專利名稱：用于確定傳感器的至少一個第一內(nèi)部參數(shù)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分確定傳感器的至少一個第一內(nèi)部參 數(shù)的方法、根據(jù)權(quán)利要求11前序部分的傳感器以及所述傳感器在機(jī)動車中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
文獻(xiàn)DE4434978A1描述了一種具有雙線接口的有源傳感器，該接口包括用于獲取 傳感器和編碼器之間臨界氣隙長度的測試模式，其中可能通過借助以串聯(lián)電壓位模式激勵 的傳感器改變工作電壓而在常規(guī)工作模式與該測試模式之間轉(zhuǎn)換。文獻(xiàn)DE10203483A1提出了一種可在不同模式下工作或者具有不同的數(shù)據(jù)傳輸模 式的輪速傳感器，其中可能通過采用其它輸入的外部激勵在這些工作模式之間轉(zhuǎn)換。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)在于提出一種用于確定有源傳感器的內(nèi)部參數(shù)的方法，以及一種有 源傳感器，其在特殊工作模式下較可靠和簡單地確定傳感器的至少一個第一內(nèi)部參數(shù)。本發(fā)明通過根據(jù)權(quán)利要求1的方法和根據(jù)權(quán)利要求11的傳感器實現(xiàn)該目標(biāo)。本發(fā)明基于如下構(gòu)思，提出一種用于確定傳感器的至少一個第一內(nèi)部參數(shù)的傳感 器和方法，其中傳感器具有電偏移源。該電偏移源特別是用于特殊工作模式以直接或者間 接地激勵評估電路從而可確定傳感器的第一內(nèi)部參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的傳感器和根據(jù)本發(fā)明的方法具有特別的優(yōu)勢，即可在傳感器例如機(jī) 動車中的輪速傳感器的安裝狀態(tài)較簡單地在特殊工作模式或者測試模式下確定或者計算 傳感器的至少一個第一內(nèi)部參數(shù)，其中傳感器以塑料封裝額外包覆模制。這樣，例如可確定 傳感器元件差分信號或者該傳感器元件差分信號的信號幅度，其中該內(nèi)部參數(shù)用于或者可 用于計算傳感器特別是關(guān)于傳感器和相關(guān)編碼器之間空氣隙的安裝位置。可選地，可較簡 單地確定傳感器元件的信號偏移或者傳感器元件的測量橋偏移。傳感器元件優(yōu)選被理解為指的是基于霍爾效應(yīng)、或者各種磁阻效應(yīng)的其中一種、 特別是各向異性磁阻效應(yīng)工作的磁場傳感器元件。傳感器元件有利地包括具有磁阻的、靈敏結(jié)構(gòu)或者部件的全橋，并在獲取的磁場、 特別是磁編碼器產(chǎn)生和/或調(diào)制的變化磁場的方向上產(chǎn)生至少兩個傳感器元件輸出信號。傳感器可至少在常規(guī)工作模式和特殊工作模式下工作。這些工作模式優(yōu)選具有其 它子工作模式。特別是，傳感器包括轉(zhuǎn)換裝置，其可用于通過在子工作模式之間轉(zhuǎn)換而改變 傳感器輸出信號的補(bǔ)充信息和限定傳輸信道之間的聯(lián)系，特別優(yōu)選基于文獻(xiàn)DE10203483A1 的傳感器設(shè)置方式或者合適的示例性實施例。特別優(yōu)選，基于傳感器的工作狀態(tài)和/或基 于特別優(yōu)選由傳感器獲取的限定參數(shù)轉(zhuǎn)換子工作模式。傳感器的常規(guī)工作模式有利地被理解為指的是如下的操作，其中至少一個期望的 測量變量被傳感器獲取并處理，并且特別是基本不干擾地提供為傳感器輸出信號中包括的 直接或間接測量值。
優(yōu)選傳感器繼續(xù)在特殊工作模式下測量以及提供合適的傳感器輸出信號。優(yōu)選地，傳感器的輸出信號被傳送至電子控制單元特別是機(jī)動車管理系統(tǒng)中的電 子控制單元。有利的是傳感器被設(shè)計為自動特別是基于連接線的激勵轉(zhuǎn)換工作模式。通過評估電路進(jìn)一步優(yōu)選發(fā)展本方法，所述評估電路包括至少一個第一比較器元 件，第一比較器元件的輸入具有應(yīng)用于其的包括來自第一內(nèi)部參數(shù)的信息的至少一個第一 內(nèi)部信號和第二內(nèi)部信號，其中電偏移源產(chǎn)生的偏移信號覆蓋于這兩個內(nèi)部信號的至少其 中一個上，其后直接或間接地至少從第一比較器元件的輸出信號確定傳感器的至少一個內(nèi) 部參數(shù)。在這種情形，第一內(nèi)部信號特別為第一傳感器元件輸出信號，而第二內(nèi)部信號為第 二傳感器元件輸出信號或者基準(zhǔn)信號，其中激勵偏移源從而該偏移源所產(chǎn)生的偏移信號值 以限定的方式特別優(yōu)選連續(xù)和/或成三角地改變或者被設(shè)置為限定的值，由此直接或間接 地至少從時間分布和/或第一比較器元件的輸出信號值確定傳感器的第一內(nèi)部參數(shù)。為傳感器確定的第一內(nèi)部參數(shù)優(yōu)選為傳感器元件差分信號的信號幅度或者內(nèi)部 差分信號值或者至少兩個傳感器元件部件的傳感器元件的信號偏移或者相對于基準(zhǔn)信號 的傳感器元件輸出信號。特別是，至少其中一個上述參數(shù)被確定為另一個第二內(nèi)部參數(shù)。特 別優(yōu)選還確定其它內(nèi)部參數(shù)。傳感器優(yōu)選為有源傳感器形式，并具有至少兩條連接線，特別是具有相應(yīng)的連接， 其中施加至兩條連接線的傳感器供應(yīng)電壓作為激勵電偏移源的基礎(chǔ)，從而從傳感器輸出信 號和/或從施加至連至傳感器兩條連接線的電子控制單元中的兩條連接線的供應(yīng)電壓確 定或者計算傳感器元件差分信號的信號幅度或者傳感器元件的信號偏移。