DE102016213220A1

DE102016213220A1 - Verwendung von kartesianischen koordinaten zur positionsdetektion mit einem magnetsensor

Info

Publication number: DE102016213220A1
Application number: DE102016213220.2A
Authority: DE
Inventors: Dirk Hammerschmidt; Wolfgang Scherr
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2015-09-25
Filing date: 2016-07-20
Publication date: 2017-04-13
Also published as: US9835472B2; CN107036516A; CN107036516B; US20170089726A1

Abstract

Ein Magnetsensor kann eine erste Magnetfeldkomponente entsprechend einer ersten Achse eines Magnetfelds, das von einem Magneten produziert wird, erfassen. Der Magnetsensor kann eine zweite Magnetfeldkomponente entsprechend einer zweiten Achse des Magnetfelds erfassen. Der Magnetsensor kann Informationen, die potentielle Positionen eines beweglichen Objekts definieren, das mit dem Magneten verknüpft ist, bestimmen. Jede potentielle Position der potentiellen Positionen kann durch einen ersten Magnetfeldbereich für die erste Magnetfeldkomponente und einen zweiten Magnetfeldbereich für die zweite Magnetfeldkomponente definiert sein. Der Magnetsensor kann eine Position des beweglichen Objekts basierend auf der ersten Magnetfeldkomponente, der zweiten Magnetfpeldkomponente und den Informationen, die die potentiellen Positionen definieren, identifizieren. Der Magnetsensor kann eine Ausgabe basierend auf dem Identifizieren der Position des beweglichen Objekts bereitstellen.

Description

HINTERGRUND
Ein Magnetsensor kann verwendet werden, um eine Position eines beweglichen Objekts zu bestimmen, das mit einem Magneten verbunden ist, basierend auf einem Magnetfeld, das von dem Magneten produziert wird. Zum Beispiel kann der Magnetsensor verwendet werden, um eine lineare Position des beweglichen Objekts, eine Winkelstellung des beweglichen Objekts, eine Position des beweglichen Objekts auf einer zweidimensionalen Ebene, eine Position des beweglichen Objekts in einem dreidimensionalen Raum oder dergleichen zu bestimmen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einigen möglichen Implementierungen kann ein Magnetsensor ein oder mehr Erfassungselemente beinhalten, die konfiguriert sind, um: eine erste Magnetfeldkomponente entsprechend einer ersten Achse eines Magnetfelds, das von einem Magneten produziert wird, zu erfassen; eine zweite Magnetfeldkomponente entsprechend einer zweiten Achse des Magnetfelds zu erfassen; Informationen zu bestimmen, die potentielle Positionen eines beweglichen Objekts, das mit dem Magneten verknüpft ist, definieren, wobei jede potentielle Position der potentiellen Positionen durch einen ersten Magnetfeldbereich für die erste Magnetfeldkomponente und einen zweiten Magnetfeldbereich für die zweite Magnetfeldkomponente definiert werden kann; eine Position des beweglichen Objekts basierend auf der ersten Magnetfeldkomponente, der zweiten Magnetfeldkomponente und den Informationen, die die potentiellen Positionen definieren, zu identifizieren; und eine Ausgabe basierend auf dem Identifizieren der Position des beweglichen Objekts bereitzustellen.
Gemäß einigen möglichen Implementierungen kann ein System einen Magnetsensor beinhalten, der konfiguriert ist, um: eine erste Magnetfeldkomponente entsprechend einer ersten Achse eines Magnetfelds, das von einem Magneten produziert wird, zu erfassen; eine zweite Magnetfeldkomponente entsprechend einer zweiten Achse des Magnetfelds zu erfassen; Informationen zu bestimmen, die potentielle Positionen eines beweglichen Objekts, mit welchem der Magnet verbunden ist, definieren, wobei jede potentielle Position der potentiellen Positionen durch einen ersten Magnetfeldbereich für die erste Magnetfeldkomponente und einen zweiten Magnetfeldbereich für die zweite Magnetfeldkomponente definiert werden kann; eine Position des beweglichen Objekts basierend auf der ersten Magnetfeldkomponente oder der zweiten Magnetfeldkomponente und den Informationen, die die potentiellen Positionen definieren, zu identifizieren; und eine Ausgabe bereitzustellen, die Informationen beinhaltet, die die Position des beweglichen Objekts identifizieren.
Gemäß einigen möglichen Implementierungen kann ein Magnetsensor ein oder mehr Erfassungselemente beinhalten, die konfiguriert sind, um: eine erste Magnetfeldkomponente entsprechend einer ersten Achse eines Magnetfelds, das von einem Magneten produziert wird, zu erfassen; eine zweite Magnetfeldkomponente entsprechend einer zweiten Achse des Magnetfelds zu erfassen; eine dritte Magnetfeldkomponente entsprechend einer dritten Achse des Magnetfelds zu erfassen; Informationen zu bestimmen, die potentielle Positionen eines beweglichen Objekts, das mit dem Magneten verknüpft ist, definieren, wobei jede potentielle Position der potentiellen Positionen durch einen ersten Magnetfeldbereich für die erste Magnetfeldkomponente, einen zweiten Magnetfeldbereich für die zweite Magnetfeldkomponente und einen dritten Magnetfeldbereich für die dritte Magnetfeldkomponente definiert werden kann; eine Position des beweglichen Objekts basierend auf der ersten Magnetfeldkomponente, der zweiten Magnetfeldkomponente oder der dritten Magnetfeldkomponente und den Informationen, die die potentiellen Positionen definieren, zu identifizieren; und eine Ausgabe basierend auf dem Identifizieren der Position des beweglichen Objekts bereitzustellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Diagramm einer Übersicht einer beispielhaften Implementierung, die hierin beschrieben ist;
2 ist ein Diagramm einer beispielhaften Umgebung, in welcher hierin beschriebene Geräte implementiert werden können;
3 ist ein Diagramm von beispielhaften Komponenten eines Magnetsensors, der in der beispielhaften Umgebung von 2 enthalten ist;
4A–4D sind veranschaulichende Darstellungen, die beispielhafte Anordnungen von Erfassungselementen eines Magnetsensors zeigen;
5 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Prozesses zum Identifizieren einer Position eines beweglichen Objekts basierend auf einer Gruppe von Magnetfeldkomponenten und Informationen, die potentielle Positionen des beweglichen Objekts definieren;
6A und 6B sind Diagramme einer beispielhaften Implementierung bezüglich des beispielhaften Prozesses, der in 5 gezeigt ist;
7A und 7B beinhalten beispielhafte grafische Darstellungen von Informationen, die potentielle Positionen eines Magneten definieren; und
8 beinhaltet eine beispielhafte grafische Darstellung einer Art, auf welche die Reichweite und das Fehlerdetektionsvermögen eines Magnetsensors bestimmt werden können.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende ausführliche Beschreibung von beispielhaften Implementierungen bezieht sich auf die beigefügten Zeichnungen. Dieselben Bezugszeichen in verschiedenen Zeichnungen können dieselben oder ähnliche Elemente kennzeichnen.
Ein Magnetsensor kann konfiguriert sein, um Komponenten eines Magnetfelds, das von einem Magneten erzeugt wird, der mit einem beweglichen Objekt verbunden ist, zu erfassen. Das bewegliche Objekt kann sich linear um eine Achse innerhalb einer zweidimensionalen Ebene, innerhalb eines dreidimensionalen Raums oder dergleichen bewegen. Passenderweise kann sich der Magnet (und das Magnetfeld) mit dem beweglichen Objekt bewegen. Es wird für den restlichen Teil dieser Offenbarung angenommen, dass der Magnet der Bewegung des beweglichen Objekts folgt (d. h. der Magnet bewegt sich in Verbindung mit dem beweglichen Objekt). Dies kann durch Bereitstellen einer Verbindung (z. B. mechanischen Verbindung) zwischen dem Magneten und dem beweglichen Objekt erreicht werden. Unter Annahme eines nicht gleitenden Zustands zwischen dem Magneten und dem beweglichen Objekt entspricht die Position des Magneten der Position des beweglichen Objekts.
In einigen Fällen können die Komponenten des Magnetfelds, die von dem Magnetsensor erfasst werden, mit einem kartesianischen Koordinatensystem verknüpft werden. Zum Beispiel können die erfassten Komponenten eine x-Komponente entsprechend einer x-Achse, eine y-Komponente entsprechend einer y-Achse und/oder eine z-Komponente entsprechend einer z-Achse beinhalten. Eine Position des beweglichen Objekts kann basierend auf den erfassten Komponenten des sich bewegenden Magnetfelds bestimmt werden. Jedoch kann das Bestimmen der Position auf einem polaren Koordinatensystem basieren, was bedeutet, dass eine Gruppe von Winkeln, die mit dem Magnetfeld verknüpft sind, anhand der erfassten (kartesianischen) Komponenten des Magnetfelds berechnet werden muss. Zum Beispiel können ein Winkel, der mit einer x-y-Ebene verknüpft ist, ein Winkel, der mit einer x-z-Ebene verknüpft ist und/oder ein Winkel, der mit einer y-z-Ebene verknüpft ist, verwendet werden, um die Position basierend auf dem polaren Koordinatensystem zu bestimmen. Bei einigen Implementierungen kann die Gruppe von Winkeln basierend auf den erfassten (kartesianischen) Komponenten des Magnetfelds basierend auf einer Auswertung einer Gruppe von trigonometrischen Funktionen berechnet werden.
Jedoch führt das Berechnen der Gruppe von Winkeln, die mit dem polaren Koordinatensystem verknüpft sind, anhand der erfassten Komponenten, die mit dem kartesianischen Koordinatensystem verknüpft sind, zu mehreren Problemen. Ein solches Problem ist, dass ein Fehler bei einer Position, die basierend auf der Gruppe von berechneten Winkeln bestimmt wird, schwer zu bestimmen sein kann aufgrund von Fehlern, die bei den einzelnen erfassten Komponenten des Magnetfelds vorliegen. Mit anderen Worten können Fehler, die bei den einzelnen erfassten Komponenten vorliegen, verschlimmert und/oder verschleiert werden, so dass ein Fehler bei der bestimmten Position schwer festzustellen ist, da die Gruppe von Winkeln basierend auf den erfassten Komponenten des Magnetfelds berechnet wird.
Ferner führt das Verwenden einer Winkelberechnung, die auf den erfassten Komponenten basiert, die mit einem kartesianischen Koordinatensystem verknüpft sind, zu einem Common-Cause-Fehler. Ähnlich besteht keine Möglichkeit, eine Plausibilitätsprüfung in Verbindung mit der bestimmten Position durchzuführen, da die Bestimmung der Position auf der Gruppe von Winkeln basiert, die mit dem polaren Koordinatensystem verknüpft sind, die unter Verwendung der erfassten Komponenten bestimmt werden.
