位置传感器以及用于位置感测和诊断的方法技术

一种位置传感器，包括：至少一个磁敏元件(11‑14)；电流源(80)，其耦合到所述至少一个磁敏元件(11至14)并且被配置为向所述至少一个磁敏元件(11‑14)提供源电流(IS)；模数转换器(15)，其具有耦合到所述至少一个磁敏元件(11‑14)的输入；位置计算单元(16)，其耦合到模数转换器(15)的输出并且包括用于提供位置信号(SP)的第一输出(17)；以及诊断单元(40)，其包括耦合到电流源(IS)的输出(41)，并且被配置为在诊断单元(40)的输出(41)处根据激励模式提供激励信号(STI)。

Position sensors and methods for position sensing and diagnosis

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】位置传感器以及用于位置感测和诊断的方法本公开涉及一种位置传感器以及一种用于位置感测和诊断的方法。位置传感器通常实现为磁性位置传感器。一种装置可以包括磁体和位置传感器。磁体的磁场由位置传感器检测。然而，由位置传感器能够检测到的磁场输入可能减小，例如经过磁体在其寿命期间的老化。因此，在位置传感器处的磁场输入变得更小。这可能导致位置传感器生成的位置信号的精度降低。本专利技术的目的是提供一种位置传感器和一种具有自检功能的位置感测和诊断的方法。该目的通过独立权利要求的主题解决。在从属权利要求中定义了进一步的实施例和改进。除非另有说明，否则上述定义也适用于以下描述。在一个实施例中，位置传感器包括至少一个磁敏元件和电流源，该电流源耦合到所述至少一个磁敏元件并且被配置为向所述至少一个磁敏元件提供源电流。此外，位置传感器包括：模数转换器，该模数转换器具有耦合到所述至少一个磁敏元件的输入；以及位置计算单元，该位置计算单元耦合到模数转换器的输出并且包括用于提供位置信号的第一输出。此外，位置传感器包括诊断单元，该诊断单元包括耦合到电流源的输出并且被配置为在诊断单元的输出处根据激励模式提供激励信号。在一个实施例中，位置计算单元包括用于提供幅度信号的第二输出。有利地，源电流取决于激励信号。因此，能够测试激励信号对位置信号和/或幅度信号的影响。位置传感器执行自检。测试的结果能够用于优化位置传感器的精度。可以自动启动自测，例如以预定频率启动自测。在一个实施例中，位置传感器包括比较单元，该比较单元在其输入侧耦合到位置计算单元的第二输出。比较单元可以将幅度信号与激励模式进行比较，并且可以根据幅度信号与激励模式的比较来生成诊断信号。仅当幅度信号遵循激励模式时，诊断信号才会指示位置传感器的正确工作。可替代地，位置传感器包括比较单元，该比较单元在其输入侧耦合到位置计算单元的第一输出。比较单元可以将位置信号与激励模式进行比较，并且可以根据位置信号和激励模式的比较来生成诊断信号。仅当位置信号遵循激励模式时，诊断信号才会表明位置传感器的正确工作。例如，在位置传感器仅包括一个磁敏元件的情况下，可选的幅度信号可以与位置信号相同。在这种情况下，可以省略计算单元的第二输出以及生成幅度信号。诊断可以基于位置信号。在一个实施例中，位置传感器包括增益控制单元，该增益控制单元在第一输入处耦合到位置计算单元的第一输出和/或第二输出，并且在输出处耦合到电流源。增益控制单元根据幅度信号和/或位置信号与目标信号的比较，在增益控制单元的输出处生成增益控制信号。在一个实施例中，源电流取决于增益控制信号。如果幅度信号和/或位置信号高于目标信号，则源电流减小。如果幅度信号和/或位置信号小于目标信号，则源电流增加。源电流可以具有第一上限。源电流只能通过增益控制信号增加到上限。因此，即使增益控制信号表明幅度信号小于目标信号，源电流也不会增加到第一上限之上。在一个实施例中，位置传感器包括升压单元，该升压单元在输出处耦合到电流源。在增益控制信号在第一范围内和/或幅度信号在第二范围内和/或位置信号在第三范围内的情况下，升压单元在升压单元的输出处生成升压信号。否则，升压信号为零。可选地，例如升压信号或激励信号之类的其他信号可以导致源电流的增加在第一上限之上。仅当增益控制信号在第一范围内和/或幅度信号在第二范围内和/或位置信号在第三范围内时，升压单元才生成高于零的升压信号；在这种情况下，由磁体产生的磁场是弱的。在一个实施例中，升压单元提供关于由所述至少一个磁敏元件接收的磁场是否太弱的信息。在一个实施例中，位置传感器包括数模转换器，该数模转换器包括耦合到增益控制单元的输出、升压单元的输出和诊断单元的输出中的至少一个的输入，并且包括耦合到电流源的输出。在一个实施例中，所述至少一个磁敏元件实现为霍尔元件。