特別優(yōu)選將傳感 器置于特殊的工作模式或者通過反轉(zhuǎn)施加至所述兩條連接線的傳感器的供應(yīng)電壓極性而 在工作模式之間轉(zhuǎn)換。在傳感器的常規(guī)工作模式或者正常工作中，在這一點上供應(yīng)電壓特 別優(yōu)選連于預(yù)想的極性，即“ + ”至“ + ”和“_”至“_”。特別是，特別優(yōu)選通過傳感器可獲得 的限定的最低供應(yīng)電壓限定傳感器的常規(guī)工作模式。第一和第二內(nèi)部信號優(yōu)選被供應(yīng)至另外的第二比較器元件。其后，共同考慮特別 是第一和第二比較器元件的輸出信號以確定至少第一內(nèi)部參數(shù)。優(yōu)選第一和第二傳感器元件輸出信號或者第一傳感器元件輸出信號和基準(zhǔn)信號 被供應(yīng)至第一比較器元件，而第一和第二傳感器元件輸出信號或者第二傳感器元件輸出信 號和基準(zhǔn)信號被供應(yīng)至第二比較器元件。在這種情形，將供應(yīng)至相應(yīng)比較器元件的兩個信 號的值分別直接或者間接地相互比較，而偏移源所產(chǎn)生的偏移信號被覆蓋至第一比較器元 件的輸入端和第二比較器元件的輸入端上的相應(yīng)的其中一個供應(yīng)信號上。為確定傳感器元件的信號偏移，優(yōu)選改變由偏移源產(chǎn)生的偏移信號直到第一比較 器元件轉(zhuǎn)換兩次或者第一和第二比較器元件每個都轉(zhuǎn)換至少一次，之后從在這些轉(zhuǎn)換時間 的偏移信號值和/或從一個或兩個比較器元件連續(xù)轉(zhuǎn)換操作的時間間隔和/或從偏移信號 值隨時間的變化直接或者間接確定傳感器元件的偏移。特別優(yōu)選，單獨比較器元件上的偏 移信號放大限定的時間和減小限定的時間，同時在這種情形特別優(yōu)選考慮該比較器元件的 潛在轉(zhuǎn)換滯后，并且同時能夠另外計算滯后閾值的值。當(dāng)采用第一和第二比較器元件時，有 利地改變相應(yīng)的偏移信號從而相應(yīng)比較器元件的一次轉(zhuǎn)換操作不涉及可能的轉(zhuǎn)換滯后，即 特別是放大或者縮小偏移信號。替換地優(yōu)選，改變偏移信號從而相應(yīng)比較器元件的一次轉(zhuǎn)換操作使得轉(zhuǎn)換滯后起作用，由此可另外計算滯后閾值的值。為確定傳感器元件差分信號，有利地由傳感器元件獲取編碼器的運動，其中信號 幅度的時間分布或者第一和/或第二傳感器元件輸出信號的信號值分別取決于編碼器相 對于傳感器的運動速度，特別是具有周期性的變化，一個傳感器元件輸出信號的信號幅度 大于另一個傳感器元件輸出信號的信號幅度，并且其中改變偏移源產(chǎn)生的偏移信號或者以 限定的方式設(shè)置。特別優(yōu)選，改變特別是連續(xù)改變偏移信號直到第一和/或另一個比較器 元件的輸出信號保持恒定或者第一和/或第二比較器元件開始和/或停止轉(zhuǎn)換，或者在限 定的值范圍內(nèi)改變偏移源所產(chǎn)生的偏移信號。其后，至少基于第一和/或第二比較器元件 開始和/或停止轉(zhuǎn)換時的偏移信號值計算傳感器元件差分信號。特別優(yōu)選，至少基于第一 和/或第二比較器元件開始和/或停止轉(zhuǎn)換時偏移信號的至少兩個值計算傳感器元件差 分信號，因此在傳感器元件差分信號的計算中不包括至少一個比較器元件的可能的轉(zhuǎn)換滯 后，至少在基本對稱的滯后情形中。對于不顯示滯后的兩種轉(zhuǎn)換操作，傳感器元件差分信號 的確定不取決于比較器元件的滯后。如果兩種轉(zhuǎn)換操作每個都顯示滯后，但是其中一個在 每種情形其值都相同，則該滯后和計算傳感器元件差分信號基本不相關(guān)。當(dāng)獲取編碼器運 動時對傳感器元件差分信號的確定使得可確定或者計算編碼器和傳感器之間的氣隙。因 此，可確定相互之間的相對安裝位置，并且無論氣隙是否足夠小從而還具有限定的氣隙預(yù) 留都可建立上述位置。該信息特別對于評價機(jī)動車輛中輪速記錄系統(tǒng)的可操作性和功能可 靠性是重要的。優(yōu)選首先確定傳感器元件的信號偏移作為第一內(nèi)部參數(shù)，然后確定傳感器元件差 分信號，同時在計算傳感器元件差分信號的過程中考慮傳感器元件的信號偏移。有利地，確定傳感器元件差分信號的峰至峰值，特別是如果傳感器元件差分信號 涉及相互之間相位差基本為180°并且特別優(yōu)選具有基本上相同的幅度的兩個傳感器元件傳感器的評估電路優(yōu)選具有至少一個第一比較器元件，當(dāng)內(nèi)部信號具有來自至少 一個內(nèi)部參數(shù)的信息時以及當(dāng)這些內(nèi)部信號其中一個的線直接或間接連至電偏移源時，所 述第一比較器元件的輸入具有施加在其上的至少一個第一和第二內(nèi)部信號。在這種情形， 第一內(nèi)部信號特別為傳感器元件輸出信號而第二內(nèi)部信號為基準(zhǔn)信號或者第二傳感器元 件輸出信號。偏移源有利地通過轉(zhuǎn)換模塊連至評估電路。傳感器優(yōu)選具有至少兩條連接線并經(jīng)這些連接線被供應(yīng)電力，其中傳感器具有電 壓供應(yīng)管理單元，其提供被基本調(diào)節(jié)為限定電壓值的供應(yīng)電壓，而至少傳感器元件和至少 評估電路的部分連至該電壓供應(yīng)調(diào)節(jié)單元。轉(zhuǎn)換模塊優(yōu)選包括可用于將電偏移源連接至評估電路或者至少一部分評估電路 或者將其從那里斷開的開關(guān)。特別是，轉(zhuǎn)換模塊被連至傳感器供應(yīng)電壓所施加的傳感器 的兩條連接線上。