Ein weiteres Problem ist, dass, um die Gruppe von Winkeln zu berechnen, die erfassten Komponenten des Magnetfelds genau orthogonal zueinander sein sollten, um die Gruppe von Winkeln genau abzuleiten. Somit müssen die Erfassungselemente des Magnetsensors, die konfiguriert sind, um jede Komponente des Magnetfelds zu erfassen, genau während des Zusammenbaus und Betriebs des Magnetsensors positioniert werden, was schwer sicherzustellen ist. Ein zusätzliches Problem ist, dass das Berechnen der Gruppe von Winkeln eine Auswertung der Gruppe von trigonometrischen Funktionen erfordern kann, welche das Miteinbeziehen von zusätzlichen Komponenten in dem Magnetsensor und/oder einem Mikrocontroller mit solchen Fähigkeiten erfordern kann.
Die hierin beschriebenen Implementierungen können sich auf einen Magnetsensor beziehen, der konfiguriert ist, um eine Position eines beweglichen Objekts, mit welchem ein Magnet verbunden ist, basierend auf einer Gruppe von erfassten Komponenten eines Magnetfelds (von dem Magneten produziert) entsprechend einer Gruppe von Achsen (d. h. ohne ein Umwandeln der Gruppe von erfassten Komponenten in polare Koordinaten) zu bestimmen. Bei einigen Implementierungen können die erfassten Komponenten des Magnetfelds Achsen eines kartesianischen Koordinatensystems (z. B. einer x-Achse, einer y-Achse, einer z-Achse usw.) und/oder einer oder mehr anderen Achsen (z. B. einer Achse, die nicht orthogonal zu der x-Achse, der y-Achse und/oder der z-Achse ist) entsprechen. Das Bestimmen der Position des beweglichen Objekts auf diese Art und Weise verbessert die Reichweite des Magnetsensors, die Fehlerdetektion des Magnetsensors und/oder das Plausibilitätsprüfungsvermögen des Magnetsensors.
1 ist ein Diagramm einer Übersicht einer beispielhaften Implementierung 100, die hierin beschrieben ist. Zum Zwecke der beispielhaften Implementierung 100 sei angenommen, dass ein bewegliches Objekt positioniert ist, um sich um einen Drehpunkt in einer zweidimensionalen Ebene derart zu drehen, dass das bewegliche Objekt eine von N potentiellen Positionen (z. B. P₁ bis P_N) auf der zweidimensionalen Ebene ist. Ferner sei angenommen, dass ein Magnet an dem beweglichen Objekt derart befestigt ist, dass sich ein Magnetfeld, das von dem Magneten erzeugt wird, in Verbindung mit dem beweglichen Objekt bewegt. Schließlich sei angenommen, dass ein Magnetsensor konfiguriert ist, um eine Position des beweglichen Objekts zu identifizieren, und dass der Magnetsensor eine Gruppe von Erfassungselementen beinhaltet, wobei jedes Erfassungselement konfiguriert ist, um eine Komponente des Magnetfelds entsprechend einer von M Achsen (z. B. einer x-Achse, einer y-Achse, einer z-Achse, einer Achse, die nicht orthogonal zur x-Achse, zur y-Achse und/oder zur z-Achse usw. ist) zu erfassen.
Wie in 1 und durch das Bezugszeichen 105 gezeigt ist, kann jedes Erfassungselement des Magnetsensors eine entsprechende Magnetfeldkomponente des Magnetfelds erfassen. Zum Beispiel kann ein erstes Erfassungselement eine Komponente des Magnetfelds (z. B. B₁) entsprechend einer ersten Achse erfassen, kann ein zweites Erfassungselement eine Komponente des Magnetfelds (z. B. B₂) entsprechend einer zweiten Achse erfassen, kann ein M-tes Erfassungselement eine Komponente des Magnetfelds (z. B. B_M) entsprechend einer M-ten Achse erfassen und so weiter.
Wie durch das Bezugszeichen 110 gezeigt ist, kann nach dem Erfassen der Komponenten des Magnetfelds der Magnetsensor Informationen bestimmen (z. B. basierend auf Informationen, die von dem Magnetsensor gespeichert werden), die potentielle Positionen des beweglichen Objekts definieren. Bei einigen Implementierungen können Informationen, die eine potentielle Position definieren, Informationen beinhalten, die eine Gruppe von Magnetfeldbereichen entsprechend jeder Achse der Gruppe von M Achsen identifizieren, wobei die Gruppe von Magnetfeldbereichen einzig der potentiellen Position entsprechen kann. Von daher kann der Magnetsensor bestimmen, ob sich das bewegliche Objekt in der potentiellen Position befindet, indem die erfassten Komponenten des Magnetfelds mit der Gruppe von Magnetfeldbereichen, die die potentielle Position definieren, verglichen werden, wovon ein Beispiel im Folgenden beschrieben wird.
Wie durch das Bezugszeichen 115 gezeigt ist, kann der Magnetsensor die Position des beweglichen Objekts basierend auf den Informationen, die die potentiellen Positionen definieren, und den erfassten Magnetfeldkomponenten identifizieren. Wie gezeigt ist, kann zum Beispiel der Magnetsensor die erfasste Magnetfeldkomponente B₁ mit einem Magnetfeldbereich vergleichen, der mit der Position P₁ verknüpft ist, die der ersten Achse entspricht. Wie gezeigt ist, kann der Magnetsensor basierend auf dem Vergleich bestimmen, dass sich die erfasste Magnetfeldkomponente B₁ nicht innerhalb des Magnetfeldbereichs befindet, der mit der Position P₁ verknüpft ist, die der ersten Achse entspricht. Von daher kann der Magnetsensor bestimmen, dass sich das bewegliche Objekt nicht in der Position P₁ befindet.
Wie ferner gezeigt ist, kann der Magnetsensor die erfasste Magnetfeldkomponente B₁ mit einem Magnetfeldbereich vergleichen, der mit der Position P_N verknüpft ist, die der ersten Achse entspricht. Wie gezeigt ist, kann der Magnetsensor basierend auf dem Vergleich bestimmen, dass sich die erfasste Magnetfeldkomponente B₁ innerhalb des Magnetfeldbereichs befindet, der mit der Position P_N verknüpft ist, die der ersten Achse entspricht. Zum Zwecke der beispielhaften Implementierung 100 sei angenommen, dass der Magnetsensor ähnlich bestimmt, dass die erfassten Magnetfeldkomponenten B₂ bis B_M innerhalb von Magnetfeldbereichen liegen, die mit der Position P_N verknüpft sind, die der zweiten Achse bis zur M-ten Achse entspricht. Von daher kann der Magnetsensor bestimmen, dass sich das bewegliche Objekt in der Position P_N befindet. Wie durch das Bezugszeichen 120 gezeigt ist, kann der Magnetsensor basierend auf dem Identifizieren der Position des beweglichen Objekts Informationen ausgeben (z. B. zu einer Steuerung), die angeben, dass sich das bewegliche Objekt in der Position P_N befindet.
Bei einigen Implementierungen können eine oder mehr der M Achsen mit einem kartesianischen Koordinatensystem verknüpft werden. Zum Beispiel können die M Achsen eine x-Achse, eine y-Achse und/oder eine z-Achse beinhalten. Zusätzlich oder alternativ können die eine oder mehr Achsen eine oder mehr Achsen beinhalten, die nicht auf dem kartesianischen Koordinatensystem basieren, wie zum Beispiel eine Achse, die nicht orthogonal zu zwei Achsen des kartesianischen Koordinatensystems (z. B. eine xy-Achse, eine yz-Achse, eine xz-Achse usw.) ist und/oder zwischen diesen liegt. Dadurch kann ein Magnetsensor eine Position eines beweglichen Objekts, das mit einem Magneten verbunden ist, basierend auf einer Gruppe von erfassten Komponenten eines Magnetfelds entsprechend einer Gruppe von Achsen bestimmen, ohne die Gruppe von erfassten Komponenten in polare Koordinaten umzuwandeln.
Während einige hierin beschriebene Implementierungen im Zusammenhang mit der Bestimmung einer Position eines beweglichen Objekts, das sich um einen Drehpunkt dreht, beschrieben werden, kann bei einigen Implementierungen insbesondere die Bestimmung der Position auf ein bewegliches Objekt angewendet werden, das sich auf eine andere Art und Weise, wie zum Beispiel linear, innerhalb einer zweidimensionalen Ebene, innerhalb eines dreidimensionalen Raums oder dergleichen bewegt.
2 ist ein Diagramm von beispielhaften Umgebungen 200, in welchen hierin beschriebene Geräte implementiert werden können. Wie in 2 gezeigt ist, kann die Umgebung 200 ein bewegliches Objekt 210, einen Magneten 220, einen Magnetsensor 230 und eine Steuerung 240 beinhalten.
Das bewegliche Objekt 210 kann ein Objekt beinhalten, das in der Lage ist, sich in Verbindung mit dem Magnetsensor 230 zu bewegen. Zum Beispiel kann das bewegliche Objekt 210 ein Objekt beinhalten, das in der Lage ist, sich linear zu bewegen, sich innerhalb einer zweidimensionalen Ebene zu bewegen, sich innerhalb eines dreidimensionalen Raums zu bewegen, sich um einen Drehpunkt zu drehen oder dergleichen. Als Beispiele kann das bewegliche Objekt einen Joystick, einen Hebel (z. B. einen Gangschalthebel, einen Blinkerhebel usw.), einen beweglichen und/oder drehbaren Knauf oder dergleichen umfassen, ist jedoch nicht darauf beschränkt. Bei einigen Implementierungen kann das bewegliche Objekt 210 (z. B. mechanisch) derart mit dem Magneten 220 verbunden sein, dass eine Bewegung des Magneten 220 einer Bewegung des beweglichen Objekts 210 entspricht.
Bei einigen Implementierungen kann das bewegliche Objekt 210 stattdessen (z. B. mechanisch) mit dem Magnetsensor 230 verbunden sein und bewegt sich der Magnet 220 nicht. Ferner kann eine Implementierung zwei bewegliche Objekte 210 umfassen, wobei ein erstes bewegliches Objekt 210 mit dem Magnetsensor 230 verbunden ist und ein zweites bewegliches Objekt 210 mit dem Magneten 220 verbunden ist. Eine solche Einstellung kann verwendet werden, um eine Veränderung der Distanz zwischen dem Magneten 220 und dem Magnetsensor 230 zum Beispiel durch ein verbundenes mechanisches System, das die Bewegung der beiden beweglichen Objekte 210 steuert, zu verstärken oder zu verringern.
Der Magnet 220 kann einen oder mehr Magnete beinhalten, die positioniert sind, um sich mit dem beweglichen Objekt 210 zu bewegen. In der beispielhaften Umgebung 200, die in 2 gezeigt ist, umfasst der Magnet 220 eine erste Hälfte, die einen Nordpol (N) bildet, und eine zweite Hälfte, die einen Südpol (S) bildet, so dass der Magnet 220 ein Polpaar umfasst. Bei einigen Implementierungen kann der Magnet 220 mehr als ein Polpaar umfassen. Während der Magnet 220 in 2 rechteckig gezeigt ist, kann der Magnet 220 bei einigen Implementierungen eine andere Form aufweisen, wie zum Beispiel eine quadratische Form, eine Kreisform, eine Ellipsenform oder dergleichen. Die Bewegung des beweglichen Objekts 210 wird der Bewegung des Magneten 220 entsprechen, vorausgesetzt, es besteht ein nicht gleitendes Verhältnis zwischen dem beweglichen Objekt 210 und dem Magneten 220.