源电流流过霍尔元件。在一个实施例中，位置传感器包括模拟前端电路。模拟前端电路包括斩波缓冲器，该斩波缓冲器在其输入侧耦合到所述至少一个磁敏元件。此外，模拟前端电路可以包括滤波器，该滤波器在其输入侧耦合到斩波缓冲器的输出侧，并且在其输出侧耦合到模数转换器。在一个实施例中，位置传感器包括数字电路，该数字电路包括斩波器单元和数字滤波器，该斩波器单元在其输入侧耦合到模数转换器的输出侧，该数字滤波器在其输入侧耦合到斩波器单元的输出侧并且在其输出侧耦合到位置计算单元。在一个实施例中，位置传感器包括偏移补偿单元和补偿数模转换器，该偏移补偿单元在其输入侧耦合到模数转换器的输出侧，该补偿数模转换器在其输入侧耦合到偏移补偿单元并且在其输出侧耦合到模数转换器的输入侧。在一个实施例中，一种用于位置感测和诊断的方法，包括：-向至少一个磁敏元件提供源电流，-通过至少一个磁敏元件生成至少一个模拟传感器信号，-将至少一个模拟传感器信号或从至少一个模拟传感器信号派生的信号转换为数字传感器信号，-根据数字传感器信号或从数字传感器信号派生的信号来计算位置信号，以及-根据激励信号来控制源电流，所述激励信号是根据激励模式而提供的。在一个实施例中，另外根据数字传感器信号或从数字传感器信号派生的信号来计算幅度信号。在一个实施例中，将幅度信号和/或位置信号与激励模式进行比较，并且根据幅度信号和/或位置信号与激励模式的比较来生成诊断信号。激励模式是预定模式。例如，激励模式是至少N个值的序列，其中N可以是2、3、4或大于4的整数。因此，位置传感器执行用于诊断的步骤。在一个实施例中，将幅度信号和/或位置信号与目标信号进行比较，并且源电流根据增益控制信号设置，该增益控制信号取决于幅度信号和/或位置信号与目标信号的比较。因此，位置传感器执行用于位置感测的步骤。在一个实施例中，在增益控制信号在第一范围内和/或幅度信号在第二范围内和/或位置信号在第三范围内的情况下，源电流根据升压信号设置。因此，位置传感器执行用于位置感测和/或诊断的步骤。在一个实施例中，源电流根据激励信号、增益控制信号和升压信号中的至少一个设置。源电流可以通过诊断阶段的激励信号、通过升压阶段的升压信号以及通过工作阶段的增益控制信号来设置。诊断阶段是测试阶段。在诊断阶段期间，位置传感器处于诊断工作模式。升压阶段可以是测试阶段或可替代地工作阶段。因此，在工作阶段，位置传感器执行用于位置感测的步骤。在诊断阶段，位置传感器执行用于诊断的步骤。在升压阶段，位置传感器执行用于诊断和/或位置感测的步骤。在一个示例中，在诊断阶段，源电流根据激励信号和恒定的增益控制信号设置，其中，升压信号为零。在升压阶段，源电流根据升压信号和恒定的增益控制信号设置，其中，激励信号为零。增益控制信号可以在升压阶段期间处于其上限。在工作阶段，源电流根据增益控制信号设置，其中升压信号和激励信号为零。因此，所述用于位置感测和诊断的方法能够被称为一种具有诊断的位置感测方法或一种用于位置传感器的诊断的方法，或者简称为一种用于位置感测的方法。所述用于位置感测和诊断的方法可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种位置传感器，包括：/n-至少一个磁敏元件(11-14)，/n-电流源(80)，其耦合到所述至少一个磁敏元件(11-14)，并且被配置为向所述至少一个磁敏元件(11-14)提供源电流(IS)，/n-模数转换器(15)，其具有耦合到所述至少一个磁敏元件(11-14)的输入，/n-位置计算单元(16)，其耦合到所述模数转换器(15)的输出，并且包括用于提供位置信号(SP)的第一输出(17)，以及/n-诊断单元(40)，其包括耦合到所述电流源(80)的输出(41)，并且被配置为在诊断单元(40)的输出(41)处根据激励模式提供激励信号(STI)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171005 EP 17195009.01.一种位置传感器，包括：
-至少一个磁敏元件(11-14)，
-电流源(80)，其耦合到所述至少一个磁敏元件(11-14)，并且被配置为向所述至少一个磁敏元件(11-14)提供源电流(IS)，
-模数转换器(15)，其具有耦合到所述至少一个磁敏元件(11-14)的输入，
-位置计算单元(16)，其耦合到所述模数转换器(15)的输出，并且包括用于提供位置信号(SP)的第一输出(17)，以及
-诊断单元(40)，其包括耦合到所述电流源(80)的输出(41)，并且被配置为在诊断单元(40)的输出(41)处根据激励模式提供激励信号(STI)。


