高分辨率PWM车轮速度传感器协议的制作方法

高分辨率pwm车轮速度传感器协议
技术领域
1.本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的传感器。


技术实现要素：

2.本发明是基于提出一种传感器的目标，该传感器能够特别是以相对高的分辨率检测编码器与传感器元件之间的相对精确的相对移动，和/或该传感器相对便宜，和/或来自该传感器的输出信号可以容易地用于不同速率范围内的速率测量，和/或该传感器相对可靠或稳健。
3.这个目标是根据本发明、在根据权利要求1所述的传感器的基础上实现的。
4.本发明优选地基于提出一种传感器的理念，该传感器被设计成检测编码器与至少一个传感器元件之间的相对移动，该编码器具有基本上周期性的刻度和/或图案，其中，该传感器包括至少一个传感器元件和信号处理装置，该信号处理装置被设计成将该传感器元件的传感器元件输出信号作为提供移动信号的基础，其中，该信号处理装置被设计成使得信号处理装置针对该至少一个传感器元件输出信号具有两个或更多个切换阈值，基本上只要在该传感器元件输出信号超过和/或未达到切换阈值时都会生成被考虑用于生成该移动信号的移动信息，其中，该信号处理装置被设计成使得移动信息的出现导致在该移动信号中生成具有定义持续时间的特定移动脉冲，其中，该信号处理装置被设计成基本上独立地评定和/或计算该编码器与该传感器元件之间的相对速度，并且该移动信息和/或该移动脉冲的定义持续时间取决于该编码器与该传感器元件之间的相对速度的至少一个第一极限速速被超过和/或未被达到的情况。
5.传感器优选地被设计成检测编码器与传感器元件之间的相对移动的旋转角度、或距离、或角度或范围。传感器优选地呈速度传感器和/或旋转速度传感器和/或角速度传感器的形式、特别是呈曲轴速度传感器或车轮速度传感器或变速箱速度传感器或涡轮增压器速度传感器的形式。
6.上一个移动信息的速度或对该速度的参考优选地意指基本上当生成任何移动信息时，信号处理装置基于该上一个移动信息随时间的出现以及先前已经出现、特别是在以定义方式过滤的情况下出现的一条或多条移动信息，将编码器与传感器元件之间的相对速度作为速度独立进行评定和/或计算。
7.可替代地，编码器与传感器元件之间的相对速度优选地被理解为编码器与传感器元件之间的相对移动、或旋转角度的相对变化、或范围的相对变化。
8.移动脉冲的持续时间优选地被理解为该脉冲的长度。
9.移动脉冲优选地基本上被理解为方波电信号、特别是具有两个信号电平的方波电信号。
10.第二极限速度有利地高于第一极限速度。
11.优选的是，信号处理装置针对至少一个传感器元件输出信号具有三个或更多个切换阈值、特别是2n 1个切换阈值，其中，n是自然数、特别地选择n＝1，这些切换阈值中的一
个切换阈值被设计为平均值切换阈值，这意指该信号处理装置的阈值基本上对应于传感器元件输出信号的平均值。
12.优选的是，至少一个传感器元件包括具有至少两个半桥的桥式电路，或者传感器包括至少两个传感器元件，该至少两个半桥或该至少两个传感器元件各自提供供应到信号处理装置的传感器元件输出信号，并且信号处理装置被设计成使得在半桥中的一个半桥的相应传感器元件输出信号或这两个传感器元件中的一个传感器元件的相应传感器元件输出信号超过和未达到相应的切换阈值时，生成被考虑用于生成移动信号的特定移动信息。出于这个目的，信号处理装置有利地包括至少两个信号路径。
13.至少两个半桥或至少两个传感器元件特别地布置在传感器中，使得该至少两个板桥或至少两个传感器元件检测或能够检测编码器的周期性刻度和/或图案，其相位偏移大致为90
°
。在三个半桥或三个传感器元件的情况下，检测编码器的周期性刻度和/或图案，其相位偏移大致为60
°
或120
°
。传感器元件或半桥特别优选地被设计和/或布置在传感器中，在这种情况下，相当特别优选地相对于编码器以如下方式布置和定向在传感器结构内，使得至少两个传感器元件或半桥的传感器元件输出信号基本上具有正弦或余弦形状的时间特性，其相位偏移相对于彼此大致为90
°
。
14.至少一个传感器元件优选地呈磁场传感器元件的形式、特别是呈amr传感器元件的形式(即，呈各向异性磁阻传感器元件的形式)、或霍尔传感器元件的形式、或gmr传感器元件的形式(即，呈巨磁阻传感器元件的形式)、或基于巨磁阻原理的传感器元件、或tmr传感器元件的形式(即，呈隧道磁阻传感器元件的形式)。