Zusätzlich oder alternativ kann der Magnet 220 einen Dipolmagneten (z. B. einen Dipolstabmagneten, einen kreisförmigen Dipolmagneten, einen ellipsenförmigen Dipolmagneten usw.), einen Permanentmagneten, einen Elektromagneten, eine Kombination aus zwei oder mehr Arten von Magneten (z. B. eine Kombination aus einem Permanentmagneten und einem Elektromagneten usw.), ein Magnetband oder dergleichen umfassen. Der Magnet 220 kann aus einem ferromagnetischen Material (z. B. Hartferrit) bestehen und kann ein Magnetfeld produzieren. Der Magnet 220 kann ferner einen Seltenerdmagneten umfassen, welcher aufgrund einer intrinsisch hohen Magnetfeldstärke von Seltenerdmagneten von Vorteil sein kann. Wie zuvor beschrieben wurde, kann bei einigen Implementierungen der Magnet 220 an dem beweglichen Objekt 210 befestigt oder mit diesem gekoppelt sein, wofür eine Position durch den Magnetsensor 230 zu bestimmen ist.
Der Magnetsensor 230 kann ein oder mehr Geräte zum Detektieren von Komponenten eines Magnetfelds zur Verwendung beim Bestimmen einer Position des Magneten 220 beinhalten. Zum Beispiel kann der Magnetsensor 230 eine oder mehr Schaltungen (z. B. eine oder mehr integrierte Schaltungen) beinhalten. Bei einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 230 in einer Position bezüglich des Magneten 220 derart platziert werden, dass der Magnetsensor 230 Komponenten eines Magnetfelds, das von dem Magneten 220 erzeugt wird, detektieren kann. Allgemein ist ein statisches Magnetfeld, das von dem Magneten 220 erzeugt wird, ausreichend. Bei einigen Implementierungen kann es jedoch vorteilhaft sein, ein dynamisches Magnetfeld oder eine Kombination aus einem statischen Magnetfeld und einem dynamischen erzeugten Magnetfeld einzusetzen. Der Magnetsensor 230 kann dann bestimmen, ob ein erfasstes Magnetfeld von dem Magneten 220 erzeugt wird oder ein externes Magnetfeld ist.
Bei einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 230 Erfassungselemente beinhalten, die konfiguriert sind, um Amplituden von Komponenten eines Magnetfelds, das bei dem Magnetsensor 230 vorliegt, wie zum Beispiel eine x-Komponente des sich bewegenden Magnetfelds, eine y-Komponente des sich bewegenden Magnetfelds, eine z-Komponente des sich bewegenden Magnetfelds, eine xy-Komponente des sich bewegenden Magnetfelds, eine yz-Komponente des sich bewegenden Magnetfelds, eine xz-Komponente des sich bewegenden Magnetfelds oder dergleichen zu erfassen. Zum Beispiel kann der Magnetsensor 230 Erfassungselemente beinhalten, die als Brücken (z. B. Halbbrücken, Vollbrücken, Wheatstone-Brücken usw.) implementiert sind, wobei jede Brücke als ein Erfassungselement entsprechend einer Komponente des Magnetfelds verwendet werden kann.
Bei einigen Implementierungen kann die integrierte Schaltung eine integrierte Steuerung beinhalten (so dass z. B. eine Ausgabe des Magnetsensors 230 Informationen beinhalten kann, die eine Position des Magneten 220 und des beweglichen Objekts 210 beschreiben). Zusätzliche Details bezüglich des Magnetsensors 230 sind im Folgenden mit Bezug auf 3 beschrieben.
Die Steuerung 240 kann eine oder mehr Schaltungen beinhalten, die mit dem Bestimmen einer Position des beweglichen Objekts 210 basierend auf einem sich bewegenden Magnetfeld, das von dem Magneten 220 produziert wird, verknüpft sind. Zum Beispiel kann die Steuerung 240 eine oder mehr Schaltungen (z. B. eine integrierte Schaltung, eine Steuerungsschaltung, eine Rückkopplungsschaltung usw.) beinhalten. Die Steuerung 240 kann Eingangssignale von einem oder mehr Sensoren, wie zum Beispiel einem oder mehr Magnetsensoren 230, erhalten, kann die Eingangssignale verarbeiten (z. B. unter Verwendung eines analogen Signalprozessors, eines digitalen Signalprozessors usw.), um ein Ausgangssignal zu erzeugen, und kann das Ausgangssignal einem oder mehr anderen Vorrichtungen oder Systemen bereitstellen. Zum Beispiel kann die Steuerung 240 ein oder mehr Eingangssignale von dem Magnetsensor 230 erhalten und die ein oder mehr Eingangssignale verwenden, um ein Ausgangssignal zu erzeugen, das die Position des beweglichen Objekts 210 identifiziert.
Die Anzahl und Anordnung der Geräte, die in 2 gezeigt sind, sind als Beispiel bereitgestellt. In der Praxis können zusätzliche Geräte, weniger Geräte, verschiedene Geräte oder Geräte, die anders als die in 2 gezeigten angeordnet sind, vorhanden sein. Ferner können zwei oder mehr Geräte, die in 2 gezeigt sind, innerhalb eines einzigen Geräts implementiert sein, oder ein einziges Gerät, das in 2 gezeigt ist, kann als mehrere verteilte Geräte implementiert sein. Zusätzlich oder alternativ kann eine Gruppe von Geräten (z. B. ein oder mehr Geräte) der Umgebung 200 eine oder mehr Funktionen durchführen, die als von einer anderen Gruppe von Geräten der Umgebung 200 ausgeführt beschrieben sind.
3 ist ein Diagramm von beispielhaften Komponenten des Magnetsensors 230, der in der beispielhaften Umgebung 200 von 2 enthalten ist. Wie gezeigt ist, kann der Magnetsensor 230 Erfassungselemente 310, einen Analog-Digital-Wandler (ADC, analog-digital converter) 320, einen digitalen Signalprozessor (DSP, digital signal processor) 330, eine optionale Speicherkomponente 340 und eine Ausgangsschnittstelle 350 beinhalten.
Die Erfassungselemente 310 können ein oder mehr Geräte zum Erfassen einer Amplitude einer Komponente eines Magnetfelds, das an dem Magnetsensor 230 vorliegt (z. B. das Magnetfeld, das von dem Magneten 220 produziert wird), beinhalten. Zum Beispiel kann das Erfassungselement 310 einen Hall-Sensor beinhalten, der basierend auf einem Hall-Effekt arbeitet. Als weiteres Beispiel kann das Erfassungselement 310 einen Magnetowiderstand(MR)-Sensor beinhalten, der aus einem magnetoresistiven Material (z. B. Nickeleisen (NiFe)) besteht, wobei der elektrische Widerstand des magnetoresistiven Materials von einer Stärke und/oder einer Richtung des Magnetfelds, das an dem magnetoresistiven Material vorliegt, abhängen kann. Hier kann das Erfassungselement 310 den Magnetowiderstand basierend auf einem anisotropischen Magnetowiderstands-Effekt (AMR-Effekt, AMR = anisotropic magnetoresistance, einem Riesenmagnetowiderstands-Effekt (GMR-Effekt, GMR = giant magnetoresistance), einem Tunnelmagnetowiderstands-Effekt (TMR-Effekt, TMR = tunnel magnetoresistance) oder einer anderen Art von magnetowiderstandsbasiertem Sensor (xMR) messen. Als zusätzliches Beispiel kann das Erfassungselement 310 einen Sensor beinhalten, der basierend auf Induktion arbeitet, wie zum Beispiel einen variablen Reluktanz-Sensor (VR-Sensor, VR = variable reluctance) oder eine Spule.
Der ADC 320 kann einen Analog-Digital-Wandler beinhalten, der ein analoges Signal von dem einen oder den mehreren Erfassungselementen 310 in ein digitales Signal wandelt. Zum Beispiel kann der ADC 320 analoge Signale, die von dem einen oder den mehreren Erfassungselementen 310 erhalten werden, in digitale Signale, die von dem DSP 330 verarbeitet werden, wandeln. Der ADC 320 kann die digitalen Signale dem DSP 330 bereitstellen. Bei einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 230 einen oder mehr ADCs 320 beinhalten.
Der DSP 330 kann eine digitale Signalverarbeitungsvorrichtung oder eine Sammlung von digitalen Signalverarbeitungsvorrichtungen beinhalten. Bei einigen Implementierungen kann der DSP 330 ein digitales Signal von dem ADC 320 erhalten und das digitale Signal verarbeiten, um ein Ausgangssignal (das z. B. für die Steuerung 240 bestimmt ist, wie in 2 gezeigt ist), wie zum Beispiel ein Ausgangssignal, das mit dem Bestimmen der Position des beweglichen Objekts 210 verknüpft ist, zu bilden.
Die optionale Speicherkomponente 340 kann einen Nur-Lese-Speicher (ROM) (z. B. einen EEPROM), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und/oder eine sonstige Art von dynamischer oder statischer Speichervorrichtung (z. B. ein Flash-Speicher, einen Magnetspeicher, einen optischen Speicher usw.) beinhalten, der Informationen und/oder Anweisungen zur Verwendung durch den Magnetsensor 230 speichert. Bei einigen Implementierungen kann die Speicherkomponente 340 Informationen speichern, die mit der Verarbeitung, die von dem DSP 330 durchgeführt wird, verknüpft sind. Bei einigen Implementierungen kann die Speicherkomponente 340 konfigurierbare Werte oder Parameter für die Erfassungselemente 310 und/oder Informationen für eine oder mehr andere Komponenten des Magnetsensors 230, wie zum Beispiel der ADC 320 oder die Ausgangsschnittstelle 350, speichern.
Die Ausgangsschnittstelle 350 kann eine Schnittstelle beinhalten, über welche der Magnetsensor 230 Informationen von und/oder zu einer anderen Vorrichtung, wie zum Beispiel der Steuerung 240 (siehe z. B. 2) erhalten und/oder bereitstellen kann. Zum Beispiel kann die Ausgangsschnittstelle 350 das Ausgangssignal, das von dem DSP 330 bestimmt wird, der Steuerung 240 bereitstellen und bei einigen Implementierungen Informationen von der Steuerung 240 erhalten. Bei einigen Implementierungen kann die Ausgangsschnittstelle eine digitale Schnittstelle oder eine analoge Schnittstelle beinhalten.
Die Anzahl und Anordnung der in 3 gezeigten Komponenten sind als Beispiel bereitgestellt. In der Praxis kann der Magnetsensor 230 zusätzliche Komponenten, weniger Komponenten, verschiedene Komponenten oder Komponenten, die anders als die in 3 gezeigten angeordnet sind, beinhalten. Zusätzlich oder alternativ kann eine Gruppe von Komponenten (z. B. eine oder mehr Komponenten) des Magnetsensors 230 eine oder mehr Funktionen, die als von einer anderen Gruppe von Komponenten des Magnetsensors 230 durchgeführt beschrieben werden, durchführen.
4A–4D sind veranschaulichende Darstellungen, die beispielhafte Anordnungen 400 der Erfassungselemente 310 des Magnetsensors 230 zeigen. Wie zuvor beschrieben wurde, kann bei einigen Implementierungen der Magnetsensor 230 die Erfassungselemente 310 beinhalten, wobei jedes Erfassungselement konfiguriert ist, um eine Komponente des sich bewegenden Magnetfelds, das an dem Magnetsensor 230 vorliegt, zu erfassen.
Bei einigen Implementierungen können die Erfassungselemente 310 des Magnetsensors 230 angeordnet sein, um Komponenten eines Magnetfelds entsprechend einer Achse eines kartesianischen Koordinatensystems zu erfassen. Wie zum Beispiel in 4A gezeigt ist, kann eine erste Gruppe von Erfassungselementen 310 (z. B. ein erstes Paar vertikaler Hall-Platten, die konfiguriert sind, um eine Komponente des Magnetfelds zu erfassen, die bezüglich einer Halbleiterfläche parallel ist, die in 4A mit ”Bx” markiert sind) positioniert sein, um eine x-Komponente des Magnetfelds zu erfassen, die einer x-Achse des kartesianischen Koordinatensystems entspricht. Wie ferner in 4A gezeigt ist, kann eine zweite Gruppe von Erfassungselementen 310 (z. B. ein zweites Paar vertikaler Hall-Platten, die in 4A mit ”By” markiert sind) positioniert sein, um eine y-Komponente des Magnetfelds zu erfassen, die einer y-Achse des kartesianischen Koordinatensystems entspricht. Wie in 4A dargestellt ist, kann bei einigen Implementierungen der Magnetsensor 230 ein zweidimensionaler (2D) Sensor sein (da z. B. die Erfassungselemente 310 des Magnetsensors 230 konfiguriert sind, um zwei Komponenten des Magnetfelds, das von dem Magneten 220 produziert wird, zu erfassen).
Wie in 4B gezeigt ist, kann als weiteres Beispiel der Magnetsensor 230 die erste Gruppe von Erfassungselementen 310 und die zweite Gruppe von Erfassungselementen 310, die bezüglich 4A beschrieben sind, beinhalten, und auch ein weiteres Erfassungselement 310 (z. B. eine seitliche Hall-Platte, die konfiguriert ist, um eine Komponente des Magnetfelds zu erfassen, die bezüglich einer Halbleiterfläche senkrecht ist, die in 4B mit ”Bz” markiert ist) beinhalten, das konfiguriert sein kann, um eine z-Komponente des Magnetfelds zu erfassen, die einer z-Achse des kartesianischen Koordinatensystems entspricht. Wie in 4B dargestellt ist, kann bei einigen Implementierungen der Magnetsensor 230 ein dreidimensionaler (3D) Sensor sein (da z. B. die Erfassungselemente 310 des Magnetsensors 230 konfiguriert sind, um drei Komponenten des Magnetfelds, das von dem Magneten 220 produziert wird, zu erfassen).
Bei einigen Implementierungen können die Erfassungselemente 310 des Magnetsensors 230 angeordnet sein, um Komponenten des Magnetfelds entsprechend einer Achse, die nicht orthogonal zu einer Achse des kartesianischen Koordinatensystems ist (hierin als nicht-kartesianische Achse bezeichnet), zu erfassen. Wie zum Beispiel in 4C gezeigt ist, kann eine erste Gruppe von Erfassungselementen 310 (z. B. ein erstes Paar vertikaler Hall-Platten, die in 4C mit ”Bx” markiert sind) positioniert sein, um die x-Komponente des Magnetfelds, die der x-Achse des kartesianischen Koordinatensystems entspricht, zu erfassen. Wie ferner in 4C gezeigt ist, kann eine zweite Gruppe von Erfassungselementen 310 (z. B. ein zweites Paar vertikaler Hall-Platten, die in 4C mit ”By” markiert sind) positioniert sein, um die y-Komponente des Magnetfelds, die der y-Achse des kartesianischen Koordinatensystems entspricht, zu erfassen. Wie ferner in 4C gezeigt ist, kann eine dritte Gruppe von Erfassungselementen 310 (z. B. ein drittes Paar vertikaler Hall-Platten, die in 4C mit ”Bxy” markiert sind) positioniert sein, um eine xy-Komponente des Magnetfelds, die einer xy-Achse entspricht, die in einer Ebene liegt, die mit der x-Achse und der y-Achse verknüpft ist, zu erfassen, wobei die xy-Achse in einem Winkel zwischen den orthogonalen x- und y-Achsen liegen kann, wie zum Beispiel einem 45-Grad-Winkel, einem 30-Grad-Winkel, einem 60-Grad-Winkel oder dergleichen (wie in den 4C und 4D gezeigt ist, die im Folgenden beschrieben werden).
Während die nicht-kartesianische Achse von 4C der Ebene entspricht, die die x-Achse und die y-Achse beinhaltet, kann in einem anderen Beispiel die nicht-kartesianische Achse eine andere Achse beinhalten, wie zum Beispiel eine yz-Achse, die in einer Ebene liegt, die der y-Achse und der z-Achse entspricht (wo z. B. die yz-Achse in einem Winkel zwischen den orthogonalen y- und z-Achsen liegen kann), eine Achse, die nicht in einer Ebene liegt, die einem beliebigen Paar kartesianischer Achsen (z. B. einer linear unabhängigen Achse) entspricht, oder dergleichen.
Wie in 4D gezeigt ist, kann bei einigen Implementierungen der Magnetsensor 230 die erste Gruppe von Erfassungselementen 310, die zweite Gruppe von Erfassungselementen 310 und die dritte Gruppe von Erfassungselementen, die bezüglich 4C beschrieben sind, beinhalten, und auch ein weiteres Erfassungselement 310 (z. B. eine seitliche Hall-Platte, die in 4D mit ”Bz” markiert ist) beinhalten, das konfiguriert ist, um die z-Komponente des Magnetfelds, die der z-Achse des kartesianischen Koordinatensystems entspricht, zu erfassen. Von daher kann bei einigen Implementierungen (wie in 4D dargestellt) der Magnetsensor 230 konfiguriert sein, um mehr als drei Komponenten des Magnetfelds (z. B. die x-Komponente, die y-Komponente, die z-Komponente und die xy-Komponente) zu erfassen.
Bei einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 230 Erfassungselemente 310 beinhalten, die konfiguriert sind, um Komponenten des Magnetfelds entsprechend einer oder mehr nicht-kartesianischen Achsen, zu erfassen, um ein Plausibilitätsprüfungsvermögen des Magnetsensors 230 zu verbessern und/oder die Diversität des Magnetsensors 230, wie im Folgenden beschrieben, zu erhöhen.
Zusätzlich oder alternativ kann der Magnetsensor 230 Erfassungselemente 310 beinhalten, die konfiguriert sind, um Komponenten des Magnetfelds entsprechend einer oder mehr nicht-kartesianischer Achsen zu erfassen, um eine Redundanz des Magnetsensors 230 bereitzustellen (z. B. für den Fall, dass ein Erfassungselement 310 des Magnetsensors 230 ausfällt, ein Fehler bei diesem auftritt usw.). Bei einigen Implementierungen kann Redundanz auch durch das Einführen von nicht-linearen Bereichen erreicht werden, die mit einer oder mehr Achsen verknüpft sind (z. B. um eine Distanz zwischen einem Paar potentieller Positionen des Magneten 220 zu erhöhen). Zusätzlich oder alternativ kann die Redundanz dadurch erreicht werden, dass ein Strom, der mit dem Magnetfeld verknüpft ist und einer bestimmten Achse entspricht, dazu gebracht wird, diagonal (z. B. von einer Ecke zur anderen) durch das Erfassungselement 310 zu fließen, um die Sensibilität des Erfassungselements 310 bezüglich der bestimmten Achse zu neigen. Dies ermöglicht es dem Magnetfeld, sich bezüglich der bestimmten Achse selbst in einem Fall, wo ein Paar potentieller Positionen normalerweise einen Magnetfeldbereich für die bestimmte Achse teilen würde, zu unterscheiden.
Bei einigen Implementierungen kann eine Achse, die einer Komponente des Magnetfelds entspricht, linear in Verbindung mit einem Paar anderer Achsen, die einem Paar anderer Komponenten des Magnetfelds entsprechen, abhängen. Eine Achse wird als linear abhängig bezeichnet, wenn die Achse als eine lineare Kombination aus einem Paar anderer Achsen definiert werden kann. Ansonsten wird die Achse als linear unabhängig definiert. Zum Beispiel kann die xy-Achse, wie bezüglich 4C und 4D zuvor beschrieben wurde, als linear abhängig in Verbindung mit der x-Achse und der y-Achse bezeichnet werden, wo zum Beispiel die xy-Achse als eine Kombination aus der x-Achse und der y-Achse definiert ist, so dass die xy-Achse in einem Fünfundvierzig-Grad-Winkel bezüglich sowohl der x-Achse als auch der y-Achse in einer Ebene einschließlich der x-Achse und der y-Achse liegt.
Zusätzlich oder alternativ kann eine Achse entsprechend einer Komponente des Magnetfelds linear unabhängig in Verbindung mit anderen Achsen entsprechend anderen Komponenten des Magnetfelds sein. Zum Beispiel kann eine nicht-kartesianische Achse als linear unabhängig in Verbindung mit der x-Achse und der y-Achse bezeichnet werden, wo zum Beispiel die nicht-kartesianische Achse nicht als eine Kombination aus der x-Achse und der y-Achse definiert sein kann.
Wie zuvor angegeben, sind 4A–4D rein als Beispiele bereitgestellt. Mit anderen Worten sind alle Konfigurationen, Positionen, Ausrichtungen, Beziehungen und dergleichen, die mit den beispielhaften Anordnungen 400 verknüpft sind, rein als Beispiele bereitgestellt, um ein Verständnis dahingehend zu erleichtern, wie die Erfassungselemente 310 in dem Magnetsensor 230 positioniert werden können. Andere Beispiele sind möglich und können sich von dem, was bezüglich 4A–4D beschrieben wurde, unterscheiden.
5 ist ein Flussdiagramm eines beispielhaften Prozesses 500 zum Identifizieren einer Position des beweglichen Objekts 210 basierend auf einer Gruppe von Magnetfeldkomponenten und Informationen, die potentielle Positionen des beweglichen Objekts 210 definieren. Bei einigen Implementierungen können ein oder mehr Prozessblöcke von 5 von dem Magnetsensor 230 durchgeführt werden. Bei einigen Implementierungen können ein oder mehr Prozessblöcke von 5 von einer anderen Vorrichtung oder einer Gruppe von Vorrichtungen, die von dem Magnetsensor 230 getrennt ist oder diesen beinhaltet, wie zum Beispiel die Steuerung 240, durchgeführt werden.
Wie in 5 gezeigt ist, kann der Prozess 500 das Erfassen einer Gruppe von Magnetfeldkomponenten eines Magnetfelds, das von einem Magneten produziert wird, entlang einer Gruppe von entsprechenden Achsen beinhalten (Block 510). Zum Beispiel kann der Magnetsensor 230 eine Gruppe von Magnetfeldkomponenten eines Magnetfelds, das von dem Magneten 220 produziert wird, entlang einer Gruppe von entsprechenden Achsen erfassen.
Bei einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 230 die Komponenten des Magnetfelds erfassen, wofür die Erfassungselemente 310 des Magnetsensors 230 zum Erfassen konfiguriert sind. Zum Beispiel wenn angenommen wird, dass der Magnetsensor 230 die Erfassungselemente 310 beinhaltet, die wie bezüglich 4D angeordnet sind, kann der Magnetsensor 230 die x-Komponente des Magnetfelds, die y-Komponente des Magnetfelds, die xy-Komponente des Magnetfelds und die z-Komponente des Magnetfelds erfassen.
Wie ferner in 5 gezeigt ist, kann der Prozess 500 das Bestimmen von Informationen beinhalten, die potentielle Positionen eines beweglichen Objekts definieren, das mit dem Magneten verknüpft ist (Block 520). Zum Beispiel kann der Magnetsensor 230 Informationen bestimmen, die potentielle Positionen des beweglichen Objekts 210 definieren, das mit dem Magneten 220 verknüpft ist. Bei einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 230 die Informationen bestimmen, die die potentiellen Positionen identifizieren, wenn (z. B. bevor, nachdem, während) der Magnetsensor 230 die Gruppe von Magnetfeldkomponenten erfasst.
Die potentiellen Positionen des beweglichen Objekts 210 können zwei oder mehr Positionen des beweglichen Objekts 210 beinhalten, die zwei oder mehr Positionen entsprechen, in welchen der Magnet 220 physikalisch liegen kann (d. h. zwei oder mehr Positionen, zu welchen sich das bewegliche Objekt 210 bewegen kann).
Zum Beispiel können in einer Gangschaltungsanwendung die potentiellen Positionen des beweglichen Objekts 210 und somit des Magneten 220 zwei oder mehr möglichen Positionen entsprechen, in welchen ein Gangschaltungshebel (d. h. das bewegliche Objekt 210) physikalisch liegen kann.
Bei einigen Implementierungen können die Informationen, die eine potentielle Position beschreiben, eine Gruppe von Magnetfeldbereichen beinhalten, wo jeder Magnetfeldbereich einer Komponente des Magnetfelds entspricht, das von dem Magnetsensor 230 erfasst wird. Die Gruppe von Magnetfeldbereichen, die mit der potentiellen Position verknüpft sind, kann einzig die potentielle Position definieren (d. h. derart, dass keine andere potentielle Position von einer selben Gruppe von Magnetfeldbereichen definiert wird). Die Informationen, die die Gruppe von potentiellen Positionen definieren, können mehrere Gruppen von Magnetfeldbereichen beinhalten, wo jede Gruppe einer verschiedenen potentiellen Position des Magneten 220 entspricht.
Als Beispiel können Informationen, die eine erste potentielle Position definieren, einen ersten Magnetfeldbereich für die x-Komponente des Magnetfelds, einen ersten Magnetfeldbereich für die y-Komponente des Magnetfelds und einen ersten Magnetfeldbereich für die xy-Komponente des Magnetfelds beinhalten, während Informationen, die eine zweite potentielle Position definieren, einen zweiten Magnetfeldbereich für die x-Komponente des Magnetfelds, einen zweiten Magnetfeldbereich für die y-Komponente des Magnetfelds und einen zweiten Magnetfeldbereich für die xy-Komponente des Magnetfelds beinhalten kann. Bei einigen Implementierungen können zwei oder mehr potentielle Positionen einen selben Magnetfeldbereich für eine Komponente des Magnetfelds teilen, jedoch nicht dieselben Magnetfeldbereiche für alle Komponenten des Magnetfelds teilen.
Bei einigen Implementierungen können die Informationen, die die potentielle Position definieren, grafisch durch einen zweidimensionalen Bereich bezüglich einer Ebene einschließlich einer ersten Achse und einer zweiten Achse dargestellt werden. Zum Beispiel können die Informationen, die die potentielle Position definieren, grafisch durch einen quadratischen Bereich, einen rechteckigen Bereich oder dergleichen dargestellt werden, wenn sie bezüglich der x-Achse und der y-Achse gezeichnet werden (wo Seiten des zweidimensionalen Bereichs den Magnetfeldbereichen für die x-Komponente und die y-Komponente entsprechen können, die die potentielle Position definieren), wie im Folgenden bezüglich 7A und 7B beschrieben wird.
Zusätzlich oder alternativ können die Informationen, die die potentielle Position definieren, grafisch durch einen dreidimensionalen Raum innerhalb eines Raums, der durch eine erste Achse, eine zweite Achse und eine dritte Achse definiert ist, dargestellt werden. Zum Beispiel können die Informationen, die die potentielle Position definieren, grafisch durch einen würfelförmigen Raum, einen dreidimensionalen rechteckigen Raum oder dergleichen dargestellt werden, wenn sie bezüglich der x-Achse, der y-Achse und der z-Achse gezeichnet werden (wo Seiten des dreidimensionalen Raums den Magnetfeldbereichen für die x-Komponente, die y-Komponente und die z-Komponente entsprechen können, die die potentielle Position definieren).
Bei einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 230 die Informationen bestimmen, die die potentiellen Positionen definieren, basierend auf Informationen, die durch den Magnetsensor 230 gespeichert oder zugänglich sind. Zum Beispiel kann der Magnetsensor 230 die Informationen speichern oder auf diese zugreifen, die die Gruppe von potentiellen Positionen definieren, in Folge eines Sensoreinstellprozesses, der mit dem Magnetsensor 230 verknüpft ist.
Der Sensoreinstellprozess kann einen Prozess zum Identifizieren der Informationen, die die potentiellen Positionen definieren, für eine gegebene Sensoranwendung beinhalten. Ein erster Schritt des Sensoreinstellprozesses kann zum Beispiel das Definieren der Bewegung des Magneten 220 und/oder einer Position des Magnetsensors 230 für die gegebene Sensoranwendung beinhalten (z. B. physikalisches Anordnen des beweglichen Objekts 210, des Magneten 220 und des Magnetsensors 230). Ein zweiter Schritt des Sensoreinstellprozesses kann das Auswerten (z. B. über eine tatsächliche Messung, über Simulation) von Anfangsmagnetfeldwerten für jede Komponente des Magnetfelds für alle potentiellen Positionen des beweglichen Objekts 210 beinhalten. Ein dritter Schritt des Sensoreinstellprozesses kann das Definieren von Magnetfeldbereichen entsprechend jedem der Anfangsmagnetfeldwerte beinhalten (z. B. zum Berücksichtigen der Sensibilität, der Offset-Drifts, des Geräusches, der Quantifizierung usw.). Dadurch können die zweidimensionalen Bereiche und/oder dreidimensionalen Räume, die jede potentielle Position definieren, identifiziert werden.
Bei einigen Implementierungen kann der Sensoreinstellprozess das Bestimmen, ob ein Paar zweidimensionaler Bereiche und/oder dreidimensionaler Räume sich überlagern und/oder sich innerhalb einer Schwellendistanz zueinander befinden, beinhalten. Wenn ein beliebiges Paar zweidimensionaler Bereiche und/oder dreidimensionaler Räume sich überlagern und/oder sich innerhalb der Schwellendistanz zueinander befinden, dann kann hier der Sensoreinstellprozess das Einstellen und/oder Abändern der Bewegung des Magneten 220 und/oder der Position des Magnetsensors 230 und das Wiederholen des Sensoreinstellprozesses beinhalten. Wenn der Sensoreinstellprozess entsprechend abgeschlossen ist, so dass jede der potentiellen Positionen durch eine einzige Gruppe von Magnetfeldbereichen definiert ist, kann der Magnetsensor 230 die Informationen speichern, die die potentiellen Positionen definieren. Wie im Folgenden ausführlicher beschrieben wird, kann bei einigen Implementierungen der Magnetsensor 230 die erfassten Komponenten des Magnetfelds mit den Informationen vergleichen, die die potentiellen Positionen definieren, um eine Position des Magneten 220 und somit des beweglichen Objekts 210 zu identifizieren.
Wie ferner in 5 gezeigt ist, kann der Prozess 500 das Identifizieren einer Position des beweglichen Objekts basierend auf der Gruppe von Magnetfeldkomponenten und den Informationen, die die potentiellen Positionen definieren, beinhalten (Block 530). Zum Beispiel kann der Magnetsensor 230 eine Position des beweglichen Objekts 210 basierend auf der Gruppe von Magnetfeldkomponenten und den Informationen, die die potentiellen Positionen definieren, identifizieren. Bei einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 230 die Position des beweglichen Objekts 210 identifizieren, nachdem der Magnetsensor 230 die Komponenten des Magnetfelds erfasst. Zusätzlich oder alternativ kann der Magnetsensor 230 die Position des beweglichen Objekts 210 identifizieren, nachdem der Magnetsensor 230 die Informationen bestimmt, die die potentiellen Positionen definieren.
Bei einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 230 die Position des beweglichen Objekts 210 basierend auf einem Vergleich der erfassten Komponenten des Magnetfelds und der Informationen, die die potentiellen Positionen definieren, identifizieren. Zum Beispiel sei angenommen, dass eine erste potentielle Position durch einen ersten Magnetfeldbereich entsprechend einer Komponente eines Magnetfelds entlang einer ersten Achse, und einen zweiten Magnetfeldbereich entsprechend einer Komponente des Magnetfelds entlang einer zweiten Achse definiert ist. In diesem Beispiel kann der Magnetsensor 230 eine Komponente des Magnetfelds entlang der ersten Achse und eine Komponente des Magnetfelds entlang der zweiten Achse erfassen. Der Magnetsensor 230 kann dann die erfasste Komponente des Magnetfelds entlang der ersten Achse mit dem ersten Magnetfeldbereich vergleichen und die erfasste Komponente des Magnetfelds entlang der zweiten Achse mit dem zweiten Magnetfeldbereich vergleichen.