特別優(yōu)選，轉(zhuǎn)換模塊具有整流電路特別是橋式整流電路，其特別由四個 MOSFET形成以避免二極管所產(chǎn)生的壓降。整流電路的輸入端被連至傳感器的兩條連接線。 整流電路的輸出端總是提供整流電壓——即使在供應(yīng)電壓的極性反轉(zhuǎn)之后——其被用作 需要避免其供應(yīng)電壓極性反轉(zhuǎn)的傳感器至少某些部件的供應(yīng)電壓。整流電路還具有通常的 極性反轉(zhuǎn)保護(hù)元件作用。所述至少兩種工作模式和通過反轉(zhuǎn)供應(yīng)電壓極性的有利轉(zhuǎn)換使得傳感器可用于特別同時實施欠壓識別電路和測試模式。傳感器的用于通過反轉(zhuǎn)供應(yīng)電壓極性而轉(zhuǎn)換工作 模式的激勵尤其是能夠可靠地識別的簡單的激勵。在工作時非自愿進(jìn)行例如因為干擾信號 注入引起的這種類型的激勵風(fēng)險較低。轉(zhuǎn)換模塊有利地具有至少一個用于識別傳感器供應(yīng)電壓極性的模式比較器，其中 所述模式比較器特別在輸入側(cè)特別優(yōu)選通過分壓器直接或間接連至傳感器的兩條連接線。 作為選擇優(yōu)選，模式比較器通過檢測的整流器元件電壓特別是橋式整流器電路中的二極管 或者晶體管上的電壓下降檢測傳感器的供應(yīng)電壓。模式比較器和/或評估電路的電源連接優(yōu)選連至整流電路的輸出連接，因此向上 述元件的電源供應(yīng)與傳感器供應(yīng)電壓的極性無關(guān)。優(yōu)選轉(zhuǎn)換模塊具有用于轉(zhuǎn)換工作模式的特別是為開關(guān)形式的轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝 置獲取用于識別傳感器供應(yīng)電壓極性的第一比較器電路的輸出和獲取至少一個重置裝置 的單個或多個輸出作為轉(zhuǎn)換傳感器工作模式的基礎(chǔ)。因此，可基于傳感器的極性或者供應(yīng) 電壓幅度激勵評估電路并且可設(shè)置內(nèi)部工作模式或者子工作模式。評估電路優(yōu)選包括至少兩個比較器元件，其中電偏移源經(jīng)轉(zhuǎn)換模塊連至每個比較 器元件的相應(yīng)一個輸入端。特別是，評估電路具有兩個滯后電路，其中處理至少一個傳感器 元件的第一和第二傳感器元件輸出信號或者可選地其它內(nèi)部信號，其中這兩個滯后電路并 聯(lián)連接，并且第一滯后電路包括第一比較器元件而第二滯后電路包括第二比較器元件，其 中第一和第二比較器元件的輸入端具有第一傳感器元件輸出信號和第二傳感器元件輸出 信號或者兩個傳感器元件輸出信號的其中一個以及施加至其上的基準(zhǔn)信號，其中第一和第 二比較器元件的輸入信號關(guān)于非反轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)輸入以相反方向施加，并且相應(yīng)的比較器元件 的相應(yīng)輸入特別是非反轉(zhuǎn)輸入經(jīng)轉(zhuǎn)換模塊連至電偏移源。評估電路優(yōu)選包括用于設(shè)置傳感器的限定輸出信號的接口電路，其中基于相應(yīng)的 工作模式激勵該接口電路。優(yōu)選至少第一比較器元件的輸出端被連至數(shù)字輸出電路，所述數(shù)字輸出電路包括 至少一個電流源并產(chǎn)生作為數(shù)字電流信號的傳感器輸出信號。評估電路有利地具有特別是作為開關(guān)形式的至少一個第一選擇元件，其中該第一 選擇元件呈某種形式并被連接從而其可將評估電路的至少兩條輸入信號線或者在評估電 路中兩個限定位置的兩條內(nèi)部信號線連接在一起，這一點使得可以至少基本基于處于第一 選擇元件和第一比較器元件之間相應(yīng)的信號路徑上的評估電路的部分確定內(nèi)部差分信號 的值或者信號偏移。優(yōu)選借助傳感器元件差分輸出信號的信號幅度擴(kuò)展確定至少一個內(nèi)部參數(shù)的方 法，該傳感器元件差分輸出信號對應(yīng)來自第一傳感器元件部件的第一傳感器元件輸出信號 和第二傳感器元件部件第二傳感器元件輸出信號的差分信號或者對應(yīng)合適放大的信號的 差分信號，其中所述兩個傳感器元件部件特別為全橋形式的磁場傳感器元件的橋部件，或 者借助來自傳感器元件的傳感器元件部件或者來自傳感器元件本身的、從連至傳感器兩條 連接線的電子控制單元中的傳感器輸出信號的時間分布確定或者計算的偏移擴(kuò)展確定至 少一個內(nèi)部參數(shù)的方法。特別優(yōu)選，第一和第二傳感器元件輸出信號相應(yīng)地供應(yīng)至評估電 路的第一和第二比較器，同時直接或間接地分別相互比較這些信號的信號幅度，以及分別 在第一比較器的輸入端和第二比較器的輸入端將偏移信號覆蓋至這些傳感器元件輸出信號的其中一個上，該偏移信號由電偏移源產(chǎn)生。特別優(yōu)選，為確定傳感器元件差分信號，由 傳感器元件檢測編碼器特別是磁編碼器的運動。在這種情形，第一和第二傳感器元件輸出 信號的信號幅度的時間分布相應(yīng)地取決于編碼器相對于傳感器的相對運動速度。在上下文 中，這兩個信號幅度周期性交換地一個比另一個大或小，即在限定的時間間隔上比另一個 大，并且反之亦然?，F(xiàn)在改變或者以限定方式設(shè)置施加至傳感器兩條連接線的傳感器的供 應(yīng)電壓，因此基于該供應(yīng)電壓改變或者以限定方式設(shè)置偏移源所產(chǎn)生的至少一個偏移信號 的幅度。在連至傳感器的電子控制單元中至少一定程度上優(yōu)選計算第一內(nèi)部參數(shù)和/或 其它內(nèi)部參數(shù)。作為替換的優(yōu)選，在傳感器的評估電路中進(jìn)行這些計算。評估電路優(yōu)選具有放大器電路特別是儀器放大器單元，其放大至少第一和第二傳 感器元件輸出信號。傳感器元件輸出信號被理解為指的是未放大的傳感器元件輸出信號或者可選地 已經(jīng)放大的傳感器元件輸出信號?；鶞?zhǔn)信號有利地被理解為指的是DC信號，特別選擇其電壓值和地電壓的零點電 壓相同。作為電偏移源輸出信號的所述至少一個偏移信號優(yōu)選具有值，特別優(yōu)選為電流和 /或電壓值，其基本與傳感器的供應(yīng)電壓成比例。電偏移源優(yōu)選為電壓控制電源的形式，特別是電壓控制電流源形式，其產(chǎn)生或者 提供一個或多個特別優(yōu)選的具有限定電流幅度的均勻電流信號。傳感器優(yōu)選為輪速傳感器并按此設(shè)計。傳感器有利的至少在一定程度上為集成電路形式特別是ASIC形式。優(yōu)選地，完整的傳感器特別是某些部分例如傳感器元件和/或評估電路和轉(zhuǎn)換模 塊集成在一個芯片上。傳感器有利地精確具有兩條連接線并特別通過精確地兩條互相連接的線被連至 外部電子控制單元。在這種情形相互連接的線被連至所述連接線上。該相應(yīng)的兩條線特別 優(yōu)選地用于向傳感器供電和發(fā)送傳感器信息。另外，特別優(yōu)選，相應(yīng)的兩條線用于向傳感器 發(fā)送和傳感器模式轉(zhuǎn)換相關(guān)的信息。本發(fā)明還涉及根據(jù)本發(fā)明的傳感器特別是輪速傳感器在電動車輛中的應(yīng)用。特別是因為需要特別精確地基于安全臨界要求確定內(nèi)部參數(shù)，所以根據(jù)本發(fā)明的 傳感器和根據(jù)本發(fā)明的方法適合用于機(jī)動車輛。可由傳感器和方法以較簡單的方式保證這一點。根據(jù)本發(fā)明的傳感器優(yōu)選用于安全臨界應(yīng)用領(lǐng)域例如機(jī)動車輛中。在上下文中， 其特別優(yōu)選地用于測量線性和/或旋轉(zhuǎn)運動。特別優(yōu)選，在相應(yīng)的傳感器結(jié)構(gòu)中安裝傳感 器之后，特別通過制造商采用傳感器的測試工作模式以能夠評價安裝質(zhì)量和氣隙預(yù)留。這 一點提高了不能自動檢測氣隙長度的傳感器的工作質(zhì)量和工作可靠性。


在從屬權(quán)利要求和接下來的參考附圖對示例性實施例的描述中可找到其它優(yōu)選 的實施例，其中，示意性地
圖1示出了通過電偏移源的轉(zhuǎn)換模式激勵的示例性評估電路；圖2示出了具有兩個比較器元件的示例性實施例；圖3示出了示例性輪速傳感器；圖4示出了用于基于傳感器和編碼器的氣隙長度確定傳感器元件差分信號或者 橋幅度的示例性信號分布；圖5、6示出了用于確定傳感器元件的偏移或者傳感器元件的橋的示例性信號分 布；以及圖7示出了具有選擇元件的評估電路的示例性實施例。
具體實施例方式圖1示出了包括評估電路3的示例性實施例，所述評估電路3被電偏移源7利用 轉(zhuǎn)換模塊6激勵。與第一和第二傳感器元件輸出信號Sigl、Sig2的實例一致的第一和第二 內(nèi)部信號經(jīng)相應(yīng)的電阻R被供應(yīng)至第一比較器元件36。偏移源7為驅(qū)動偏移信號Iifiif的 電壓控制的電流源形式，該偏移信號可基于工作模式Sigl通過轉(zhuǎn)換模式6覆蓋。傳感器元件輸出信號Sigl、Sig2每個都具有AC元件Uac和DC元件Udco與該實例 一致，在兩個信號的平均值之間存在信號偏移Ufiif。和實例一致，該信號偏移相對于Sigl 和Sig2上的共同DC分量Udc對稱劃分，并可因此常規(guī)地限定，這是因為在這種情形存在完 全的微分考慮而DC分量的絕對值可忽略。使用下面的方程Usigl = UAcl+UDC+Uifiif/2(1)&ig2 = UAC2+UDC_U 偏移/2(2)在特殊工作模式下，I 在第一比較器元件36的非反轉(zhuǎn)輸入端對電壓Up增加經(jīng)R 的電壓I *R。在這種情形，和實例一致，假定傳感器元件輸出的輸出電阻遠(yuǎn)低于R以及比 較器元件36的輸入電阻遠(yuǎn)高于R。對于比較器元件36上的輸入節(jié)點Up、Un,因此可獲得下面的方程Up = USigl+I 偏移 *R = UAC1+UDC+U 偏移 /2+1 偏移 *R (3)Un = Usig2 = UAC2+UDC-U 偏移 /2(4)因此可獲得比較器元件的差分輸入信號如下Udelta = Up-Un = (Uaci-Uac2) +U 偏移 +1 偏移 *R(5)和實例一致，比較器元件36設(shè)計為沒有滯后，因此獲得轉(zhuǎn)換閾值如下Udelta=O O (UAC1-UAC2)+U 偏移+1 偏移 *R=0(6)可采用方程(6)確定信號偏移。在此必須防止傳感器元件對Ua。作用，S卩，和實例 一致，因此傳感器不檢測磁編碼器的運動，這表示Uaci = Uac2 = 0。當(dāng)將其代入方程(6)，則 因此可獲得下面的方程U 偏移+1 偏移 *R = 0因此比較器輸出信號Cmpl改變或者比較器元件36轉(zhuǎn)換，此時下面的方程適用U 偏移=-1 偏移 *R(7)因為偏移源7產(chǎn)生偏移信號Iifiif，其因此已知，可計算信號偏移Ufiif。
