DE102010003201A1 - Angle-measuring method for determining an angle of tilt/swiveling angle uses an angle-measuring unit and first and second measuring signals - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Drehwinkels mit einer Winkelmesseinheit, die ausgebildet ist, ein erstes Messsignal und ein zweites Messsignal zu erzeugen.The The invention relates to a method and a device for determination a rotation angle with an angle measuring unit that is formed to generate a first measurement signal and a second measurement signal.
In der Automobilindustrie steigt der Bedarf nach hochpräzisen und zugleich robusten Winkelmesssystemen ständig an. Winkelmesssysteme werden beispielsweise im Bereich der Fahrdynamikregelung und bei elektrisch unterstützten Lenksystemen eingesetzt.In The automotive industry is increasing the demand for high-precision and at the same time robust angle measuring systems constantly. Angle measuring systems For example, in the field of vehicle dynamics control and in electrically assisted Steering systems used.
Magnetsensoren sind aufgrund ihres berührungslosen und robusten Messprinzips besonders gut geeignet für den Einsatz im Fahrzeugbereich. Zur Messung von Winkeln werden häufig Sensorelemente, beispielsweise Resolver, Hall-Sensoren, AMR- oder GMR-Sensoren (Anisotropic Magneto Resistance, Giant Magneto Resistance) eingesetzt. Die Winkelmesssysteme weisen beispielsweise zwei Sensoreinheiten auf, die ausgebildet sind, jeweils eine Richtungskomponente eines Magnetfelds zu erfassen. Eine GMR-Messbrücke umfasst beispielsweise ein Messbrückenelement, das ausgebildet ist, eine Komponente einer ersten Richtung des Magnetfeldes zu erfassen und ein weiteres Messbrückenelement, das ausgebildet ist, eine zweite Komponente einer zweiten Richtung des Magnetfeldes zu erfassen. Unter idealen Bedingungen folgt das erste Messsignal einem Kosinussignal und das zweite Messsignal ist um 90° verzögert und folgt einem Sinussignal.magnetic sensors are due to their non-contact and robust measuring principle especially well suited for use in the vehicle area. For measuring angles often sensor elements, For example, resolver, Hall sensors, AMR or GMR sensors (Anisotropic Magneto Resistance, Giant Magneto Resistance). The angle measuring systems For example, have two sensor units, which are formed are each to detect a directional component of a magnetic field. A GMR bridge includes, for example, a measuring bridge element that is formed is to detect a component of a first direction of the magnetic field and another measuring bridge element, which is formed, a second component of a second direction to capture the magnetic field. Under ideal conditions this will follow first measurement signal is a cosine signal and the second measurement signal delayed by 90 ° and follows a sinusoidal signal.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Drehwinkels zu schaffen, das beziehungsweise die einen Beitrag leistet zu einem präzisen Bestimmen des Drehwinkels.The Problem underlying the invention is to provide a method and to provide a device for determining a rotation angle, the one or the other contributes to a precise determination the angle of rotation.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The Task is solved by the characteristics of the independent Claims. Advantageous embodiments are characterized in the subclaims.
Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung eines Drehwinkels mit einer Winkelmesseinheit. Die Winkelmesseinheit ist ausgebildet, ein erstes Messsignal, das repräsentativ ist für eine erste Drehwinkelkenngröße entlang einer ersten Achse, und ein zweites Messsignal, das repräsentativ ist für eine zweite Drehwinkelkenngröße entlang einer zweiten Achse, auszugeben. Die erste Achse und die zweite Achse schließen einen Winkel ein, der um einen bekannten Fehlwinkel von 90° abweicht. Ein Korrekturwert wird ermittelt abhängig von dem ersten Messsignal und dem Fehlwinkel. Des Weiteren wird ein korrigierter Messwert ermittelt, abhängig von dem zweiten Messsignal und dem Korrekturwert. Abhängig von dem ersten Messsignal und dem korrigierten Messwert wird der Drehwinkel ermittelt.The Invention is characterized by a method and an apparatus for determining a rotation angle with an angle measuring unit. The angle measuring unit is formed, a first measurement signal representative of a first Angle of rotation characteristic along a first axis, and a second measurement signal representative is for a second rotation angle characteristic along a second axis, output. The first axis and the second axis shut down an angle that deviates by a known error angle of 90 °. A correction value is determined as a function of the first measurement signal and the wrong angle. Furthermore, it becomes a corrected measured value determined, dependent from the second measurement signal and the correction value. Depending on the first measurement signal and the corrected measurement becomes the rotation angle determined.