2.根据权利要求1所述的位置传感器，其中，所述激励模式是预定模式。


3.根据权利要求1或2所述的位置传感器，其中，所述激励模式是至少N个值的序列，其中N为2、3、4或大于4的整数。


4.根据权利要求1至3之一所述的位置传感器，其中在诊断阶段期间，所述激励信号(STI)控制所述源电流(IS)。


5.根据权利要求1至4之一所述的位置传感器，包括比较单元(44)，所述比较单元在其输入侧耦合到所述位置计算单元(16)，并且被配置为将在所述位置计算单元(16)的第二输出(18)处提供的幅度信号(SM)和/或所述位置信号(SP)与激励模式进行比较，并且根据所述幅度信号(SM)和/或所述位置信号(SP)与所述激励模式的比较来生成诊断信号(SDA)。


6.根据权利要求1至5之一所述的位置传感器，包括增益控制单元(30)，所述增益控制单元在第一输入(31)处耦合到所述位置计算单元(16)以及在输出(33)处耦合到所述电流源(80)，并且被配置为根据在所述位置计算单元(16)的第二输出(18)处提供的幅度信号(SM)和/或所述位置信号(SP)与目标信号(ST)的比较在所述增益控制单元(30)的输出(33)处生成增益控制信号(SG)。


7.根据权利要求6所述的位置传感器，包括升压单元(35)，所述升压单元包括耦合到所述电流源(80)的输出(38)，并且被配置为在所述增益控制信号(SG)在第一范围内和/或所述幅度信号(SM)在第二范围内和/或所述位置信号(SP)在第三范围内的情况下，在所述升压单元(35)的输出(38)处生成升压信号(SBO)。


8.根据权利要求7所述的位置传感器，其中，所述升压单元(35)被配置为提供关于由所述至少一个磁敏元件(11-14)接收的磁场是否太弱的信息。


9.根据权利要求1至8之一所述的位置传感器，包括数模转换器(90)，所述数模转换器包括耦合到所述增益控制单元(30)、所述升压单元(35)和所述诊断单元(40)中的至少一个的输入，并且包括耦合到所述电流源(80)的输出。


10.根据权利要求1至9之一所述的位置传感器，其中，所述至少一个磁敏元件(11-14)实现为霍尔元件，所述霍尔元件被配置为使所述源电流(IS)流过霍尔元件。


11.根据权利要求1至10之一所述的位置传感器，包括模拟前端电路(23)，所述模拟前端电路包括：
-斩波缓冲器(95)...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗兰·艾因施珮勒尔，马塞尔·乌尔班，京特·库尔梅斯，
申请(专利权)人：AMS有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT