DE102018215938A1

DE102018215938A1 - Hochauflösungsmodus für einen Magnetfeldsensor

Info

Publication number: DE102018215938A1
Application number: DE102018215938.6A
Authority: DE
Inventors: Patricia Lorber; Simone Fontanesi; Tobias Werth
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2018-09-19
Filing date: 2018-09-19
Publication date: 2020-03-19
Also published as: US11971279B2; KR20200033747A; US20200088550A1; US20230054830A1; KR102294824B1; US11499846B2; CN110927399A

Abstract

Ein Magnetfeldsensor weist eine Sensoreinheit und eine Verarbeitungsschaltung auf. Die Sensoreinheit ist ausgelegt, um basierend auf einem variierenden Magnetfeld ein Schwingungssignal, das um einen Mittelwert schwankt, zu erzeugen. Die Verarbeitungsschaltung ist ausgelegt, um basierend auf dem Schwingungssignal ein Ausgangssignal zu erzeugen. Die Verarbeitungsschaltung ist ausgelegt, um in einem von einem Niederauflösungsmodus verschiedenen Hochauflösungsmodus jeweils einen Mittelwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das Schwingungssignal den Mittelwert erreicht, und jeweils einen Grenzwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das Schwingungssignal zumindest einen von dem Mittelwert verschiedenen Grenzwert erreicht. Eine Pulsbreite zumindest entweder des Mittelwertdurchgangs-Pulses oder des Grenzwertdurchgangs-Pulses ist eingestellt, um anzuzeigen, dass der Magnetfeldsensor in dem Hochauflösungsmodus arbeitet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung befasst sich mit Magnetfeldsensoren, die ein Ausgangssignal ausgeben, das es einem Empfänger ermöglicht, zu erkennen, dass sie in einem Hochauflösungsmodus arbeiten, sowie Verfahren zum Erzeugen entsprechender Ausgangssignale von Magnetfeldsensoren.
Hintergrund
Magnetfeldsensoren werden verwendet, um magnetische Felder zu messen. Beispiele von Magnetfeldsensoren weisen zum Beispiel Hall-Sensor-Vorrichtungen auf, die ein Ausgangssignal liefern, das proportional zu einem anliegenden Magnetfeld ist. Magnetfeldsensoren finden auf vielen Gebieten Anwendung, um Relativbewegungen zwischen dem Magnetfeldsensor und einem Magnetelement zu erfassen. Das Magnetelement kann beispielsweise ein oder mehrere Polpaare aufweisen, so dass der Magnetfeldsensor bei einer Relativbewegung zwischen dem Magnetfeldsensor und dem Magnetelement ein Schwingungssignal erzeugt, das um einen Mittelwert schwankt.
Ein Beispiel solcher Magnetfeldsensoren sind Radgeschwindigkeitssensoren, die eine Radgeschwindigkeit erfassen. Bei solchen Radgeschwindigkeitssensoren kann ein Polrad mit einem oder einer Mehrzahl von Polpaaren auf einer Achse, um die sich das Rad dreht, angeordnet sein, so dass das Polrad, wenn sich das Rad dreht, ein variierendes Magnetfeld erzeugt, das durch den Magnetfeldsensor erfasst wird, um ein Schwingungssignal zu erzeugen, das um einen Mittelwert schwankt. Unter Verwendung des Schwingungssignals kann die Geschwindigkeit, mit der sich das Rad dreht, ermittelt werden. Entsprechende Radgeschwindigkeitssensoren können beispielsweise in Kraftfahrzeugen für autonome Parkanwendungen und autonome Fahranwendungen verwendet werden.
Generell können Magnetfeldsensoren basierend auf dem erfassten Signal ein Ausgangssignal gemäß einem Signalprotokoll ausgeben. Bei einem sogenannten AK-Protokoll wird bei jedem Nulldurchgang des Schwingungssignals eine Pulsfolge erzeugt, wobei ein erster Puls mit einer ersten Pulshöhe den Nulldurchgang anzeigt und darauffolgende Pulse mit einer zweiten geringeren Höhe Informationsbits darstellen, die weitere Informationen anzeigen können. Bei einem anderen, sogenannten PWM-Protokoll (PWM = Pulsbreitenmodulation) wird bei jedem Nulldurchgang des Schwingungssignals ein einzelner Puls erzeugt. Die Breite des Pulses kann moduliert sein, um Informationen zu enthalten, beispielsweise können die Pulse eine erste Breite aufweisen, wenn sich das Rad in einer ersten Richtung dreht und die Pulse können eine zweite Breite aufweisen, wenn sich das Rad in einer zweiten Richtung dreht.
Überblick
Wünschenswert wären Magnetfeldsensoren, die es ermöglichen, ein Ausgangssignal mit höherer Auflösung auszugeben, das es ferner ermöglicht, zu erkennen, dass der Magnetfeldsensor in einem Hochauflösungsmodus arbeitet.
Beispiele der vorliegenden Offenbarung schaffen einen Magnetfeldsensor mit einer Sensoreinheit und einer Verarbeitungsschaltung. Die Sensoreinheit ist ausgelegt, um basierend auf einem variierenden Magnetfeld ein Schwingungssignal, das um einen Mittelwert schwankt, zu erzeugen. Die Verarbeitungsschaltung ist ausgelegt, um basierend auf dem Schwingungssignal ein Ausgangssignal zu erzeugen. In einem von einem Niederauflösungsmodus verschiedenen Hochauflösungsmodus ist die Verarbeitungsschaltung ausgelegt, um jeweils einen Mittelwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das Schwingungssignal den Mittelwert erreicht, und jeweils einen Grenzwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das Schwingungssignal zumindest einen von dem Mittelwert verschiedenen Grenzwert erreicht. Eine Pulsbreite zumindest entweder des Mittelwertdurchgangs-Pulses oder des Grenzwertdurchgangs-Pulses ist eingestellt, um anzuzeigen, dass der Magnetfeldsensor in dem Hochauflösungsmodus arbeitet.
Beispiele der vorliegenden Offenbarung schaffen ein Verfahren zum Erzeugen eines Ausgangssignals eines Magnetfeldsensors, bei dem ein Schwingungssignal, das um einen Mittelwert schwankt, basierend auf einem variierenden Magnetfeld erzeugt wird. Das Ausgangssignal wird basierend auf einem Schwingungssignal erzeugt, wobei in einem von einem Niederauflösungsmodus verschiedenen Hochauflösungsmodus jeweils ein Mittelwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal erzeugt wird, wenn das Schwingungssignal den Mittelwert erreicht, und jeweils ein Grenzwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal erzeugt wird, wenn das Schwingungssignal zumindest einen von dem Mittelwert verschiedenen Grenzwert erreicht. Eine Pulsbreite zumindest entweder des Mittelwertdurchgangs-Pulses oder des Grenzwertdurchgangs-Pulses ist eingestellt, um anzuzeigen, dass das Verfahren in dem Hochauflösungsmodus arbeitet.