Wenn sich die erfasste Komponente des Magnetfelds entlang der ersten Achse innerhalb des ersten Magnetfeldbereichs befindet, und wenn sich die erfasste Komponente des Magnetfelds entlang der zweiten Achse innerhalb des zweiten Magnetfeldbereichs befindet, dann kann hier der Magnetsensor 230 die Position des beweglichen Objekts 210 als die Position, die durch den ersten Magnetfeldbereich und den zweiten Magnetfeldbereich definiert ist, identifizieren.
Wenn sich die erfasste Komponente des Magnetfelds entlang der ersten Achse nicht innerhalb des ersten Magnetfeldbereichs befindet und/oder wenn sich die erfasste Komponente des Magnetfelds entlang der zweiten Achse nicht innerhalb des zweiten Magnetfeldbereichs befindet, dann kann der Magnetsensor 230 alternativ bestimmen, dass sich der Magnet 220 nicht in der Position befindet, die durch den ersten Magnetfeldbereich und den zweiten Magnetfeldbereich definiert ist. In einem solchen Fall kann der Magnetsensor 230 dann die erfassten Komponenten des Magnetfelds mit Magnetfeldbereichen vergleichen, die andere potentielle Positionen definieren, bis der Magnetsensor 230 die Position des beweglichen Objekts 210 identifiziert. Bei einigen Implementierungen, wenn der Magnetsensor 230 nicht in der Lage ist, die Position des beweglichen Objekts 210 zu identifizieren (z. B. wenn die erfassten Komponenten des Magnetfelds sich nicht innerhalb einer Gruppe von entsprechenden Magnetfeldbereichen für eine beliebige potentielle Position befinden), kann der Magnetsensor 230 einen Fehler angeben, eine Angabe dahingehend, dass der Magnetsensor 230 nicht in der Lage ist, die Position zu identifizieren, bereitstellen und/oder sonstige Informationen, wie zum Beispiel Informationen, die eine nächste potentielle Position definieren, Informationen, die die erfassten Komponenten des Magnetfelds identifizieren oder dergleichen, bereitstellen.
Bei einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 230 die Position des beweglichen Objekts 210 basierend auf einer einzigen erfassten Komponente des Magnetfelds identifizieren, wovon ein Beispiel im Folgenden bezüglich 7A beschrieben wird. Zusätzlich oder alternativ kann der Magnetsensor 230 eine oder mehr Komponenten des Magnetfelds als eine Plausibilitätsprüfung bezüglich einer oder mehr anderer Komponenten des Magnetfelds verwenden, wovon ein Beispiel im Folgenden bezüglich 7B beschrieben wird.
Wie ferner in 5 gezeigt ist, kann der Prozess 500 das Bereitstellen einer Ausgabe basierend auf dem Identifizieren der Position des beweglichen Objekts beinhalten (Block 540). Zum Beispiel kann der Magnetsensor 230 eine Ausgabe basierend auf dem Identifizieren der Position des beweglichen Objekts 210 bereitstellen. Bei einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 230 die Ausgabe bereitstellen, wenn der Magnetsensor 230 die Position des beweglichen Objekts 210 identifiziert. Zusätzlich oder alternativ kann der Magnetsensor 230 die Ausgabe bereitstellen, wenn der Magnetsensor 230 eine Angabe dahingehend, dass der Magnetsensor 230 die Ausgabe bereitstellen wird, erhält.
Bei einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 230 Informationen bereitstellen, die mit dem Identifizieren der Position des Magneten 220 verknüpft sind, wie zum Beispiel Informationen, die die Position des beweglichen Objekts 210 identifizieren, Informationen, die angeben, dass sich der Magnet 220 in einer potentiellen Position befindet, Informationen, die die erfassten Komponenten des Magnetfelds identifizieren oder dergleichen.
Dadurch kann der Magnetsensor 230 eine Position des beweglichen Objekts 210 identifizieren, das mit dem Magneten 220 verbunden ist, basierend auf einer Gruppe von erfassten Komponenten eines Magnetfelds, die einer Gruppe von Achsen entspricht (d. h. ohne die Gruppe von erfassten Komponenten in polare Koordinaten umzuwandeln). Ferner kann der Magnetsensor 230 den Verbrauch von Verarbeitungsressourcen reduzieren und/oder einen Zeitraum, der mit dem Identifizieren der Position des beweglichen Objekts 210 verknüpft ist, verringern, da zum Beispiel das Identifizieren der Position des beweglichen Objekts 210 basierend auf der Gruppe von erfassten Komponenten keine Auswertung beliebiger trigonometrischer Funktionen erfordert.
Wenngleich 5 beispielhafte Blöcke des Prozesses 500 zeigt, kann bei einigen Implementierungen der Prozess 500 zusätzliche Blöcke, weniger Blöcke, verschiedene Blöcke oder Blöcke, die anders als die in 5 dargestellten angeordnet sind, beinhalten.
Zusätzlich oder alternativ können zwei oder mehr der Blöcke des Prozesses 500 parallel ausgeführt werden.
6A und 6B sind Diagramme einer beispielhaften Implementierung 600 in Verbindung mit dem beispielhaften Prozess, der in 5 gezeigt ist. Wie in dem oberen Teil von 6A gezeigt ist, ist der Magnet 220 mit dem beweglichen Objekt 210 verbunden und kann sich das bewegliche Objekt 210 derart um einen Drehpunkt drehen, dass sich das bewegliche Objekt 210 in einer von drei potentiellen Positionen (z. B. P₁, P₂ oder P₃) befindet. Wie durch den mittleren Teil von 6A gezeigt ist, kann sich das Magnetfeld, das am Magnetsensor 230 vorliegt, bei P₁, P₂ oder P₃ entsprechend der Position des Magneten 220 unterscheiden. Wie ferner gezeigt ist, ist der Magnetsensor 230 in der Nähe des beweglichen Objekts 210 positioniert und konfiguriert, um die x-Komponente und die y-Komponente des Magnetfelds, das von dem Magneten 220 erzeugt wird, zu erfassen.
Wie in der Tabelle im unteren Teil von 6A gezeigt ist, sei angenommen, dass der Magnetsensor 230 Informationen speichert, die P₁, P₂ und P₃ definieren. Die Informationen, die P₁ definieren, können angeben, dass P₁ durch einen Magnetfeldbereich von 1450 MikroTesla (μT) bis 1550 μT für die x-Komponente des Magnetfelds (z. B. als B_x gekennzeichnet) und einen Magnetfeldbereich von 1650 μT bis 1750 μT für die y-Komponente des Magnetfelds (z. B. als B_y gekennzeichnet) definiert ist. Wie ferner gezeigt ist, können die Informationen, die P₂ definieren, angeben, dass P₂ durch einen Magnetfeldbereich von 1650 μT bis 1750 μT für die x-Komponente des Magnetfelds und einen Magnetfeldbereich von –50 μT bis 50 μT für die y-Komponente des Magnetfelds definiert ist. Wie auch gezeigt ist, können die Informationen, die P₃ definieren, angeben, dass P₃ durch einen Magnetfeldbereich von 1450 μT bis 1550 μT für die x-Komponente des Magnetfelds und einen Magnetfeldbereich von –1750 μT bis –1650 μT für die y-Komponente des Magnetfelds definiert ist.
Wie in 6B gezeigt ist, kann der Magnetsensor 230 zu einer gegebenen Zeit die x-Komponente des Magnetfelds, das an dem Magnetsensor 230 vorliegt (z. B. B_x = 1540 μT), und die y-Komponente des Magnetfelds, das an dem Magnetsensor 230 vorliegt (z. B. B_y = –1725 μT), messen. Wie ferner gezeigt ist, kann der Magnetsensor 230 die Informationen, die P₁, P₂ und P₃ definieren, bestimmen (z. B. basierend auf Informationen, die von dem Magnetsensor 230 gespeichert werden).
Wie ferner gezeigt ist, kann der Magnetsensor 230 die Position des beweglichen Objekts 210 basierend auf den erfassten Komponenten des Magnetfelds und den Informationen, die P₁, P₂ oder P₃ definieren, identifizieren. Wie zum Beispiel bezüglich P₁ gezeigt ist, kann der Magnetsensor 230 die erfasste x-Komponente des Magnetfelds mit dem P₁-Magnetfeldbereich für die x-Komponente vergleichen und bestimmen, dass sich die erfasste x-Komponente innerhalb des P₁-Magnetfeldbereichs für die x-Komponente befindet (z. B. B_x: 1450 μT ≤ 1540 μT ≤ 1550 μT = JA). Wie ferner gezeigt ist, kann der Magnetsensor 230 die erfasste y-Komponente des Magnetfelds mit dem P₁-Magnetfeldbereich für die y-Komponente vergleichen und bestimmen, dass sich die erfasste y-Komponente nicht innerhalb des P₁-Magnetfeldbereichs für die y-Komponente befindet (z. B. B_y: 1650 μT ≤ –1725 μT ≤ 1750 μT = NEIN). Von daher kann der Magnetsensor 230 bestimmen, dass sich das bewegliche Objekt 210 nicht in P₁ befindet.
Wie bezüglich P₂ gezeigt ist, kann der Magnetsensor 230 ähnlich die erfasste x-Komponente des Magnetfelds mit dem P₂-Magnetfeldbereich für die x-Komponente vergleichen und bestimmen, dass sich die erfasste x-Komponente nicht innerhalb des P₂-Magnetfeldbereichs für die x-Komponente befindet (z. B. B_x: 1650 μT ≤ 1540 μT ≤ 1750 μT = NEIN). Von daher kann der Magnetsensor 230 bestimmen, dass sich das bewegliche Objekt 210 nicht in P₂ befindet.
Wie bezüglich P₃ gezeigt ist, kann der Magnetsensor 230 die erfasste x-Komponente des Magnetfelds mit dem P₃-Magnetfeldbereich für die x-Komponente vergleichen und bestimmen, dass sich die erfasste x-Komponente innerhalb des P₃-Magnetfeldbereichs für die x-Komponente befindet (z. B. B_x: 1450 μT ≤ 1540 μT ≤ 1550 μT = JA). Wie ferner gezeigt ist, kann der Magnetsensor 230 die erfasste y-Komponente des Magnetfelds mit dem P₃-Magnetfeldbereich für die y-Komponente vergleichen und bestimmen, dass sich die erfasste y-Komponente innerhalb des P₃-Magnetfeldbereichs für die y-Komponente befindet (z. B. B_y: –1750 μT ≤ –1725 μT ≤ –1650 μT = JA). Von daher kann der Magnetsensor 230 bestimmen, dass das bewegliche Objekt 210 in der Position P₃ liegt.
Wie ferner gezeigt ist, kann der Magnetsensor 230 basierend auf dem Identifizieren der Position des beweglichen Objekts 210 der Steuerung 240 eine Ausgabe bereitstellen, die angibt, dass sich das bewegliche Objekt 210 in der Position P₃ befindet. Dadurch kann der Magnetsensor 230 die Position des beweglichen Objekts 210 identifizieren, ohne die Gruppe von erfassten Komponenten in polare Koordinaten umzuwandeln.
Wie zuvor angegeben wurde, sind 6A und 6B rein als Beispiele bereitgestellt. Andere Beispiele sind möglich und können sich von dem, was bezüglich 6A und 6B beschrieben wurde, unterscheiden.
7A und 7B beinhalten beispielhafte grafische Darstellungen 700 von Informationen, die potentielle Positionen eines Magneten definieren. Zum Zwecke von 7A sei angenommen, dass der Magnetsensor 230 Erfassungselemente 310 beinhaltet, die positioniert sind, um die x-Komponente des Magnetfelds, die y-Komponente des Magnetfelds und die xy-Komponente des Magnetfelds bei fünfundvierzig Grad zwischen der x-Komponente und der y-Komponente zu erfassen, wie zuvor bezüglich 4C beschrieben wurde.
Wie in 7A gezeigt ist und wie durch den leicht schattierten äußeren quadratischen Bereich ”alle Positionen” veranschaulicht ist, kann der Magnetsensor 230 in der Lage sein, die Komponenten des Magnets für einen Gesamtbereich zu erfassen, der mit jeder Richtung verknüpft ist. Wie gezeigt ist, kann der Magnetsensor 230 zum Beispiel in der Lage sein, die x-Komponente, die y-Komponente und die xy-Komponente für einen Bereich von ungefähr –2050 μT bis 2050 μT zu erfassen.
Wie ferner in 7A gezeigt ist und wie durch die drei dunkel schattierten quadratischen Bereiche ”gültige Positionen” veranschaulicht ist, können Informationen, die drei potentielle Positionen für das bewegliche Objekt 210 definieren (z. B. eine obere Position, eine mittlere Position und eine untere Position) bezüglich einer Bx-Achse entsprechend der x-Komponente und einer By-Achse entsprechend der y-Komponente dargestellt werden. Hier kann jede potentielle Position durch einen zweidimensionalen Bereich (z. B. ein Quadrat, ein Rechteck usw.) beschrieben werden, wo jede Seite des zweidimensionalen Bereichs einem Magnetfeldbereich für eine bestimmte Komponente des Magnetfelds für die potentielle Position entspricht. Wie gezeigt ist, ist das Magnetfeld, das an dem Magnetsensor 230 vorliegt, durch die gestrichelten Pfeile dargestellt, die zu jedem zweidimensionalen Bereich zeigen. Hier kann der Magnetsensor 230 bestimmen, dass sich das bewegliche Objekt 210 in einer potentiellen Position befindet, wenn die erfassten Komponenten des Magnetfelds innerhalb des zweidimensionalen Bereichs fallen, der die potentielle Position darstellt.
Bei einigen Implementierungen kann ein Magnetfeldbereich für eine Komponente, die eine Position definiert, durch einen Prozentsatz des Gesamtmagnetfeldbereichs, der mit der Komponente verknüpft ist, dargestellt werden. Basierend zum Beispiel auf dem Sensoreinstellprozess kann der Magnetsensor 230 Informationen speichern, die angeben, dass ein Magnetfeldbereich für die x-Komponente des Magnetfelds, die mit einer potentiellen Position verknüpft ist, als die x-Komponente des Magnetfelds beschrieben wird, das während des Sensoreinstellprozesses ±5% (d. h. 10% insgesamt) des Gesamtmagnetfeldbereichs, der von dem Magnetsensor 230 erfasst werden kann, gemessen wird.
Bei einigen Implementierungen kann der Magnetsensor 230 die Position des beweglichen Objekts 210 basierend auf zwei erfassten Komponenten des Magnetfelds und den Informationen, die die potentielle Position definieren, identifizieren. Zum Beispiel kann der Magnetsensor 230 die Position des beweglichen Objekts 210 durch Bestimmen, in welchen zweidimensionalen Bereich (durch ein Paar Magnetfeldbereiche definiert) die erfasste x-Komponente des Magnetfelds und die erfasste y-Komponente des Magnetfelds fallen, identifizieren, wie zuvor bezüglich der beispielhaften Implementierung 600 beschrieben wurde.
Zusätzlich oder alternativ kann der Magnetsensor 230 die Position des Magneten 220 basierend auf einer einzigen erfassten Komponente des Magnetfelds und den Informationen, die die potentielle Position definieren, identifizieren. Da die x-Komponenten der zweidimensionalen Bereiche von 7A sich überlagern und/oder beinahe überlagern, kann der Magnetsensor 230 zum Beispiel die Position des Magneten 220 basierend lediglich auf den Magnetfeldbereichen, die mit der y-Komponente des Magnetfelds verknüpft sind (z. B. da die erfasste y-Komponente des Magnetfelds für jede potentielle Position einzigartig ist), identifizieren. In diesem Beispiel kann die erfasste x-Komponente als eine Plausibilitätsprüfung verwendet werden, dies kann jedoch nicht zuverlässig sein, da in diesem Beispiel die Veränderung der Magnetfeldbereiche für die x-Richtung unbedeutend ist (im Vergleich mit der Veränderung der Magnetfeldbereiche für die y-Komponente). In diesem Fall kann jedoch der Magnetsensor 230 eine Plausibilitätsprüfung basierend auf der erfassten xy-Komponente des Magnetfelds durchführen. Hier ist die Plausibilitätsprüfung möglich unter Verwendung der erfassten xy-Komponente des Magnetfelds, da jede potentielle Position einzig entlang der xy-Achse identifiziert ist (d. h. es ist keine Überlagerung zwischen einer beliebigen Position bezüglich der xy-Achse vorhanden).
Wie in 7B gezeigt ist, zeigt das Ausdehnen eines Detektionsbereichs auf eine breitere Gruppe von potentiellen Positionen, dass die Verwendung der erfassten y-Komponente des Magnetfelds allein nicht ausreichend sein kann, um die Position des beweglichen Objekts 210 zu identifizieren. In diesem Beispiel können die x-Komponente und die y-Komponente erforderlich sein, um die Position des beweglichen Objekts 210 zu identifizieren. Ferner benötigt eine unterschiedliche Identifizierung der Position eine Kombination aus zwei erfassten Komponenten, und dies kann unter Verwendung der x-Komponente und der xy-Komponente oder der y-Komponente und der xy-Komponente erreicht werden.
Während Implementierungen, die mit 7A und 7B verknüpft sind, in dem Zusammenhang der potentiellen Positionen, die durch zweidimensionale Bereiche definiert sind, beschrieben sind, können insbesondere bei anderen Implementierungen die potentiellen Positionen durch einen dreidimensionalen Raum (z. B. einen Würfel, ein Rechteck usw.) definiert werden, und kann der Magnetsensor 230 ähnliche Techniken anwenden, um die Position des beweglichen Objekts 210 innerhalb eines dreidimensionalen Raums zu bestimmen, wie zum Beispiel, wenn der Magnetsensor 230 die Erfassungselemente 310 beinhaltet, wie zuvor bezüglich 4C und 4D beschrieben wurde.
Wie zuvor angegeben wurde, sind 7A und 7B rein als Beispiele bereitgestellt. Andere Beispiele sind möglich und können sich von dem, was bezüglich 7A und 7B beschrieben wurde, unterscheiden.
8 beinhaltet eine beispielhafte grafische Darstellung 800 einer Art, auf welche die Reichweite und das Fehlerdetektionsvermogen des Magnetsensors 230 bestimmt werden kann. Zum Zwecke der 8 sei angenommen, dass der Magnetsensor 230 die Erfassungselemente 310 beinhaltet, die positioniert sind, um die x-Komponente des Magnetfelds und die y-Komponente des Magnetfelds zu erfassen, wie zuvor bezüglich 4A beschrieben wurde. Ferner sei angenommen, dass die potentiellen Positionen des Magneten 220 durch zweidimensionale Bereiche (als dunkel schattierte kleine Quadrate gekennzeichnet) innerhalb eines Gesamtbereichs (als ein leicht schattiertes großes Quadrat gekennzeichnet) auf eine ähnliche Art und Weise wie die zuvor bezüglich der beispielhaften grafischen Darstellungen 700 beschriebene definiert sind.
Wie gezeigt ist, kann die Reichweite des Magnetsensors 230 basierend auf dem Gesamtbereich und den zweidimensionalen Bereichen bestimmt werden. Wie gezeigt ist, kann die Reichweite des Magnetsensors 230 95% betragen (z. B. Reichweite = 1 – Gültige Bereiche/Gesamtbereich; Gesamtbereich = 100% × 100% = 10000%; Gültige Bereiche = 5 (10% × 10%) = 500%; Reichweite = 100% × (1 – 10000%/500%) = 95%. Mit anderen Worten besteht in diesem Beispiel eine 95%-ige Wahrscheinlichkeit, dass der Magnetsensor 230 einen Fehler detektieren wird, der mit dem Identifizieren der Position des Magneten 220 verknüpft ist. Ferner wird ein beliebiger Fehler einfach detektiert und ohne zusätzliche Messung detektiert, da der Fehler basierend auf den erfassten Komponenten des Magnetfelds und den Informationen, die die potentiellen Positionen definieren, identifiziert werden kann. Zum Beispiel kann der Magnetsensor 230 einen Fehler detektieren, wenn die erfassten Komponenten nicht mit einer beliebigen Gruppe von Magnetfeldbereichen entsprechend den potentiellen Positionen übereinstimmen.
Wie zuvor angegeben wurde, ist 8 rein als Beispiel bereitgestellt. Andere Beispiele sind möglich und können sich von dem, was bezüglich 8 beschrieben wurde, unterscheiden.
Hierin beschriebene Implementierungen können sich auf einen Magnetsensor beziehen, der konfiguriert ist, um eine Position eines beweglichen Objekts zu bestimmen, das mit einem Magneten verbunden ist, basierend auf einer Gruppe von erfassten Komponenten eines Magnetfelds entsprechend einer Gruppe von Achsen (d. h. ohne die Gruppe von erfassten Komponenten in polare Koordinaten umzuwandeln). Bei einigen Implementierungen können die erfassten Komponenten des Magnetfelds Achsen eines kartesianischen Koordinatensystems (z. B. einer x-Achse, einer y-Achse, einer z-Achse usw.) und/oder einer oder mehr anderen Achsen (z. B. einer Achse, die nicht orthogonal zu der x-Achse, der y-Achse und/oder der z-Achse ist) entsprechen. Das Bestimmen der Position des beweglichen Objekts auf diese Art und Weise verbessert die Reichweite des Magnetsensors, die Fehlerdetektion des Magnetsensors und/oder das Plausibilitätsprüfungsvermögen des Magnetsensors.
Die vorherige Offenbarung stellt eine Veranschaulichung und Beschreibung dar, soll jedoch nicht ausschließlich sein oder die Implementierungen auf die genaue offenbarte Form beschränken. Modifikationen und Veränderungen sind im Lichte der vorherigen Offenbarung möglich oder können anhand der Praxis der Implementierungen erhalten werden.
Wenngleich bestimmte Kombinationen von Merkmalen in den Ansprüchen aufgeführt und/oder in der Beschreibung offenbart sind, sollen diese Kombinationen die Offenbarung nicht auf mögliche Implementierungen beschränken. In der Tat können viele dieser Merkmale auf nicht besonders in den Ansprüchen aufgeführte und/oder in der Beschreibung offenbarte Arten kombiniert werden. Wenngleich jeder im Folgenden aufgelistete abhängige Anspruch von nur einem Anspruch direkt abhängen kann, beinhaltet die Offenbarung möglicher Implementierungen jeden abhängigen Anspruch in Kombination mit jedem anderen Anspruch in dem Anspruchssatz.
Kein Element, keine Handlung oder Anweisung, die hierin verwendet werden, sollte als kritisch oder wesentlich betrachtet werden, sofern sie nicht explizit als solche beschrieben sind. Auch sollen die hierin verwendeten Artikel ”ein” und ”eine” ein oder mehr Elemente beinhalten und können diese mit ”ein oder mehr” (”eine oder mehr”) austauschbar verwendet werden. Ferner soll der hierin verwendete Begriff ”Gruppe” ein oder mehr Elemente (z. B. verbundene Elemente, nicht verbundene Elemente, eine Kombination von verbundenen Elementen und nicht verbundenen Elementen usw.) beinhalten und kann austauschbar mit ”ein oder mehr” (”eine oder mehr”) verwendet werden. Wenn nur ein Element vorgesehen ist, wird der Begriff ”ein” (”eine”) oder ein ähnlicher Ausdruck verwendet. Auch sollen die hierin verwendeten Begriffe ”aufweist”, ”aufweisen” oder dergleichen offene Begriffe sein. Ferner soll der Ausdruck ”basierend auf” ”basierend mindestens teilweise auf” bedeuten, sofern nicht explizit das Gegenteil angegeben ist.

Claims

Magnetsensor umfassend: ein oder mehr Erfassungselemente, die konfiguriert sind, um: eine erste Magnetfeldkomponente entsprechend einer ersten Achse eines Magnetfelds, das von einem Magneten produziert wird, zu erfassen; eine zweite Magnetfeldkomponente entsprechend einer zweiten Achse des Magnetfelds zu erfassen; Informationen zu bestimmen, die potentielle Positionen eines beweglichen Objekts definieren, das mit dem Magneten verknüpft ist, wobei jede potentielle Position der potentiellen Positionen durch einen ersten Magnetfeldbereich für die erste Magnetfeldkomponente und einen zweiten Magnetfeldbereich für die zweite Magnetfeldkomponente definiert ist; eine Position des beweglichen Objekts basierend auf der ersten Magnetfeldkomponente, der zweiten Magnetfeldkomponente und den Informationen, die die potentiellen Positionen definieren, zu identifizieren; und eine Ausgabe basierend auf dem Identifizieren der Position des beweglichen Objekts bereitzustellen.
Magnetsensor nach Anspruch 1, wobei das eine oder die mehreren Erfassungselemente, wenn die Position des beweglichen Objekts identifiziert wird, konfiguriert sind, um: zu bestimmen, dass sich die erste Magnetfeldkomponente innerhalb des ersten Magnetfeldbereichs entsprechend einer bestimmten potentiellen Position der potentiellen Positionen befindet; zu bestimmen, dass sich die zweite Magnetfeldkomponente innerhalb des zweiten Magnetfeldbereichs entsprechend der bestimmten potentiellen Position befindet; und die Position als die bestimmte potentielle Position basierend auf dem Bestimmen, dass sich die erste Magnetfeldkomponente innerhalb des ersten Magnetfeldbereichs befindet, und dass sich die zweite Magnetfeldkomponente innerhalb des zweiten Magnetfeldbereichs befindet, zu identifizieren.
Magnetsensor nach Anspruch 2, wobei das eine oder die mehreren Erfassungselemente, wenn die Ausgabe bereitgestellt wird: eine Angabe dahingehend bereitstellen sollen, dass sich das bewegliche Objekt in einer gültigen Position befindet, basierend auf dem Identifizieren der Position als die bestimmte potentielle Position.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das eine oder die mehreren Erfassungselemente ferner konfiguriert sind, um: eine dritte Magnetfeldkomponente entsprechend einer dritten Achse des Magnetfelds zu erfassen; und wobei das eine oder die mehreren Erfassungselemente, wenn die Position des beweglichen Objekts identifiziert wird, konfiguriert sind, um: die Position des beweglichen Objekts basierend auf der ersten Magnetfeldkomponente, der zweiten Magnetfeldkomponente, der dritten Magnetfeldkomponente und den Informationen, die die potentiellen Positionen definieren, zu identifizieren, wobei jede potentielle Position der potentiellen Positionen ferner durch einen dritten Magnetfeldbereich für die dritte Magnetfeldkomponente definiert ist.
Magnetsensor nach Anspruch 4, wobei die erste Achse im Wesentlichen orthogonal zu der zweiten Achse und der dritten Achse ist und die zweite Achse im Wesentlichen orthogonal zu der dritten Achse ist.
Magnetsensor nach Anspruch 4 oder 5, wobei die erste Achse im Wesentlichen orthogonal zu der zweiten Achse ist und die dritte Achse X Grad von der ersten Achse oder der zweiten Achse in einer Ebene, die durch die erste Achse und die zweite Achse gebildet ist, abweicht, wobei 0 < X < 90 gilt.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die dritte Achse nicht linear von der ersten Achse und der zweiten Achse unabhängig ist.
Magnetsensor nach Anspruch 7, wobei die dritte Magnetfeldkomponente eine Redundanz bereitstellt, die mit dem Identifizieren der Position des beweglichen Objekts verknüpft ist.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 4 bis 8, wobei das eine oder die mehreren Erfassungselemente eine Art von Erfassungselement beinhalten, das konfiguriert ist, um eine Komponente des Magnetfelds zu erfassen, die im Wesentlichen parallel bezüglich einer Fläche der ein oder mehr Erfassungselemente ist.
Magnetsensor nach Anspruch 9, wobei die Art des Erfassungselements einen Hall-basierten Sensor, einen magnetowiderstandsbasierten Sensor (xMR) oder einen induktivbasierten Sensor (VR oder Spule) beinhaltet.
System umfassend: einen Magnetsensor, der konfiguriert ist, um: eine erste Magnetfeldkomponente entsprechend einer ersten Achse eines Magnetfelds, das von einem Magneten produziert wird, zu erfassen; eine zweite Magnetfeldkomponente entsprechend einer zweiten Achse des Magnetfelds zu erfassen; Informationen zu bestimmen, die potentielle Positionen eines beweglichen Objekts definieren, mit welchem der Magnet verbunden ist, wobei jede potentielle Position der potentiellen Positionen durch einen ersten Magnetfeldbereich für die erste Magnetfeldkomponente und einen zweiten Magnetfeldbereich für die zweite Magnetfeldkomponente definiert ist; eine Position des beweglichen Objekts basierend auf der ersten Magnetfeldkomponente oder der zweiten Magnetfeldkomponente und den Informationen, die die potentiellen Positionen definieren, zu identifizieren; und eine Ausgabe, die Informationen beinhaltet, die die Position des beweglichen Objekts identifizieren, bereitzustellen.
System nach Anspruch 11, wobei der Magnetsensor, wenn die Position des beweglichen Objekts identifiziert wird, konfiguriert ist, um: zu bestimmen, dass sich die erste Magnetfeldkomponente innerhalb des ersten Magnetfeldbereichs entsprechend einer bestimmten potentiellen Position der potentiellen Positionen befindet; zu bestimmen, dass sich die zweite Magnetfeldkomponente innerhalb des zweiten Magnetfeldbereichs entsprechend der bestimmten potentiellen Position befindet; und die Position als die bestimmte potentielle Position basierend auf dem Bestimmen, dass sich die erste Magnetfeldkomponente innerhalb des ersten Magnetfeldbereichs befindet, und dass sich die zweite Magnetfeldkomponente innerhalb des zweiten Magnetfeldbereichs befindet, zu identifizieren.
System nach Anspruch 11 oder 12, wobei der Magnetsensor konfiguriert ist, um die erste Magnetfeldkomponente und die zweite Magnetfeldkomponente basierend mindestens auf einem eines Hall-Effekts, eines Tunnelmagnetowiderstands(TMR)-Effekts, eines Riesenmagnetowiderstands(GMR)-Effekts, eines anisotropischen Magnetowiderstands(AMR)-Effekts oder eines variablen Reluktanz(VR)-Effekts zu erfassen.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei die erste Achse im Wesentlichen orthogonal zu der zweiten Achse ist.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der Magnetsensor ein oder mehr Erfassungselemente beinhaltet, die in einer einzigen integrierten Schaltung enthalten sind.
System nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei der Magnet einen Permanentmagneten, einen Elektromagneten, eine Kombination aus einem Permanentmagneten und einem Elektromagneten beinhaltet, wobei der Magnet ein statisches Magnetfeld oder ein dynamisches Magnetfeld produziert.
Magnetsensor umfassend: ein oder mehr Erfassungselemente, die konfiguriert sind, um: eine erste Magnetfeldkomponente entsprechend einer ersten Achse eines Magnetfelds, das von einem Magneten produziert wird, zu erfassen; eine zweite Magnetfeldkomponente entsprechend einer zweiten Achse des Magnetfelds zu erfassen; eine dritte Magnetfeldkomponente entsprechend einer dritten Achse des Magnetfelds zu erfassen; Informationen zu bestimmen, die potentielle Positionen eines beweglichen Objekts definieren, das mit dem Magneten verknüpft ist, wobei jede potentielle Position der potentiellen Positionen durch einen ersten Magnetfeldbereich für die erste Magnetfeldkomponente, einen zweiten Magnetfeldbereich für die zweite Magnetfeldkomponente und einen dritten Magnetfeldbereich für die dritte Magnetfeldkomponente definiert ist; eine Position des beweglichen Objekts basierend auf der ersten Magnetfeldkomponente, der zweiten Magnetfeldkomponente oder der dritten Magnetfeldkomponente und den Informationen, die die potentiellen Positionen definieren, zu identifizieren; und eine Ausgabe basierend auf dem Identifizieren der Position des beweglichen Objekts bereitzustellen.
Magnetsensor nach Anspruch 17, wobei die erste Achse im Wesentlichen orthogonal zu der zweiten Achse und der dritten Achse ist und die zweite Achse im Wesentlichen orthogonal zu der dritten Achse ist.
Magnetsensor nach Anspruch 17 oder 18, wobei die erste Achse im Wesentlichen orthogonal zu der zweiten Achse ist und die dritte Achse nicht im Wesentlichen orthogonal zu der ersten Achse oder der zweiten Achse ist.
Magnetsensor nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei das eine oder die mehreren Erfassungselemente eine Art von Erfassungselement beinhalten, das konfiguriert ist, um eine Komponente eines Magnetfelds, das im Wesentlichen senkrecht in Verbindung mit einer Fläche des einen oder der mehreren Erfassungselemente ist, zu erfassen.