２】図１に示された制御装置の詳細な模式図を示す。
【図３】制御装置のさらなる例示の実施形態の模式図を示す。
【図１】
2008509462.tif 000003
【図２】
2008509462.tif 000004
【図３】
2008509462.tif 000005
【国際調査報告】
2008509462.tif 000006
2008509462.tif 000007
2008509462.tif 000008
2008509462.tif 000009