Beispiele der vorliegenden Offenbarung liefern somit ein Ausgangssignal eines Magnetfeldsensors, das ein PWM-Protokoll für einen Hochauflösungsmodus verwendet. Dabei werden Pulse in dem Ausgangssignal nicht nur bei Mittelwertdurchgängen erzeugt, sondern auch bei zusätzlichen Grenzwertdurchgängen. Die Pulsbreiten in dem Ausgangssignal sind dabei eingestellt, um einem Empfänger zu ermöglichen, zu erkennen, dass der Magnetfeldsensor in dem Hochauflösungsmodus arbeitet. Somit ist es gemäß der vorliegenden Offenbarung möglich, auf einfache Weise für einen Empfänger erkennbar ein Ausgangssignal mit hoher Auflösung zu erzeugen.
Figurenliste
Beispiele der Offenbarung werden nachfolgend bezugnehmend auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Magnetfeldsensors;
2 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Magnetfeldsensors, der ausgelegt ist, um entweder in einem Hochauflösungsmodus oder einem Niederauflösungsmodus zu arbeiten;
3 schematisch eine Anordnung eines Magnetfeldsensors und eines Polrades;
4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Niederauflösungsmodus;
5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Hochauflösungsmodus;
6 bis 9 Signaldiagramme zur Erläuterung von Beispielen, wie gemäß der vorliegenden Offenbarung Ausgangssignale aus Schwingungssignalen erzeugt werden können; und
10 eine schematische Darstellung eines Beispiels eines Verfahrens zum Erzeugen eines Ausgangssignals eines Magnetfeldsensors gemäß der vorliegenden Offenbarung.

Detaillierte Beschreibung
Im Folgenden werden Beispiele der vorliegenden Offenbarung detailliert und unter Verwendung der beigefügten Beschreibungen beschrieben. Es sei darauf hingewiesen, dass gleiche Elemente oder Elemente, die die gleiche Funktionalität aufweisen, mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen versehen sein können, wobei eine wiederholte Beschreibung von Elementen, die mit dem gleichen oder ähnlichem Bezugszeichen versehen sind, typischerweise weggelassen wird. Beschreibungen von Elementen, die gleiche oder ähnliche Bezugszeichen aufweisen, sind gegeneinander austauschbar. In der folgenden Beschreibung werden viele Details beschrieben, um eine gründlichere Erklärung von Beispielen der Offenbarung zu liefern. Es ist jedoch für Fachleute offensichtlich, dass andere Beispiele ohne diese spezifischen Details implementiert werden können. Merkmale der unterschiedlichen beschriebenen Beispiele können miteinander kombiniert werden, es sei denn, Merkmale einer entsprechenden Kombination schließen sich gegenseitig aus oder eine solche Kombination ist ausdrücklich ausgeschlossen.
1 zeigt schematisch einen Magnetfeldsensor mit einer Sensoreinheit 10 und einer Verarbeitungsschaltung 12. Die Sensoreinheit 10 ist ausgelegt, um basierend auf einem variierenden Magnetfeld ein Schwingungssignal 14 zu erzeugen. Die Verarbeitungsschaltung 12 empfängt das Schwingungssignal 14 und ist ausgelegt, um basierend darauf ein Ausgangssignal 16 zu erzeugen.
Bei Beispielen kann die Sensoreinheit 10 ausgelegt sein, um das Schwingungssignal basierend auf einer Drehung eines Polrades 20 zu erzeugen, wie schematisch in 3 dargestellt ist. Das Polrad 20 kann auf einer Welle 22 drehbar gelagert sein. Das Polrad kann ein, oder wie in 3 schematisch gezeigt ist, eine Mehrzahl von Polpaaren magnetischer Nordpole und magnetischer Südpole aufweisen. Die Sensoreinheit 10 ist relativ zu dem Polrad 20 derart positioniert, dass sie basierend auf dem Magnetfeld, das aufgrund einer Drehung des Polrades 20 variiert, ein Schwingungssignal erzeugt, das um einen Mittelwert schwankt. Bei Beispielen kann somit die Frequenz des Schwingungssignals von einer Rotationsfrequenz abhängen, beispielsweise von der Rotationsfrequenz eines Rades, das sich mit der Welle 22 dreht.
Bei Beispielen kann das Schwingungssignal sinusförmig sein. Bei anderen Beispielen kann das Schwingungssignal eine andere Schwingungsform aufweisen, beispielsweise dreieckig oder sägezahnförmig.
Bei Beispielen ist die Sensoreinheit ausgelegt, um basierend auf dem variierenden Magnetfeld ein Schwingungssignal zu erzeugen, das einen Winkel darstellt, der zwischen 0° und 360° schwankt. Mittelwertdurchgänge dieses Schwingungssignals können Winkeln von 0° und 180° entsprechen. Bei Beispielen kann die Sensoreinheit ausgelegt sein, um zwei zueinander um 90° phasenverschobene Signale aufgrund des variierenden Magnetfeldes zu erzeugen und aus diesen Signalen eine Winkelberechnung über die atan-Funktion oder den CORDIC-Algorithmus durchzuführen. Bei solchen Beispielen stellt das Erreichen des Mittelwerts in dem Schwingungssignal und das Erreichen von dem Mittelwert verschiedenen Grenzwerten in dem Schwingungssignal jeweils das Erreichen entsprechender Winkel dar. Bei Beispielen entsprechen Mittelwertdurchgänge des Schwingungssignals Winkeln von 0° und 180°. Von dem Mittelwert verschiedene Grenzwerte können beispielsweise einem Winkel von 90° und 270° entsprechen.
4 zeigt eine Darstellung eines sinusförmigen Schwingungssignals 14 über der Zeit, dessen Amplitude in dB dargestellt ist. In 4 ist lediglich eine Periode des Schwingungssignals dargestellt, wobei für Fachleute offensichtlich ist, dass es sich um ein periodisches Schwingungssignal handelt.
Der Mittelwert des Schwingungssignals in 4 ist 0 und das gezeigte Schwingungssignal weist drei Nulldurchgänge bei t₀ , t₁ und t₂ auf. Beispielsweise können die Nulldurchgänge bei t0, t₁ und t₂ Winkeln von 0°, 180° und 360° entsprechen. Wie in 4 gezeigt ist, wird jeweils ein Mittelwertdurchgangspuls P_M erzeugt, wenn das Schwingungssignal den Mittelwert, bei dem gezeigten Beispiel 0, erreicht. Wie in 4 gezeigt ist, kann zwischen der Erzeugung des Mittelwertdurchgangs-Pulses und dem Mittelwertdurchgang eine vorbestimmte Zeitdauer tpre verstreichen. Wie ferner in 4 gezeigt ist, werden die Pulse P_M mit einer Pulsbreite w1 erzeugt.
Das in 4 gezeigte Ausgangssignal, das den Puls P_M aufweist, stellt ein Ausgangssignal dar, wie es in einem Niederauflösungsmodus basierend auf dem Schwingungssignal 14 erzeugt wird. Bei Beispielen der vorliegenden Offenbarung ist die Verarbeitungsschaltung 12 ausgelegt, um in einem von dem Niederauflösungsmodus verschiedenen Hochauflösungsmodus jeweils einen Mittelwertdurchgangs-Puls P_M in dem Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das Schwingungssignal den Mittelwert erreicht, und jeweils einen Grenzwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das Schwingungssignal zumindest einen von dem Mittelwert verschiedenen Grenzwert erreicht. Ein Sensorausgangssignal höherer Auflösung kann generell vorteilhaft sein, da es ein durch den Sensor gemessenes Signal mit höherer Genauigkeit darstellt oder die Ableitung zusätzlicher Informationen, wie z.B. von Jitterwerten, ermöglichen kann.
5 zeigt schematisch das Schwingungssignal 14, das um einen Mittelwert 24 schwankt, wobei ferner ein oberer Grenzwert 26 und ein unterer Grenzwert 28 des Schwingungssignals 14 dargestellt sind. Das Schwingungssignal 14 erreicht den Mittelwert 24 zu den Zeitpunkten t₀ , t₁ und t₂ . Das Schwingungssignal 14 erreicht den oberen Grenzwert 26 zu den Zeitpunkten t₃ und t₄ . Das Schwingungssignal erreicht den unteren Grenzwert 28 zu den Zeitpunkten t₅ und t₆ . Bei Beispielen ist die Verarbeitungsschaltung ausgelegt, um jeweils einen Grenzwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal 16 (nicht gezeigt in 5) zu erzeugen, wenn das Schwingungssignal 14 den oberen Grenzwert 26 erreicht, Zeitpunkte t₃ und t₄ , und wenn das Schwingungssignal 14 den unteren Grenzwert 28 erreicht, Zeitpunkte t₅ und t₆ .
An dieser Stelle sei darauf hingewiesen, dass die Formulierung, dass ein Puls erzeugt wird, wenn das Schwingungssignal einen Grenzwert erreicht, bedeuten soll, dass das Erreichen des Grenzwerts ursächlich für die Erzeugung des Pulses ist, wobei zwischen dem Erreichen des Grenzwerts und der Erzeugung des Pulses eine Zeitdauer liegen kann, siehe beispielsweise die in den Figuren dargestellte Verzögerung tpre.
6 zeigt ein Beispiel des Ausgangssignals 16, wenn die Verarbeitungsschaltung in dem Hochauflösungsmodus arbeitet. Ein Mittelwertdurchgangs-Puls P_M wird in dem Ausgangssignal 16 erzeugt, wenn das Schwingungssignal 14 den Mittelwert erreicht, wie bereits im Zusammenhang mit 3 erläutert. Ferner werden in dem Ausgangssignal 16 jeweilige Grenzwertdurchgangs-Pulse P_G erzeugt, wenn das Schwingungssignal 14 von dem Mittelwert verschiedene Grenzwerte 30 erreicht, die in 6 durch durchgezogene Kreise angedeutet sind. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Grenzwerte 30 in 6 rein schematisch sind und dass bei tatsächlichen Implementierungen andere Grenzwerte 32 verwendet werden können, für die in 6 Beispiele durch gestrichelte Kreise 32 angedeutet sind. Die in 6 gezeigten Grenzwerte sind als rein schematisch anzusehen, wobei die Grenzwerte und die Pulsbreiten in dem Ausgangssignal 16 so aufeinander abzustimmen sind, dass keine Überlappungen der Pulse stattfinden.
Bei dem gezeigten Beispiel beträgt die Pulsbreite der Mittelwertdurchgangs-Pulse P_M w1 und die Pulsbreite der Grenzwertdurchgangs-Pulse P_G beträgt w2. Die Verarbeitungsschaltung ist somit ausgelegt, um die Grenzwertdurchgangs-Pulse P_G mit einer Pulsbreite zu erzeugen, die sich von einer Pulsbreite der Mittelwertdurchgangs-Pulse P_M unterscheidet. Bei solchen Beispielen ist somit die Pulsbreite der Grenzwertdurchgangs-Pulse eingestellt, um anzuzeigen, dass der Magnetfeldsensor in dem Hochauflösungsmodus arbeitet, indem sich die Pulsbreite der Grenzwertdurchgangs-Pulse von der der Mittelwertdurchgangs-Pulse unterscheidet. Beispielsweise kann ein Empfänger, der das Ausgangssignal 16 empfängt, anhand dessen, dass das Ausgangssignal 16 Pulse unterschiedlicher Breite aufweist, erkennen, dass der Magnetfeldsensor in dem Hochauflösungsmodus arbeitet.
Bei Beispielen kann die Verarbeitungsschaltung ausgelegt sein, um ausschließlich in dem Hochauflösungsmodus zu arbeiten, abhängig von einer Rotationsfrequenz eines Rades des Fahrzeugs. Bei solchen Beispielen kann die Verarbeitungsschaltung ausgelegt sein, um über den gesamten Messbereich der Rotationsfrequenz, der einem Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich von 0 bis 300 km/h entsprechen kann, in dem Hochauflösungsmodus zu arbeiten.
Bei Beispielen kann die Verarbeitungsschaltung ausgelegt sein, um entweder in dem Hochauflösungsmodus oder in dem Niederauflösungsmodus zu arbeiten, wobei die Verarbeitungsschaltung in dem Niederauflösungsmodus ausgelegt ist, nur Mittelwertdurchgangs-Pulse in dem Ausgangssignal zu erzeugen.
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines entsprechenden Magnetfeldsensors, der die Sensoreinheit 10 und die Verarbeitungsschaltung 12 aufweist. Die Verarbeitungsschaltung 12 ist zwischen einem Niederauflösungsmodus 40 und einem Hochauflösungsmodus 42 umschaltbar, wie in 2 durch entsprechende Blöcke und einen Schalter 38 angedeutet ist. Abhängig davon, ob die Verarbeitungsschaltung 12 in den Niederauflösungsmodus 40 oder den Hochauflösungsmodus 42 geschaltet ist, weist das Ausgangssignal 16 nur Mittelwertdurchgangs-Pulse P_M (Niederauflösungsmodus) oder Mittelwertdurchgangs-Pulse P_M und Grenzwertdurchgangs-Pulse P_G (Hochauflösungspulse) auf.
Bei Beispielen kann der Magnetfeldsensor ausgelegt sein, um zwischen dem Niederauflösungsmodus 40 und dem Hochauflösungsmodus 42 umzuschalten, wenn eine Frequenz des Schwingungssignals eine Grenzfrequenz erreicht. Oberhalb dieser Grenzfrequenz werden dann nur Mittelwertdurchgangs-Pulse in dem Ausgangssignal 16 erzeugt und unterhalb dieser Frequenz werden dann sowohl Mittelwertdurchgangs-Pulse als auch Grenzwertdurchgangs-Pulse in dem Ausgangssignal 16 erzeugt. Bei Beispielen kann diese Grenzfrequenz einer Rotationsfrequenz des Rads, die beispielsweise einer Fahrzeuggeschwindigkeit von 30 km/h entspricht, entsprechen. Bei Beispielen wird somit bei langsamen Fahrten der Hochauflösungsmodus verwendet, wie z.B. bei einem Einparken eines Fahrzeugs. Somit kann die Gefahr, dass aufgrund einer langsameren Geschwindigkeit oder eines Absterbens des Motors falsche Werte auf der Basis des Ausgangssignals des Magnetfeldsensors ermittelt werden, reduziert werden.
Bei Beispielen der vorliegenden Offenbarung ist die Verarbeitungsschaltung ausgelegt, um alle Pulse in dem Ausgangssignal mit einem gleichen Pegel zu erzeugen. Dadurch unterscheidet sich das Ausgangssignal eindeutig von Signalen, die beispielsweise unter Verwendung eines AK-Protokolls erzeugt werden.
Generell ist die Auflösung, die erreicht werden kann, lediglich durch die definierten Pulsbreiten begrenzt. Bei Beispielen kann somit eine 3-fach, 6-fach oder 12-fach höhere Auflösung erreicht werden, abhängig davon, bei wie vielen zusätzlichen Grenzwerten Grenzwertdurchgangs-Pulse erzeugt werden.
7 zeigt eine schematische Darstellung eines Schwingungssignals 14 und eines basierend darauf erzeugten Ausgangssignals 16. Bei dem in 7 gezeigten Beispiel werden bei zwei zusätzlichen Grenzwerten, einem oberen Grenzwert 26 und einem unteren Grenzwert 28 Grenzwertdurchgangs-Pulse P_G erzeugt. Somit kann eine 3-fach höhere Auflösung erreicht werden. Bei diesem Beispiel weisen die Grenzwertdurchgangs-Pulse P_G wiederum eine geringere Breite w2 auf als die Mittelwertdurchgangs-Pulse P_M , die eine Pulsbreite w1 aufweisen. Die Pulsbreite w1 kann dabei Standardlängen von DR-R- oder DR-L-Pulsen entsprechen. DR-R-Pulse entsprechen dabei Pulsen, die gemäß einem Standard-PWM-Protokoll bei entsprechenden Mittelwertdurchgängen bzw. Null-Durchgängen bei einer Drehrichtung nach rechts erzeugt werden, und DR-L-Pulse entsprechen dabei Pulsen, die gemäß dem Standard-PWM-Protokoll bei einer Drehrichtung nach links erzeugt werden. Abhängig von der Drehrichtung können somit die Mittelwertdurchgangs-Pulse unterschiedliche Pulsbreiten aufweisen. Die Grenzwertdurchgangs-Pulse P_G können eine von diesen Pulsbreiten unterschiedliche Pulsbreite aufweisen, beispielsweise eine geringere Pulsbreite w2. Somit kann ein Empfänger an den unterschiedlichen Pulsbreiten erkennen, dass der Magnetfeldsensor in dem Hochauflösungsmodus arbeitet.
Bei Beispielen ist die Verarbeitungsschaltung ausgelegt, um in dem Hochauflösungsmodus die Mittelwertdurchgangs-Pulse und die Grenzwertdurchgangs-Pulse mit der gleichen Pulsbreite zu erzeugen, die sich von einer Pulsbreite der Mittelwertdurchgangs-Pulse in dem Niederauflösungsmodus unterscheidet. 8 zeigt ein Beispiel eines entsprechenden Ausgangssignals 16, bei dem die Mittelwertdurchgangs-Pulse P_M und die Grenzwertdurchgangs-Pulse P_G die gleiche Pulsbreite aufweisen. Diese Pulsbreite unterscheidet sich von der Pulsbreite oder den Pulsbreiten, die in im Niederauflösungsmodus verwendet werden. Bei dem Niederauflösungsmodus kann das Ausgangssignal entsprechend eines gängigen Standard-PWM-Protokolls, bei dem nur ein Niederauflösungsmodus existiert, übertragen werden. Entsprechende Pulse P_Standard , wie sie gemäß dem Standard-PWM-Protokoll verwendet werden, sind in 8 in gestrichelten Linien dargestellt. Bei solchen Beispielen kann ein Empfänger, der das Ausgangssignal empfängt, erkennen, dass der Magnetfeldsensor in dem Hochauflösungsmodus arbeitet, da die Pulse eine Pulsbreite aufweisen, die in dem Niederauflösungsmodus nicht vorkommt. Bei Beispielen weisen sowohl die Mittelwertdurchgangs-Pulse als auch die Grenzwertdurchgangs-Pulse eine Pulsbreite auf, wie sie bei DR-R-Pulsen und DR-L-Pulsen im PWM-Niederauflösungsmodus nicht vorkommt. Somit kann ein Empfänger des Ausgangssignals unterscheiden, ob der Magnetfeldsensor in dem Hochauflösungsmodus oder dem Niederauflösungsmodus arbeitet.
9 zeigt ein Beispiel eines Ausgangssignals 16, bei dem die Mittelwertdurchgangs-Pulse P_G und die Grenzwertdurchgangs-Pulse P_M unterschiedliche Pulsbreiten aufweisen und alle Pulse eine Pulsbreite aufweisen, die sich von jeder in dem Niederauflösungsmodus vorkommenden Pulsbreite unterscheidet. Beispielsweise sind in 9 eine DR-L-Puls und ein DR-R-Puls des Niederauflösungsmodus in gestrichelten Linien dargestellt und die Pulsbreite derselben unterscheidet sich sowohl von der Pulsbreite der Pulse P_M als auch der Pulsbreite der Pulse P_G im Hochauflösungsmodus. Somit ist es möglich, den Hochauflösungsmodus und den Niederauflösungsmodus sowohl anhand der in dem Ausgangssignal 16 auftretenden unterschiedlichen Pulsbreiten der Pulse P_G , P_M als auch anhand der von den im Niederauflösungsmodus auftretenden Pulsbreiten der DR-L-Pulse und DR-R-Pulse verschiedenen Pulsbreiten zu erkennen. Ein Empfänger, beispielsweise eine elektronische Steuerung, ECU, die das Ausgangssignal 16 empfängt, kann somit erkennen, welche Pulse für Jitter-Messungen verwendet werden können. Dies kann eine klare Unterscheidung zwischen dem Hochauflösungsmodus und dem Niederauflösungsmodus, der einem gängigen Standard-PWM-Modus entsprechen kann, sicherstellen, und ermöglicht, dass die elektronische Steuerung weiß, welche der Pulse Mittelwertdurchgangs-Pulse P_M sind.
Bei Beispielen kann der Magnetfeldsensor ausgelegt sein, um eine Bewegung eines sich relativ zu dem Magnetfeldsensor bewegenden Magneten zu erfassen. Die Verarbeitungsschaltung kann ausgelegt sein, um die Mittelwertdurchgangs-Pulse P_M mit einer ersten Pulsbreite zu erzeugen, wenn die Bewegung in einer ersten Richtung stattfindet, und mit einer von der ersten Pulsbreite verschiedenen zweiten Pulsbreite zu erzeugen, wenn die Bewegung in einer zu der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung stattfindet. Bei Beispielen können die erste Pulsbreite und die zweite Pulsbreite den Pulsbreiten von Standard-DR-R-Pulsen und Standard-DR-L-Pulsen entsprechen. Bei Beispielen können sich die erste und die zweite Pulsbreite von solchen Standardpulsbreiten unterscheiden.
Generell können bei einem Standard-PWM-Protokoll weitere Pulsbreiten existieren, um Informationen anzuzeigen. Beispielsweise wird bei einem Standard-PWM-Protokoll eine bestimmte Pulsbreite verwendet, um anzuzeigen, dass ein Signalpegel des von der Sensoreinheit erzeugten Signals geringer als ein Schwellenpegel ist, wobei solche Pulse als sogenannte EL-Pulse bekannt sind, die eine Information darüber liefern, dass die Einbaulage kritisch ist. Falls solche Informationen nicht mehr erforderlich sind, kann bei Beispielen die Pulsbreite solcher Pulse verwendet werden, um anzuzeigen, dass der Magnetfeldsensor in dem Hochauflösungsmodus arbeitet.
Bei Beispielen können Pulsbreiten, wie sie bei Standard-PWM-Protokollen verwendet werden, um einen Faktor von beispielsweise 0,5 für alle oder nur für die Grenzwertdurchgangs-Pulse angepasst werden. Bei Beispielen können zusätzliche Pulsbreiten verwendet werden, um zusätzliche Grenzwertdurchgangs-Pulse P_G anzuzeigen oder um sogar Grenzwertdurchgangs-Pulse P_G aufeinanderfolgend zu nummerieren. Da Grenzwertdurchgangs-Pulse P_G nur im Hochauflösungsmodus erzeugt werden, können sie auch als Hochauflösungspulse bezeichnet werden. Bei Beispielen ist die Verarbeitungsschaltung in dem Hochauflösungsmodus ausgelegt, um jeweils einen ersten Grenzwertdurchgangs-Puls P_G in dem Ausgangssignal 16 zu erzeugen, wenn das Schwingungssignal 16 einen von dem Mittelwert verschiedenen ersten Grenzwert erreicht, und einen zweiten Grenzwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal 16 zu erzeugen, wenn das Schwingungssignal 14 einen von dem Mittelwert und dem ersten Grenzwert verschiedenen zweiten Grenzwert erreicht, wobei der erste Grenzwertdurchgangs-Puls und der zweite Grenzwertdurchgangs-Puls unterschiedliche Pulsbreiten aufweisen.
Die Hochauflösungspulse können mit Pulsbreiten erzeugt werden, die zwischen Pulsbreiten liegen, die bei Standard-PWM-Protokollen verwendet werden. Beispielsweise liegen Pulsbreiten für Standard-DR-L-Pulse in einem Bereich von 76 bis 104 µs, typischerweise 90 µs, und die Pulsbreite von Standard-DR-R-Pulsen liegt zwischen 154 und 207 µs, typischerweise 180 µs. Die Pulsbreite eines Standard-DR-L-Pulses inklusive EL-Puls liegt zwischen 306 und 414 µs, typischerweise 360 µs, und die Pulsbreite eines Standard-DR-R-Pulses inklusive EL-Puls liegt zwischen 616 und 828 µs, typischerweise 720 µs. Pulsbreiten für Hochauflösungspulse des PDM-Protokolls können mit einem ausreichenden Abstand zwischen diesen Pulsbreiten liegen, wobei ein Abstand zwischen der Pulsbreite von Hochauflösungspulsen und Standard-PWM-Pulsen beispielsweise jeweils 45 µs betragen kann.
10 zeigt schematisch ein Flussdiagramm eines Beispiels eines Verfahrens gemäß der vorliegenden Offenbarung. Bei 100 wird basierend auf einem variierenden Magnetfeld ein Schwingungssignal erzeugt, das um einen Mittelwert schwankt. Bei 102 wird das Ausgangssignal basierend auf dem Schwingungssignal erzeugt. Dabei wird in einem von einem Niederauflösungsmodus verschiedenen Hochauflösungsmodus jeweils ein Mittelwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal erzeugt, wenn das Schwingungssignal den Mittelwert erreicht. Wenn das Schwingungssignal zumindest einen von dem Mittelwert verschiedenen Grenzwert erreicht, wird jeweils ein Grenzwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal erzeugt. Eine Pulsbreite zumindest entweder des Mittelwertdurchgangs-Pulses oder des Grenzwertdurchgangs-Pulses ist eingestellt, um anzuzeigen, dass das Verfahren in dem Hochauflösungsmodus arbeitet.
Beispiele der vorliegenden Offenbarung ermöglichen somit die Erzeugung und Übertragung eines Hochauflösungs-Ausgangssignals unter Verwendung eines PWM-Protokolls. Die Tatsache, dass das Ausgangssignal ein Hochauflösungsausgangssignal ist, d. h., dass der Magnetfeldsensor in dem Hochauflösungsmodus arbeitet, wird durch die Pulsbreite von Pulsen in dem Ausgangssignal angezeigt. Dies ermöglicht es, Empfängerschaltungen, beispielsweise elektronischen Steuereinheiten von Kraftfahrzeugen, zu erkennen, dass der Magnetfeldsensor in dem Hochauflösungsmodus arbeitet. Dies ermöglicht es den Empfängerschaltungen, das Ausgangssignal korrekt zu interpretieren und auszuwerten. Da die Informationen, ob der Sensor im Hochauflösungsmodus arbeitet, durch die Pulsbreite codiert wird, ist es nicht erforderlich, Pulse mit unterschiedlicher Pulshöhe zu übertragen. Ferner ist es nicht erforderlich, digitale Daten zu übertragen, die die entsprechenden Informationen enthalten. Da bei jedem Durchgang durch einen Mittelwert bzw. Grenzwert jeweils nur ein Puls übertragen werden muss, ist der Hochauflösungsmodus nicht auf geringe Drehfrequenzen begrenzt, sondern kann über den gesamten Messbereich implementiert werden, beispielsweise über einen gesamten Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich.
Beispiele der vorliegenden Offenbarung ermöglichen es, Standard-PWM-Protokolle, die nur einen Niederauflösungsmodus aufweisen, zu erweitern, indem zusätzlich ein Hochauflösungsmodus eingeführt wird.
Beispiele der vorliegenden Offenbarung beziehen sich auf Radgeschwindigkeitssensoren, die einen Magnetfeldsensor, wie er hierin offenbart ist, aufweisen und die ein Ausgangssignal ausgeben, das eine Radgeschwindigkeit anzeigt. Bei Beispielen kann das Ausgangssignal des Magnetfeldsensors für autonome Fahranwendungen, beispielsweise autonome Einparkanwendungen verwendet werden.
Bei Beispielen kann die Verarbeitungsschaltung durch beliebige geeignete Schaltungsstrukturen implementiert werden, beispielsweise Mikroprozessorschaltungen, ASIC-Schaltungen, CMOS-Schaltungen und dergleichen. Bei Beispielen kann die Verarbeitungsschaltung als eine Kombination von Hardware-Strukturen und maschinenlesbaren Befehlen implementiert sein. Beispielsweise kann die Verarbeitungsschaltung einen Prozessor und Speichereinrichtungen aufweisen, die maschinenlesbare Befehle speichern, die zur Durchführung von hierin beschriebenen Verfahren führen, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden.
Obwohl einige Aspekte der vorliegenden Offenbarung als Merkmale im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, ist es klar, dass eine solche Beschreibung ebenfalls als eine Beschreibung entsprechender Verfahrensmerkmale betrachtet werden kann. Obwohl einige Aspekte als Merkmale im Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben wurden, ist klar, dass eine solche Beschreibung auch als eine Beschreibung entsprechender Merkmale einer Vorrichtung bzw. der Funktionalität einer Vorrichtung betrachtet werden können.