15.信号处理装置优选地被设计成使得每个切换阈值都包括迟滞。
16.信号处理装置优选地被理解为信号处理电路和/或用户可编程电路。
17.信号处理装置优选地包括具有定义或规定的逻辑或固定编程的流程控制和/或信号处理过程的电子电路或微控制器，该微控制器或电子电路执行至少一些或所有计算和/或信号生成操作和/或切换阈值的阈值调整，并且具有适当的设计。
18.信号处理装置优选地包括时钟发生器单元，该时钟发生器单元特别是呈振荡器的形式并且特别优选地包括至少一个晶体管和至少一个电容元件。时钟发生器单元有利地不包括晶体振荡器和陶瓷谐振器。
19.信号处理装置有利地包括多个存储元件或至少一个存储器，用于存储数据或值、或特别是用于存储移动脉冲的定义持续时间、或用于存储切换阈值和/或参考速度。
20.优选的是，作为传感器的输出信号，速度信号或移动信号或角度/旋转角度信号至少取决于编码器与传感器元件之间的相对速度(至少在移动脉冲在该速度信号中出现的方面如此)，并且速度信号或移动信号或角度/旋转角度信号由传感器在输出端处、特别是在两线接口上提供。
21.信号处理装置优选地被理解为信号处理电路。
22.术语传感器元件输出信号有利地被理解为至少一个传感器元件或一个传感器元件的输出信号。
23.优选的是，信号处理装置和至少一个传感器元件被集成在芯片或asic上。
24.传感器有利地包括塑料壳体和作为接口以用于连接到机动车辆控制系统或自动控制系统的电子控制单元的两个连接件。传感器特别是呈有源传感器的形式并且经由该接
口被供应电力。
25.优选的是，具有定义持续时间的特定移动脉冲基于移动信息的出现而在移动信号中生成，移动脉冲的持续时间对以下各项信息中的至少一项信息进行编码、特别地进行唯一编码：
26.编码器与传感器元件之间的相对移动的向前或向后方向、和/或存在错误、和/或至少一个第一极限速度被超过和/或未被达到的情况。
27.有利地，信号处理装置被设计成评定和/或计算至少第一极限速度和第二极限速度被超过和/或未被达到的情况。
28.信号处理装置优选地被设计成使得上一个移动信息的第一极限速度未被达到和/或未被超过的情况导致：如果针对至少一个传感器元件输出信号的两个或更多个切换阈值被超过和/或未被达到，则信号处理装置在传感器的高分辨率模式下生成下一个移动信息，其中，信号处理装置被设计成使得上一个移动信息的第一极限速度被超过和/或被达到的情况、并且特别是上一个移动信息的第二极限速度未被达到和/或未被超过的情况导致：如果针对至少一个传感器元件输出信号的两个或更多个切换阈值被超过或未被达到，或者如果与在上一个移动信息的第一极限速度未被达到和/或未被超过的情况相比，切换阈值被超过和/或未被达到的情况更少，则该信号处理装置在传感器的低分辨率模式下生成下一个移动信息。
29.优选的是，信号处理装置被设计成使得移动信息的出现导致该信号处理装置生成相应的移动脉冲，使得在该移动脉冲的持续时间内对以下各项信息中的一项或多项信息进行编码、特别是进行唯一编码：
30.编码器与传感器元件之间的相对移动的向前或向后方向；和/或，
31.存在错误；和/或，
32.传感器当前是处于高分辨率模式还是处于低分辨率模式，或者第二极限速度是否被超过或被达到。
33.优选的是，信号处理装置被设计成，使得对于以下信息对的所有组合：
34.编码器与传感器元件之间的相对移动的向前或向后方向；和/或，
35.存在错误或不存在错误；和/或，
36.传感器当前是处于高分辨率模式还是处于低分辨率模式，
37.该信号处理装置被配置为生成移动脉冲，该移动脉冲具有用于对相应信息对的当前信息进行编码的唯一定义持续时间、并且特别是具有用于对第二极限速度被超过或被达到的情况进行编码的进一步唯一定义的持续时间、和/或特别是具有在为标识停止状态定义的时间之后生成的、用于对编码器与传感器元件之间未检测到的相对移动进行编码的进一步唯一定义持续时间。
38.优选的是，信号处理装置被设计成使得针对至少一个传感器元件输出信号的任一切换阈值被超过和/或未被达到的情况设置迟滞，和/或使得为对编码器与传感器元件之间的相对速度在第一极限速度和/或第二极限速度方面进行的评估或计算设置迟滞。特别地，迟滞是通过对每个切换阈值分别形成两个迟滞阈值来实现的。
39.优选的是，传感器呈速度传感器的形式、特别是呈车轮速度传感器的形式。
40.错误优选地被理解为内部传感器错误或传感器元件与编码器之间的、藉由传感器