在確定信號偏移以后，然后確定傳感器元件差分信號并在此過程中考慮已知的信 號偏移?；谝阎男盘柶疲瑐鞲衅髟敵鲂盘栆院唵涡g(shù)語假定如下Usigl = UAC1+UDCUsig2 = UAC2+UDC或者施加至比較器元件36的電壓Up = ^^+Udc+I 偏移 *RUn = UAC2+UDC因此方程(6)可簡化為Udelta = Up-Un = UAC1-UAC2+I 偏移 *R因此比較器元件36轉(zhuǎn)換，此時下面的方程適用I *R = Uac2-Uaci(8)在確定傳感器元件差分信號的過程中，由傳感器元件檢測磁編碼器的運動，因此 UAC1>UAC2不等于零。因此，比較器元件36的輸出Cmpl周期性變化或者比較器元件周期性轉(zhuǎn) 換，而滿足方程(8)。例如偏移信號從小于-1 Uac2-Uaci I的值開始增加或者放大，因此比較器元件36 的輸出信號Cmpl首先不變，即首先保持恒定。一旦滿足條件> -|UA。2-UAa|，則比較 器元件36開始轉(zhuǎn)換直到滿足條件I *R > I Uac2-Uaci I。因此可獲得偏移信號Δ I _的值范圍如下，其中電偏移源7可改變同時可觀測比 較器元件36的周期性輸出信號Cmpl，或者比較器元件36正在轉(zhuǎn)換Δ I 偏移 *R= 2* I Uac2-Uaci I(9)如果Sigl和Sig2為相互之間相差為180°的相同幅度的兩個傳感器元件輸出信 號Uac = Uaci = -Uac2,則獲得其中比較器元件36轉(zhuǎn)換的偏移信號Δ I 的值的范圍如下， Uacjp為傳感器元件差分信號Ufcss的峰到峰的值A(chǔ)Ii|Hf*R = 4*UAC = 2*UACppS卩，可確定信號UMess的峰到峰的值如下Uacpp= (ΔΙ偏移 *R)/2在可選示例性實施例中，其中和實例Sigl —致，其中一個被供應(yīng)至比較器元件36 的內(nèi)部信號為限定的基準(zhǔn)信號，確定傳感器元件差分信號Ufcss的幅度，因為在這種情形Uaci 項等于零，因此省略。在其它示例性實施例中，在信號偏移測量方法和確定傳感器元件差分信號方法 中，其中一個內(nèi)部信號為AC分量Uac等于零的基準(zhǔn)信號。和實例一致，評估電路產(chǎn)生這樣的 基準(zhǔn)信號。圖2示出了評估電路的示例性信號處理單元31。該信號處理單元31的輸入側(cè)具 有傳感器元件輸出信號SigA和SigB，相互之間相差為180°，或者電壓差Ufcss或者連接于 其的傳感器元件差分信號UMess。信號處理單元31具有用于放大這些傳感器元件輸出信號 SigA, SigB的放大器電路313。在這種情形，和實例一致，放大器電路313為儀器放大器電 路形式。此外，信號處理單元31具有兩個滯后電路311和312和邏輯電路314，所述邏輯電 路314例如具有AND門(未示出)，其輸入側(cè)連至滯后電路311和312的輸出端，和反轉(zhuǎn)觸發(fā)器，其輸入側(cè)連至AND門。滯后電路311和312每個都包括運算放大器形式的比較器元 件3112，3122，每個都具有第一電阻器Rl和第二電阻器R2的分壓器3111，3121，和晶體管 3113,3123。運算放大器全部共同連接至傳感器橋式BRP(橋式電源+)的電壓供應(yīng)，其具有 未示出的電壓供應(yīng)調(diào)節(jié)單元或者電壓穩(wěn)定單元。此外，磁場傳感器元件特別是磁阻傳感器元件具有如下的性質(zhì)，即隨著溫度上升 信號幅度變小。因此期望的是當(dāng)從模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號時通過溫度將轉(zhuǎn)換滯后與信號 電壓匹配。通過確定滯后的分壓器3111和3121實現(xiàn)這一點，其兩個電阻由溫度系數(shù)不同的 不同材料形成。合適的尺寸可用于使得滯后電壓的溫度相關(guān)性與信號電壓的溫度相關(guān)性相 匹配。另外，信號處理裝置31和其滯后電路311和312具有相對于兩個比較器元件3112、 3122的對稱滯后。這些比較器元件3112、3122每個都在放大器電路313的兩個輸出信號 Sigl和Sig2幅度的零交叉點或者交叉點轉(zhuǎn)換，這一點造成兩個比較器元件3112和3122 的轉(zhuǎn)換與這兩個信號的剩余信號分布無關(guān)。例如，無論施加至比較器元件端子的差分電壓 的極性何時發(fā)生改變，比較器元件3112都轉(zhuǎn)換。如果Sig2(施加至比較器元件3112 “ + ” 端)的幅度超過Sigl (施加至比較器元件3112 “-”端)的幅度，則比較器元件3112的輸 出產(chǎn)生“1”或高信號。該“1”打開晶體管3113，此時為M0SFET，于是在電阻器Rl和R2上 產(chǎn)生從Sigl的電壓并因此從分壓器3111的電阻值獲得的相應(yīng)的電壓。因為MOSFET 3113 被打開，電阻器R2的與比較器元件相反的端具有施加于其的電壓GND，其為磁場傳感器橋 的供應(yīng)電壓或者未示出的供應(yīng)電壓調(diào)節(jié)單元(未示出)的負(fù)電壓。因此，施加至比較器元 件3112的反轉(zhuǎn)輸入端的電壓變得更負(fù)。為將比較器元件轉(zhuǎn)換為“0”輸出信號，因此Sigl 的幅度至Sig2的幅度值的上升不夠，這是因為，由于激活的分壓器，Sig2不能完全施加至 比較器元件3112的反轉(zhuǎn)輸入端。如果磁場傳感器橋的溫度更高，這一點造成信號Sigl和 Sig2的幅度通常更低，則該滯后將使得比較器元件3112的轉(zhuǎn)換遠(yuǎn)遠(yuǎn)晚于如果溫度為平均 值或者不在特定溫度后的情形，這是因為Sig2和Sigl的施加至比較器元件3112的反轉(zhuǎn)輸 入端的組成之間的最大幅度差將低于滯后閾值。為此，分壓器的電阻Rl和R2的溫度系數(shù) 不同。在該示例性實施例中，電阻器Rl被設(shè)計為基本與溫度無關(guān)，并且電阻器R2具有正溫 度系數(shù)以和實例一致補(bǔ)償傳感器元件橋的幅度分布的負(fù)溫度系數(shù)。因此，當(dāng)溫度升高時電 阻R2上的電壓升高，并且施加至比較器元件3112的反轉(zhuǎn)輸入端(“-”)的電壓成比例地 高。這一點保證了即使較強(qiáng)發(fā)熱下，Sig2和Sigl的被施加至比較器元件3112的反轉(zhuǎn)輸入 端的組成之間的幅度差也周期性地超過滯后閾值。滯后電路312的工作方式是對應(yīng)的并且 根據(jù)信號Sigl和Sig2相對于比較器元件3112的電路路徑反轉(zhuǎn)。滯后電路311和312的 輸出信號由于滯后在高電壓或者“1”狀態(tài)重疊，這是因為一個信號的負(fù)沿比另一個信號的 正沿來得晚。為信號處理裝置31獲得的輸出信號邏輯輸出因此基本為方波AC信號，其周 期與編碼器的移動速度或者旋轉(zhuǎn)速度相關(guān)，其邊沿在時間上與輸入信號的零交叉點相關(guān)。比較器元件3112和3122的非反轉(zhuǎn)輸入端現(xiàn)在可具有相應(yīng)的——以特殊的工作模 式——施加于其上的經(jīng)電阻R3從偏移信號Iifiif獲得的電壓，因此分別在兩個非反轉(zhuǎn)輸入端 從該偏移電壓分別與Sig2和Sigl的重疊獲得電壓Upi和Up2。由電偏移源7產(chǎn)生偏移電流 信號Ι ，該電偏移源連至傳感器的供應(yīng)電壓Usup，并且與實例一致，其為雙電壓控制電流 源形式。當(dāng)傳感器轉(zhuǎn)換為特殊工作模式時，通過轉(zhuǎn)換模塊6的偏移電路66將偏移源7連至 評估電路或者信號處理裝置31，并且當(dāng)傳感器在常規(guī)工作模式下時與其隔離。
傳感器元件輸出信號SigA、SigB，其每個都具有DC分量UDC、信號偏移^if，其與實 例一致并且在兩個信號上都對稱分割，這是因為其中僅僅考慮差別，在傳感器檢測相對于 其移動的磁編碼器的情況下，AC分量Uac為SigA = _UAC+UDC+U 偏移/2(10)SigB = UAC+UDC_U 偏移/2(11)儀器放大器電路313以增益系數(shù)ν放大輸入信號SigA和SigB的差，轉(zhuǎn)移函數(shù)為Usigl =-SigA* (v-1)/2+SigB*(v+l)/2 (12)Usig2 = SigA*(v+l)/2-SigB*(v-l)/2(13)從方程(10)、(11)和(12)、(13)獲得Usigl = _(_UAC+UDC+U 偏移/2)*(v-l)/2+^AC+UDC-U 偏移/2)*(v+l)/2= v*UAC-v*U 偏移/^+Udc(14)禾口Usig2 = (_UAC+UDC+U 偏移/2)*(v+l)/2-^AC+UDC-U 偏移/2)*(v-l)/2= -V*UAC+V*U 偏移 /2+Udc(15)根據(jù)傳感器的供應(yīng)電壓Usup，通過例如為電壓控制的雙電流源形式的電偏移源7 在比較器元件3112、3122相應(yīng)的非反轉(zhuǎn)輸入端設(shè)置電壓Upi和Up2。在這種情形，獲得施加 至第一比較器元件3112的輸入側(cè)的電壓如下Up1 = USig2+I 偏移 ^R3 = -V*UAC+V*U 偏移 /2+UDC+I 偏移 *R3禾口Uni = Usigl = V*UAC-V*U 偏移 /2+Udc因此施加至第一比較器元件3112的輸入側(cè)的差分電壓Ulteltal為Udeltal = Upi-Uni = -2*V*UAC+V*U 偏移 +1 偏移 *R3(16)因此，施加至第二比較器元件3122的差分電壓Ullelta2為Udelta2 = Up2-Un2 = 2*V*UAC-V*U 偏移 +1 偏移 *R3(17)第一比較器元件3112對于UDelta = 0時從“低”變?yōu)椤案摺?。?zhǔn)確地說下面的條 件適用I 偏移產(chǎn)民=2*v*UAC-v*U 偏移(18)測量傳感器元件的信號偏移的示例性方法不包括測量相對于傳感器的移動的磁 編碼器。AC分量Uac因此等于零。和實例一致，數(shù)字邏輯電路314被設(shè)計為使得比較器元件輸出Cmpl從低到高的轉(zhuǎn) 變促使信號處理單元輸出信號邏輯輸出從低到高(從高到低)的變化。相反，比較器元件 輸出Cmp2從低到高的變化造成信號處理單元輸出信號邏輯輸出從高到低的變化。這樣，可能產(chǎn)生由兩個比較器中從低到高變化決定的輸出信號脈沖。因此，這些轉(zhuǎn) 換操作都不涉及滯后，或者和實例一致滯后被關(guān)閉從而不包括在信號偏移的測量中。因此第一比較器元件3112在下面的條件下轉(zhuǎn)換I偏移產(chǎn)民=-V*U偏移第二比較器元件3122在下面的條件下轉(zhuǎn)換I 偏移 2*R3 = +V*U 偏移與兩個供應(yīng)電壓Usup的差成比例的兩個必需的偏移信號IiSifl、I1692的差對應(yīng)于13下面的方程
權(quán)利要求
1.一種用于確定傳感器(1)的至少一個第一內(nèi)部參數(shù)的方法，所述傳感器(1)具有 至少一個傳感器元件O)、評估電路C3)和轉(zhuǎn)換模塊(6)，其中通過所述轉(zhuǎn)換模塊(6)能夠 在正常工作模式和至少一個特殊工作模式之間轉(zhuǎn)換所述傳感器(1)，并且所述傳感器被置 于所述特殊工作模式以確定至少一個內(nèi)部參數(shù)，其特征在于所述傳感器(1)具有電偏移源 (7)，其以特殊工作模式應(yīng)用以至少部分地激勵所述評估電路(3)，以至少確定第一內(nèi)部參^ (UMess' U 偏移)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述評估電路(3)包括至少一個第一比較器 元件(36，3112)，所述第一比較器元件的輸入具有施加于其的包括來自所述第一內(nèi)部參數(shù) (UMess,UiW)的信息的第一內(nèi)部信號(Sigl)和第二內(nèi)部信號(Sig2)，其中所述電偏移源(7) 產(chǎn)生的偏移信號(Ι )覆蓋于這兩個內(nèi)部信號的至少一個上，其后至少從所述第一比較器 元件(36，3112)的輸出信號(Cmpl)直接或間接地確定所述傳感器(1)的至少第一內(nèi)部參^ (UMess' U 偏移)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，所述第一內(nèi)部信號(Sigl)為第一傳感器元件 輸出信號，而所述第二內(nèi)部信號(Sig》為第二傳感器元件輸出信號或者基準(zhǔn)信號，其中激 勵所述偏移源(7)從而該偏移源所產(chǎn)生的偏移信號(Ifiif)的值以限定的方式改變或者被 設(shè)置為限定的值，由此至少從時間分布和/或所述第一比較器元件的輸出信號值直接或間 接地確定所述傳感器的第一內(nèi)部參數(shù)(Ufcss，Ufiif)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中至少一項的方法，其特征在于，為所述傳感器確定的所述第一 內(nèi)部參數(shù)為傳感器元件差分信號(Ufcss)的信號幅度或者內(nèi)部差分信號值或者至少兩個傳 感器元件部件的傳感器元件O)的信號偏移(Ufiif)或者相對于基準(zhǔn)信號的傳感器元件輸 出信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中至少一項的方法，其特征在于，所述傳感器(1)為有源傳感 器形式，并具有至少兩條連接線G，5)，特別是具有相應(yīng)的連接01，51)，其中施加至兩條 連接線的傳感器的供應(yīng)電壓(UMp)作為用于激勵電偏移源(7)的基礎(chǔ)，從而從傳感器輸出 信號(輸出)和/或從施加至連至所述傳感器(1)的兩條連接線G，5)的電子控制單元 (ECU)中的兩條連接線(4，5)的供應(yīng)電壓(USup)確定傳感器元件差分信號(Ufcss)的信號 幅度或者所述傳感器元件的信號偏移(Uifiif)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3到5中至少一項的方法，其特征在于，所述第一和第二傳感器元件 輸出信號或者所述第一傳感器元件輸出信號和所述基準(zhǔn)信號被供應(yīng)至所述第一比較器元 件(36，3112)，而所述第一和第二傳感器元件輸出信號或者所述第二傳感器元件輸出信號 和所述基準(zhǔn)信號被供應(yīng)至所述第二比較器元件(3122)，其中直接或間接地分別相互比較被 供應(yīng)至相應(yīng)比較器元件的兩個信號的值，而所述偏移源(7)產(chǎn)生的偏移信號(Iifiif)被相應(yīng) 覆蓋至在所述第一比較器元件的輸入端(+)和第二比較器元件的輸入端(+)處的供應(yīng)信號 的其中一個上。
7.根據(jù)權(quán)利要求3到6中至少一項的方法，其特征在于，為確定所述傳感器元件(2)的 信號偏移，改變所述偏移源(7)產(chǎn)生的偏移信號(Iifiif)直到所述第一比較器元件(36)轉(zhuǎn) 換兩次或者所述第一和第二比較器元件(3112,312 每個都轉(zhuǎn)換至少一次，之后從一個或 兩個比較器元件的相應(yīng)轉(zhuǎn)換時間處的偏移信號值和/或在這些轉(zhuǎn)換時間的偏移信號值的 差和/或從一個(36)或兩個比較器元件(3112,3122)的連續(xù)轉(zhuǎn)換操作的時間間隔(At)和/或從偏移信號值隨時間的變化直接或者間接確定傳感器元件O)的偏移(Ufiif)。
8.根據(jù)權(quán)利要求4到6中至少一項的方法，其特征在于，為確定所述傳感器元件差分信 號(Ufcss)，由所述傳感器元件(2)獲取編碼器的運動，其中所述第一和/或第二傳感器元件 輸出信號(SigA，SigB, Sigl, Sig2)的信號幅度的時間分布分別取決于所述編碼器相對于 傳感器(1)的相對運動速度，特別是具有周期性的變化，一個傳感器元件輸出信號的信號 幅度大于另一個傳感器元件輸出信號的信號幅度，并且其中改變或者以限定的方式設(shè)置偏 移源(7)產(chǎn)生的偏移信號(IiSif)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于，改變特別是連續(xù)改變偏移信號(Ifiif)直到第 一 (36,3112)和/或另一個比較器元件(3122)的輸出信號(Cmpl，Cmp2)保持恒定或者所 述第一和/或第二比較器元件開始和/或停止轉(zhuǎn)換，或者在限定的值范圍(ΔΙ Κ )內(nèi)改變 由所述偏移源產(chǎn)生的偏移信號(Ι )，其后，至少基于所述第一和/或第二比較器元件開始 和/或停止轉(zhuǎn)換時的偏移信號(Ief)值計算所述傳感器元件差分信號(Ufcss)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7和9的方法，其特征在于，首先確定所述傳感器元件O)的信號偏 移(Ufiif)，然后確定傳感器元件差分信號(Ufcss)，其中在計算所述傳感器元件差分信號的過 程中考慮所述傳感器元件的信號偏移。