In der vorhergehenden detaillierten Beschreibung wurden teilweise verschiedene Merkmale in Beispielen zusammen gruppiert, um die Offenbarung zu rationalisieren. Diese Art der Offenbarung soll nicht als die Absicht interpretiert werden, dass die beanspruchten Beispiele mehr Merkmale aufweisen als ausdrücklich in jedem Anspruch angegeben sind. Vielmehr kann, wie die folgenden Ansprüche wiedergeben, der Gegenstand in weniger als allen Merkmalen eines einzelnen offenbarten Beispiels liegen. Folglich werden die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch als ein eigenes separates Beispiel stehen kann. Während jeder Anspruch als ein eigenes separates Beispiel stehen kann, sei angemerkt, dass, obwohl sich abhängige Ansprüche in den Ansprüchen auf eine spezifische Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen zurückbeziehen, andere Beispiele auch eine Kombination von abhängigen Ansprüchen mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen Anspruchs oder einer Kombination jedes Merkmals mit anderen abhängigen oder unabhängigen Ansprüchen umfassen. Solche Kombinationen seien umfasst, es sei denn, es ist ausgeführt, dass eine spezifische Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner ist beabsichtigt, dass auch eine Kombination von Merkmalen eines Anspruchs mit jedem anderen unabhängigen Anspruch umfasst ist, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch ist.
Gemäß Aspekt 1 weist ein Magnetfeldsensor mit folgende Merkmale auf: eine Sensoreinheit, die ausgelegt ist, um basierend auf einem variierenden Magnetfeld ein Schwingungssignal, das um einen Mittelwert schwankt, zu erzeugen; und eine Verarbeitungsschaltung, die ausgelegt ist, um basierend auf dem Schwingungssignal ein Ausgangssignal zu erzeugen, wobei die Verarbeitungsschaltung in einem von einem Niederauflösungsmodus verschiedenen Hochauflösungsmodus ausgelegt ist, um jeweils einen Mittelwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das Schwingungssignal den Mittelwert erreicht, und jeweils einen Grenzwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das Schwingungssignal zumindest einen von dem Mittelwert verschiedenen Grenzwert erreicht, wobei eine Pulsbreite zumindest entweder des Mittelwertdurchgangs-Pulses oder des Grenzwertdurchgangs-Pulses eingestellt ist, um anzuzeigen, dass der Magnetfeldsensor in dem Hochauflösungsmodus arbeitet.
Gemäß Aspekt 2 stellt bei einem Magnetfeldsensor nach Aspekt 1 das Schwingungssignal einen Winkel dar, der zwischen 0° und 360° schwankt, wobei aufeinanderfolgende Mittelwertdurchgänge des Schwingungssignals Winkeln von 0° und 180° entsprechen, und wobei der zumindest eine Grenzwert einem von 0° und 180° verschiedenen Winkel entspricht.
Gemäß Aspekt 3 ist der Magnetfeldsensor nach Aspekt 1 oder 2 ausgelegt, um entweder in dem Hochauflösungsmodus oder in dem Niederauflösungsmodus zu arbeiten, wobei die Verarbeitungsschaltung in dem Niederauflösungsmodus ausgelegt ist, um nur Mittelwertdurchgangs-Pulse in dem Ausgangssignal zu erzeugen.
Gemäß Aspekt 4 ist bei dem Magnetfeldsensor nach einem der Aspekte 1 bis 3 die Verarbeitungsschaltung ausgelegt, um die Grenzwertdurchgangs-Pulse mit einer Pulsbreite zu erzeugen, die sich von einer Pulsbreite der Mittelwertdurchgangs-Pulse unterscheidet.
Gemäß Aspekt 5 ist bei dem Magnetfeldsensor nach einem der Aspekte 1 bis 3 die Verarbeitungsschaltung ausgelegt, um in dem Hochauflösungsmodus die Mittelwertdurchgangs-Pulse und die Grenzwertdurchgangs-Pulse mit der gleichen Pulsbreite zu erzeugen, die sich von einer Pulsbreite der Mittelwertdurchgangs-Pulse in dem Niederauflösungsmodus unterscheidet.
Gemäß Aspekt 6 ist bei dem Magnetfeldsensor nach einem der Aspekte 1 bis 4 die Verarbeitungsschaltung in dem Hochauflösungsmodus ausgelegt, um jeweils einen ersten Grenzwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das Schwingungssignal einen von dem Mittelwert verschiedenen ersten Grenzwert erreicht, und einen zweiten Grenzwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das Schwingungssignal einen von dem Mittelwert und dem ersten Grenzwert verschiedenen zweiten Grenzwert erreicht, wobei der erste Grenzwertdurchgangs-Puls und der zweite Grenzwertdurchgangs-Puls unterschiedliche Pulsbreiten aufweisen.
Gemäß Aspekt 7 ist bei dem Magnetfeldsensor nach einem der Aspekte 1 bis 6 die Verarbeitungsschaltung ausgelegt, um die Grenzwertdurchgangs-Pulse mit einer Pulsbreite zu erzeugen, die sich von jeder in dem Niederauflösungsmodus verwendeten Pulsbreite unterscheidet.
Gemäß Aspekt 8 ist der Magnetfeldsensor nach einem der Aspekte 1 bis 7 ausgelegt, um eine Bewegung eines sich relativ zu dem Magnetfeldsensor bewegenden Magneten zu erfassen, wobei die Verarbeitungsschaltung ausgelegt ist, um die Mittelwertdurchgangs-Pulse mit einer ersten Pulsbreite zu erzeugen, wenn die Bewegung in einer ersten Richtung stattfindet, und mit einer von der ersten Pulsbreite verschiedenen zweiten Pulsbreite zu erzeugen, wenn die Bewegung in einer zu der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung stattfindet.
Gemäß Aspekt 9 ist bei dem Magnetfeldsensor nach einem der Aspekte 1 bis 8 die Verarbeitungsschaltung ausgelegt, um alle Pulse in dem Ausgangssignal mit gleichem Pegel zu erzeugen.
Gemäß Aspekt 10 hängt bei dem Magnetfeldsensor nach einem der Aspekte 1 bis 9 eine Frequenz des Schwingungssignals von einer Rotationsfrequenz eines Rades ab, wobei die Verarbeitungsschaltung ausgelegt ist, um über einen gesamten Messbereich der Rotationsfrequenz ausschließlich in dem Hochauflösungsmodus zu arbeiten.
Gemäß Aspekt 11 hängt bei einem Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9 eine Frequenz des Schwingungssignals von einer Rotationsfrequenz eines Rades ab, wobei die Verarbeitungsschaltung ausgelegt ist, um in dem Hochauflösungsmodus zu arbeiten, wenn die Rotationsfrequenz unterhalb einer Grenzfrequenz ist, und in dem Niederauflösungsmodus zu arbeiten, wenn die Rotationsfrequenz oberhalb der Grenzfrequenz ist.
Gemäß Aspekt 12 weist ein Verfahren zum Erzeugen eines Ausgangssignals eines Magnetfeldsensors, folgenden Merkmale auf: Erzeugen eines Schwingungssignals, das um einen Mittelwert schwankt, basierend auf einem variierenden Magnetfeld; und Erzeugen des Ausgangssignals basierend auf dem Schwingungssignal, wobei in einem von einem Niederauflösungsmodus verschiedenen Hochauflösungsmodus jeweils ein Mittelwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal erzeugt wird, wenn das Schwingungssignal den Mittelwert erreicht, und jeweils ein Grenzwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal erzeugt wird, wenn das Schwingungssignal zumindest einen von dem Mittelwert verschiedenen Grenzwert erreicht, wobei eine Pulsbreite zumindest entweder des Mittelwertdurchgangs-Pulses oder des Grenzwertdurchgangs-Pulses eingestellt ist, um anzuzeigen, dass das Verfahren in dem Hochauflösungsmodus arbeitet.
Gemäß Aspekt 13 stellt bei dem Verfahren nach Aspekt 12 das Schwingungssignal einen Winkel dar, der zwischen 0° und 360° schwankt, wobei aufeinanderfolgende Mittelwertdurchgänge des Schwingungssignals Winkeln von 0° und 180° entsprechen, und wobei der zumindest eine Grenzwert einem von 0° und 180° verschiedenen Winkel entspricht.
Gemäß Aspekt 14 weist das Verfahren nach Aspekt 12 oder 13 ein Umschalten zwischen dem Hochauflösungsmodus und dem Niederauflösungsmodus auf, wobei in dem Niederauflösungsmodus nur Mittelwertdurchgangs-Pulse in dem Ausgangssignal erzeugt werden.
Gemäß Aspekt 15 werden bei dem Verfahren nach einem der Aspekte 12 bis 14 die Grenzwertdurchgangs-Pulse mit einer Pulsbreite erzeugt, die sich von einer Pulsbreite der Mittelwertdurchgangs-Pulse unterscheidet.
Gemäß Aspekt 16 werden bei dem Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14 in dem Hochauflösungsmodus die Mittelwertdurchgangs-Pulse und die Grenzwertdurchgangs-Pulse mit der gleichen Pulsbreite erzeugt, die sich von einer Pulsbreite der Mittelwertdurchgangs-Pulse in dem Niederauflösungsmodus unterscheidet.
Gemäß Aspekt 17 wird bei dem Verfahren nach einem der Aspekte 12 bis 16 in dem Hochauflösungsmodus jeweils ein erster Grenzwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal erzeugt, wenn das Schwingungssignal einen von dem Mittelwert verschiedenen ersten Grenzwert erreicht, und ein zweiter Grenzwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal erzeugt, wenn das Schwingungssignal einen von dem Mittelwert und dem ersten Grenzwert verschiedenen zweiten Grenzwert erreicht, wobei der erste Grenzwertdurchgangs-Puls und der zweite Grenzwertdurchgangs-Puls unterschiedliche Pulsbreiten aufweisen.
Gemäß Aspekt 18 werden bei dem Verfahren nach einem der Aspekte 12 bis 17 die Grenzwertdurchgangs-Pulse mit einer Pulsbreite erzeugt, die sich von jeder in dem Niederauflösungsmodus verwendeten Pulsbreite unterscheidet.
Gemäß Aspekt 19 basiert bei dem Verfahren nach einem der Aspekte 12 bis 18 das Schwingungssignal auf einer Bewegung eines sich relativ zu einem Magnetfeldsensor bewegenden Magneten, wobei die Mittelwertdurchgangs-Pulse mit einer ersten Pulsbreite erzeugt werden, wenn die Bewegung in einer ersten Richtung stattfindet, und mit einer von der ersten Pulsbreite verschiedenen zweiten Pulsbreite erzeugt werden, wenn die Bewegung in einer zu der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung stattfindet.
Gemäß Aspekt 20 werden bei dem Verfahren nach einem der Aspekte 12 bis 19 alle Pulse in dem Ausgangssignal mit gleichem Pegel erzeugt.
Gemäß Aspekt 21 hängt bei dem Verfahren nach einem der Aspekte 12 bis 19 eine Frequenz des Schwingungssignals von einer Rotationsfrequenz eines Rades ab, wobei das Verfahren über einen gesamten Messbereich der Rotationsfrequenz ausschließlich in dem Hochauflösungsmodus arbeitet.
Gemäß Aspekt 22 hängt bei dem Verfahren nach einem der Aspekte 12 bis 19 eine Frequenz des Schwingungssignals von einer Rotationsfrequenz eines Rades ab, wobei das Verfahren in dem Hochauflösungsmodus arbeitet, wenn die Rotationsfrequenz unterhalb einer Grenzfrequenz ist, und in dem Niederauflösungsmodus arbeitet, wenn die Rotationsfrequenz oberhalb der Grenzfrequenz ist.
Die oben beschriebenen Beispiele sind nur darstellend für die Grundsätze der vorliegenden Offenbarung. Es ist zu verstehen, dass Modifikationen und Variationen der Anordnungen und der Einzelheiten, die beschrieben sind, für Fachleute offensichtlich sind. Es ist daher beabsichtigt, dass die Offenbarung nur durch die beigefügten Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die zum Zweck der Beschreibung und Erklärung der Beispiele dargelegt sind, begrenzt ist.
Bezugszeichenliste

10: Sensoreinheit
12: Verarbeitungsschaltung
14: Schwingungssignal
16: Ausgangssignal
20: Polrad
22: Welle
24: Mittelwert
26: oberer Grenzwert
28: unterer Grenzwert
30: Grenzwerte
32: mögliche Grenzwerte
38: Schalter
40: Niederauflösungsmodus
42: Hochauflösungsmodul

Claims

Magnetfeldsensor mit folgenden Merkmalen: einer Sensoreinheit, die ausgelegt ist, um basierend auf einem variierenden Magnetfeld ein Schwingungssignal, das um einen Mittelwert schwankt, zu erzeugen; und einer Verarbeitungsschaltung, die ausgelegt ist, um basierend auf dem Schwingungssignal ein Ausgangssignal zu erzeugen, wobei die Verarbeitungsschaltung in einem von einem Niederauflösungsmodus verschiedenen Hochauflösungsmodus ausgelegt ist, um jeweils einen Mittelwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das Schwingungssignal den Mittelwert erreicht, und jeweils einen Grenzwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das Schwingungssignal zumindest einen von dem Mittelwert verschiedenen Grenzwert erreicht, wobei eine Pulsbreite zumindest entweder des Mittelwertdurchgangs-Pulses oder des Grenzwertdurchgangs-Pulses eingestellt ist, um anzuzeigen, dass der Magnetfeldsensor in dem Hochauflösungsmodus arbeitet.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 1, bei dem das Schwingungssignal einen Winkel darstellt, der zwischen 0° und 360° schwankt, wobei aufeinanderfolgende Mittelwertdurchgänge des Schwingungssignals Winkeln von 0° und 180° entsprechen, und wobei der zumindest eine Grenzwert einem von 0° und 180° verschiedenen Winkel entspricht.
Magnetfeldsensor nach Anspruch 1 oder 2, der ausgelegt ist, um entweder in dem Hochauflösungsmodus oder in dem Niederauflösungsmodus zu arbeiten, wobei die Verarbeitungsschaltung in dem Niederauflösungsmodus ausgelegt ist, um nur Mittelwertdurchgangs-Pulse in dem Ausgangssignal zu erzeugen.
Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Verarbeitungsschaltung ausgelegt ist, um die Grenzwertdurchgangs-Pulse mit einer Pulsbreite zu erzeugen, die sich von einer Pulsbreite der Mittelwertdurchgangs-Pulse unterscheidet.
Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Verarbeitungsschaltung ausgelegt ist, um in dem Hochauflösungsmodus die Mittelwertdurchgangs-Pulse und die Grenzwertdurchgangs-Pulse mit der gleichen Pulsbreite zu erzeugen, die sich von einer Pulsbreite der Mittelwertdurchgangs-Pulse in dem Niederauflösungsmodus unterscheidet.
Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Verarbeitungsschaltung in dem Hochauflösungsmodus ausgelegt ist, um jeweils einen ersten Grenzwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das Schwingungssignal einen von dem Mittelwert verschiedenen ersten Grenzwert erreicht, und einen zweiten Grenzwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal zu erzeugen, wenn das Schwingungssignal einen von dem Mittelwert und dem ersten Grenzwert verschiedenen zweiten Grenzwert erreicht, wobei der erste Grenzwertdurchgangs-Puls und der zweite Grenzwertdurchgangs-Puls unterschiedliche Pulsbreiten aufweisen.
Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Verarbeitungsschaltung ausgelegt ist, um die Grenzwertdurchgangs-Pulse mit einer Pulsbreite zu erzeugen, die sich von jeder in dem Niederauflösungsmodus verwendeten Pulsbreite unterscheidet.
Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, der ausgelegt ist, um eine Bewegung eines sich relativ zu dem Magnetfeldsensor bewegenden Magneten zu erfassen, wobei die Verarbeitungsschaltung ausgelegt ist, um die Mittelwertdurchgangs-Pulse mit einer ersten Pulsbreite zu erzeugen, wenn die Bewegung in einer ersten Richtung stattfindet, und mit einer von der ersten Pulsbreite verschiedenen zweiten Pulsbreite zu erzeugen, wenn die Bewegung in einer zu der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung stattfindet.
Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Verarbeitungsschaltung ausgelegt ist, um alle Pulse in dem Ausgangssignal mit gleichem Pegel zu erzeugen.
Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem eine Frequenz des Schwingungssignals von einer Rotationsfrequenz eines Rades abhängt, wobei die Verarbeitungsschaltung ausgelegt ist, um über einen gesamten Messbereich der Rotationsfrequenz ausschließlich in dem Hochauflösungsmodus zu arbeiten.
Magnetfeldsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem eine Frequenz des Schwingungssignals von einer Rotationsfrequenz eines Rades abhängt, wobei die Verarbeitungsschaltung ausgelegt ist, um in dem Hochauflösungsmodus zu arbeiten, wenn die Rotationsfrequenz unterhalb einer Grenzfrequenz ist, und in dem Niederauflösungsmodus zu arbeiten, wenn die Rotationsfrequenz oberhalb der Grenzfrequenz ist.
Verfahren zum Erzeugen eines Ausgangssignals eines Magnetfeldsensors, mit folgenden Merkmalen: Erzeugen eines Schwingungssignals, das um einen Mittelwert schwankt, basierend auf einem variierenden Magnetfeld; und Erzeugen des Ausgangssignals basierend auf dem Schwingungssignal, wobei in einem von einem Niederauflösungsmodus verschiedenen Hochauflösungsmodus jeweils ein Mittelwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal erzeugt wird, wenn das Schwingungssignal den Mittelwert erreicht, und jeweils ein Grenzwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal erzeugt wird, wenn das Schwingungssignal zumindest einen von dem Mittelwert verschiedenen Grenzwert erreicht, wobei eine Pulsbreite zumindest entweder des Mittelwertdurchgangs-Pulses oder des Grenzwertdurchgangs-Pulses eingestellt ist, um anzuzeigen, dass das Verfahren in dem Hochauflösungsmodus arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem das Schwingungssignal einen Winkel darstellt, der zwischen 0° und 360° schwankt, wobei aufeinanderfolgende Mittelwertdurchgänge des Schwingungssignals Winkeln von 0° und 180° entsprechen, und wobei der zumindest eine Grenzwert einem von 0° und 180° verschiedenen Winkel entspricht.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, das ein Umschalten zwischen dem Hochauflösungsmodus und dem Niederauflösungsmodus aufweist, wobei in dem Niederauflösungsmodus nur Mittelwertdurchgangs-Pulse in dem Ausgangssignal erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem die Grenzwertdurchgangs-Pulse mit einer Pulsbreite erzeugt werden, die sich von einer Pulsbreite der Mittelwertdurchgangs-Pulse unterscheidet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem in dem Hochauflösungsmodus die Mittelwertdurchgangs-Pulse und die Grenzwertdurchgangs-Pulse mit der gleichen Pulsbreite erzeugt werden, die sich von einer Pulsbreite der Mittelwertdurchgangs-Pulse in dem Niederauflösungsmodus unterscheidet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei dem in dem Hochauflösungsmodus jeweils ein erster Grenzwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal erzeugt wird, wenn das Schwingungssignal einen von dem Mittelwert verschiedenen ersten Grenzwert erreicht, und ein zweiter Grenzwertdurchgangs-Puls in dem Ausgangssignal erzeugt wird, wenn das Schwingungssignal einen von dem Mittelwert und dem ersten Grenzwert verschiedenen zweiten Grenzwert erreicht, wobei der erste Grenzwertdurchgangs-Puls und der zweite Grenzwertdurchgangs-Puls unterschiedliche Pulsbreiten aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17, bei dem die Grenzwertdurchgangs-Pulse mit einer Pulsbreite erzeugt werden, die sich von jeder in dem Niederauflösungsmodus verwendeten Pulsbreite unterscheidet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 18, bei dem das Schwingungssignal auf einer Bewegung eines sich relativ zu einem Magnetfeldsensor bewegenden Magneten basiert, wobei die Mittelwertdurchgangs-Pulse mit einer ersten Pulsbreite erzeugt werden, wenn die Bewegung in einer ersten Richtung stattfindet, und mit einer von der ersten Pulsbreite verschiedenen zweiten Pulsbreite erzeugt werden, wenn die Bewegung in einer zu der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung stattfindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, bei dem alle Pulse in dem Ausgangssignal mit gleichem Pegel erzeugt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, bei dem eine Frequenz des Schwingungssignals von einer Rotationsfrequenz eines Rades abhängt, wobei das Verfahren über einen gesamten Messbereich der Rotationsfrequenz ausschließlich in dem Hochauflösungsmodus arbeitet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 19, bei dem eine Frequenz des Schwingungssignals von einer Rotationsfrequenz eines Rades abhängt, wobei das Verfahren in dem Hochauflösungsmodus arbeitet, wenn die Rotationsfrequenz unterhalb einer Grenzfrequenz ist, und in dem Niederauflösungsmodus arbeitet, wenn die Rotationsfrequenz oberhalb der Grenzfrequenz ist.