元件通过场强测量或相对场强测量产生的、不可接受的或过大的间隙。特别地，场强测量或相对场强测量被理解为评估检测到的场强的最小值和最大值。
附图说明
41.附图标记
42.1 传感器
43.2 编码器
44.3 传感器元件
45.4 信号处理装置
46.5 传感器元件输出信号
47.6 移动信号
48.7 电子控制单元
49.图1至图6在下文用于通过图示的方式示意性地展示通过移动脉冲的唯一定义持续时间对不同信息进行编码，传感器呈机动车辆中的车轮速度传感器的形式。
具体实施方式
50.图1、图2和图3示出了移动脉冲的持续时间的公差或偏差为10％的第一示例性实施例。图1示出了一个表，该表具有移动脉冲的定义持续时间(即，可能的最小持续时间min、最大持续时间max和标称nom持续时间，单位为μs)以及还有移动脉冲的相关联的最大频率fmax和适用车辆的可能最大速度vmax(单位为km/h)。
51.高分辨率模式下的移动脉冲用hr表示高分辨率，而低分辨率模式下/用于低分辨率模式的移动脉冲用dr表示。
52.对于高达vmax的高车辆速度，即，高于第二极限速度的速度，信息在dr移动脉冲中编码，而对于低于第二极限速度的车辆速度，信息在hr移动脉冲中被编码。向右的移动方向都被标记为-r，而向左的移动方向都被标记为-l。指示传感器与编码器之间的间隙过大的、经编码的间隙信息被标记为el。
53.此外，对停止(停顿)状态进行编码的移动脉冲的持续时间最长，而对错误信息(报警脉冲)进行编码的移动脉冲的持续时间最短。在间隙的列中描述了在其持续时间方面相邻的移动脉冲的持续时间的差异，单位为μs。
54.然后，基于图2和图3中的图形表示，针对不同的经编码信息示出移动脉冲的这些持续时间。
55.在这种情况下，最小的公差裕度是由标准分辨率脉冲(dr-r)与高分辨率脉冲(hr-r)之间的距离形成的，为4.5μs。
56.图4、图5和图6示出了移动脉冲的持续时间的公差或偏差为13％的第二示例性实施例。该公差增加了传感器的稳健性并且可以减少传感器制造和传感器设计的费用。
57.图4示出了一个表，该表具有移动脉冲的定义持续时间(即，可能的最小持续时间min、最大持续时间max和标称nom持续时间，单位为μs)以及还有移动脉冲的相关联的最大频率fmax和适用车辆的可能最大速度vmax(单位为km/h)。
58.高分辨率模式下的移动脉冲用hr表示高分辨率，而低分辨率模式下/用于低分辨
率模式的移动脉冲用dr表示。
59.对于高达vmax的高车辆速度，即，高于第二极限速度的速度，信息在dr移动脉冲中编码，而对于低于第二极限速度的车辆速度，信息在hr移动脉冲中编码。向右的移动方向都被标记为-r，而向左的移动方向都被标记为-l。指示传感器与编码器之间的间隙过大的、经编码的间隙信息被标记为el。
60.此外，对停止(停顿)状态进行编码的移动脉冲的持续时间最长，而对错误信息(报警脉冲)进行编码的移动脉冲的持续时间最短。在间隙的列中描述了在其持续时间方面相邻的移动脉冲的持续时间的差异，单位为μs。
61.然后，基于图5和图6中的图形表示，针对不同的经编码的信息示出移动脉冲的这些持续时间。
62.在这种情况下，最小的公差裕度是由标准分辨率脉冲(dr-r)与高分辨率脉冲(hr-r)之间的距离形成的，为8.1μs。
63.图7示例性示出了传感器结构的图示，该传感器结构包括传感器1、交替永久性磁化编码器2和电子控制单元7，该交替永久性磁化编码器的移动由传感器1检测，该电子控制单元与传感器1连接并且提供来自传感器1的输出信号。
64.传感器1的两个传感器元件3检测编码器2的磁场，并且各自将传感器元件输出信号5提供到信号处理装置4。
65.信号处理装置4被设计成将传感器元件3的传感器元件输出信号5作为将移动信号6作为传感器1的输出信号提供到电子控制单元7的基础。
66.信号处理装置4被设计成，使得该信号处理装置针对至少一个传感器元件输出信号具有两个或更多个切换阈值，基本上只要在传感器元件输出信号5超过和/或未达到切换阈值时，都会生成被考虑用于生成移动信号6的移动信息。
67.信号处理装置4被设计成使得移动信息的出现导致在移动信号中分别生成具有定义持续时间的移动脉冲，其中，信号处理装置4被设计成基本上独立地评定和/或计算编码器1与传感器元件3之间的相对速度，并且移动脉冲的定义持续时间取决于编码器2与传感器元件3之间的相对速度的至少一个第一极限速度被超过和/或未被达到的情况。