11.一種用于確定至少一個第一內(nèi)部參數(shù)的傳感器(1)，其中所述傳感器被特別設(shè)計 為其可執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1到10中至少一項的方法，其中所述傳感器具有至少一個傳感器 元件O)、評估電路(3)和轉(zhuǎn)換模塊(6)，所述轉(zhuǎn)換模塊(6)能夠在正常工作模式和至少一 個特殊工作模式之間轉(zhuǎn)換所述傳感器(1)，其特征在于，所述傳感器(1)具有電偏移源(7)， 其直接或間接地連至所述評估電路( ，以至少確定所述第一內(nèi)部參數(shù)(Ufcss，Ufiif)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的傳感器，其特征在于，所述評估電路C3)包括至少一個第一比較 器元件(36，3112)，所述第一比較器元件的輸入具有施加于其的至少一個第一(Sigl)和第 二內(nèi)部信號(Sig2)，其中這些內(nèi)部信號具有來自至少第一內(nèi)部參數(shù)(Ufcss，Ufiif)的信息，并 且其中用與這些內(nèi)部信號中的一個的所述線直接或間接地連至所述電偏移源(7)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的傳感器，其特征在于，所述第一內(nèi)部信號為第一傳感器元件輸 出信號，而所述第二內(nèi)部信號為基準(zhǔn)信號或者第二傳感器元件輸出信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求11至13中至少一項的傳感器，其特征在于，所述偏移源(7)通過所 述轉(zhuǎn)換模塊(6)連至所述評估電路(3)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11至14中至少一項的傳感器，其特征在于，所述傳感器(1)具有 至少兩條連接線并經(jīng)這兩條連接線(4，5)供電，其中所述傳感器(1)具有電壓供應(yīng)調(diào)節(jié)單 元(34)，所述電壓供應(yīng)調(diào)節(jié)單元(34)提供被基本調(diào)節(jié)至限定電壓值的供應(yīng)電壓(BRP)，并 且至少所述傳感器元件( 和至少所述評估電路(3)的部分被連至該電壓供應(yīng)調(diào)節(jié)單元 034)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11至15中至少一項的傳感器，其特征在于，所述評估電路C3)包括 至少兩個比較器元件(3112，3122)，其中每個比較器元件(3112,3122)的輸入端的相應(yīng)一 個輸入端具有經(jīng)轉(zhuǎn)換模塊(6)連接的電偏移源(7)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的傳感器，其特征在于，所述評估電路C3)包括至少兩個滯后電路 (311，312)，在所述至少兩個滯后電路(311，312)中處理至少一個傳感器元件O)的第一和 第二傳感器元件輸出信號(SigA, SigB, Sigl, Sig2)，其中這兩個滯后電路(311,312)并聯(lián)連接，并且所述第一滯后電路包括第一比較器元件(3112)，所述第二滯后電路包括第二比 較器元件(3122)，其中所述第一和第二比較器元件的輸入端具有第一傳感器元件輸出信號 和第二傳感器元件輸出信號或者兩個傳感器元件輸出信號的其中一個以及施加至其上的 基準(zhǔn)信號，其中所述第一和第二比較器元件(3112,3122)的輸入信號關(guān)于非反轉(zhuǎn)(+)和反 轉(zhuǎn)(_)輸入以相反方向施加，并且相應(yīng)的比較器元件的相應(yīng)輸入特別是非反轉(zhuǎn)(+)輸入經(jīng) 所述轉(zhuǎn)換模塊(6)連至電偏移源(7)。
18.根據(jù)權(quán)利要求11至17中至少一項的傳感器，其特征在于，所述評估電路C3)包括 用于設(shè)置所述傳感器的限定輸出信號(輸出)的接口電路(32)，并且該接口電路(32)基于 相應(yīng)的工作模式被激勵。
19.根據(jù)權(quán)利要求12至18中至少一項的傳感器，其特征在于，至少所述第一比較器元 件(36,311 的輸出端被連至數(shù)字輸出電路(314)，所述數(shù)字輸出電路(314)包括至少一個 電流源(33)并產(chǎn)生作為數(shù)字電流信號的傳感器輸出信號。
20.根據(jù)權(quán)利要求11至19中至少一項的傳感器，其特征在于，所述評估電路(3)具 有尤其作為開關(guān)形式的至少一個第一選擇元件(swi)，其中該第一選擇元件(swi)呈某種 形式并被連接，從而其可將所述評估電路的至少兩條輸入信號線或者在所述評估電路中的 兩個限定位置的兩條內(nèi)部信號線連接在一起，這使得能夠至少基本基于處于第一選擇元件 (swl)和第一比較器元件(36)之間的相應(yīng)信號路徑上的評估電路C3)的部分確定內(nèi)部差分 信號的值。
21.一種根據(jù)權(quán)利要求11至20中至少一項的傳感器的用途，特別是作為機(jī)動車輛中輪 速傳感器的傳感器的用途。
全文摘要
一種用于確定處于特殊工作模式的有源傳感器(1)至少一個內(nèi)部參數(shù)的方法，其中傳感器(1)具有至少一個傳感器元件(2)、評估電路(3)、至少兩條連接線(4，5)，特別是具有相應(yīng)的連接(41，51)和轉(zhuǎn)換模塊(6)，其中通過轉(zhuǎn)換模塊(6)在正常工作模式和特殊工作模式之間轉(zhuǎn)換傳感器(1)，并使傳感器置于特殊工作模式以確定至少一個內(nèi)部參數(shù)，其中傳感器(1)具有電偏移源(7)，其以特殊工作模式應(yīng)用以至少部分地基于被施加至兩條連接線(4，5)的傳感器供應(yīng)電壓(USup)激勵評估電路(3)，從而可從傳感器輸出信號(輸出)確定傳感器的至少一個內(nèi)部參數(shù)。
文檔編號G01D5/244GK102057254SQ200980121044
公開日2011年5月11日 申請日期2009年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者J·?？死锲? R·克勞森, T·迪茨, W·喬克爾, W·弗利茨 申請人:大陸-特韋斯貿(mào)易合伙股份公司及兩合公司