Durch die Korrektur der Messsignale kann ein Winkelfehler bei der Bestimmung des Drehwinkels reduziert werden. Vorteilhafterweise kann der Korrekturwert und der korrigierte Messwert sehr einfach ermittelt werden. Es sind nur wenige, einfache Rechenoperationen erforderlich. Größen, die zur Ermittlung des korrigierten Wertes erforderlich sind, stehen direkt aus den Messsignalen zur Verfügung und/oder werden von einer Speichereinrichtung bereitgestellt. Dies ermöglicht, einen Orthogonalitätsfehler zwischen dem ersten Messsignal und dem zweiten Messsignal unter Echt-Zeit-Bedinungen zu kompensieren.By the correction of the measurement signals can be an angle error in the determination the angle of rotation can be reduced. Advantageously, the correction value and the corrected measured value can be determined very easily. There are only a few, simple arithmetic operations required. Sizes that are required to determine the corrected value are directly from the measurement signals available and / or are provided by a storage device. This makes possible, an orthogonality error between the first measurement signal and the second measurement signal below Compensate real-time conditions.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Korrekturwert ermittelt abhängig von dem Produkt aus dem ersten Messsignal und dem Sinusfunktionswert des Fehlwinkels und der korrigierte Messwert ermittelt abhängig von der Summe aus dem zweiten Messwert und dem Korrekturwert. Der Fehlwinkel kann beispielsweise in einem Endabgleich in einer Fertigung ermittelt werden und der Sinusfunktionswert des Fehlwinkels kann in einer Speichereinheit, auf die im laufenden Betrieb zugegriffen werden kann, abgespeichert werden. Zur Bestimmung des korrigierten Messwerts sind somit nur zwei Rechenoperationen, eine Multiplikation und eine Addition, erforderlich.According to one advantageous embodiment of the invention is the correction value determined depending on the product of the first measurement signal and the sinusoidal function value of the error angle and the corrected measured value are determined as a function of the sum of the second measured value and the correction value. The wrong angle can for example be determined in a final alignment in a production and the sine function value of the error angle can be stored in a memory unit, can be accessed on the fly, stored become. To determine the corrected measured value are thus only two Arithmetic operations, one multiplication and one addition, required.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird der Drehwinkel ermittelt abhängig von einem Arcustangens des Quotienten des korrigierten Messwerts und des ersten Messsignals. Durch Ersetzen des zweiten Messwertes durch den korrigierten Messwert bei der Berechnung des Arcustangesfunktionswerts kann der Drehwinkel sehr genau bestimmt werden. Die Arcustangensfunktionswerte können beispielsweise mit Hilfe eines CORDIC-Algorithmus (Coordinate Rotation Digital Computer), der beispielsweise als Rechenprogramm in einer Recheneinheit implementiert ist, sehr schnell berechnet werden.According to one Another advantageous embodiment of the invention is the angle of rotation determined depending from an arctangent of the quotient of the corrected reading and the first measurement signal. By replacing the second measured value by the corrected measured value in the calculation of the arctan function value The angle of rotation can be determined very accurately. The arctangent function values can For example, using a CORDIC algorithm (Coordinate Rotation Digital Computer), for example, as a computer program in one Calculation unit is implemented, can be calculated very quickly.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.embodiments The invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings.
Es zeigen:It demonstrate:
Die
Sensoreinheit
Das
erste MX und zweite Sensormesssignal MY können wie folgt dargestellt
werden:
Die
Einrichtung
Bei
Berücksichtigung
des bekannten Fehlwinkels F ergibt sich:
Die
Einrichtung
Die
Korrektureinheit
Der
Korrekturwert c und der korrigierte Messwert KY können wie
folgt dargestellt werden:
Die
Korrektureinheit
Der
Drehwinkel α kann
wie folgt dargestellt werden:
Das
Ersetzen des zweiten Messwerts SY durch den korrigierten Messwert
KY ermöglicht
einen Winkelfehler Δα zu reduzieren.
Die Ermittlung des korrigierten Messwerts KY ist in
Daraus
resultiert unter Berücksichtigung
von Gleichung (6) und (7):
Weist der Fehlwinkel beispielsweise einen Wert von 2° auf, weist der Winkelfehler Δα abhängig von dem zu bestimmenden Drehwinkel α, einen kosinusförmigen Verlauf auf mit einer Schwankungsbreite von 0° bis 2°.has the error angle, for example, a value of 2 °, the angle error Δα depends on the angle of rotation α to be determined, a cosinusoid Course up with a fluctuation range of 0 ° to 2 °.
Durch
Ersetzten des zweiten Messwertes SY durch den korrigierten Messwert
KY wird der Winkelfehler Δα drastisch
reduziert. Weist der Fehlwinkel F beispielsweise einen Wert von
2° auf,
weist der Winkelfehler Δα abhängig von
dem zu bestimmenden Drehwinkel α,
einen maximalen Winkelfehler Δα von ±0,009° auf (
- 1010
- WinkelmessvorrichtungAngle measuring device
- 2020
- Sensoreinheitsensor unit
- 3030
- Einrichtung zur SignalaufbereitungFacility for signal conditioning
- 4040
- Vorrichtung zur Bestimmung eines Drehwinkelscontraption for determining a rotation angle
- 5050
- WinkelmesseinheitAngle measuring unit
- 5050
- WinkelmesseinheitAngle measuring unit
- Ax, Ay, AA x , A y , A
- Amplitudeamplitude
- αα
- Drehwinkelangle of rotation
- ββ
- Winkelangle
- cc
- Korrekturwertcorrection value
- ΔαΔα
- Winkelfehlerangle error
- FF
- FehlwinkelSkew
- KYKY
- korrigierter Messwertcorrected reading
- Offsetx, Offsety Offset x , offset y
- GleichanteilDC component
- MXMX
- erstes Sensormesssignalfirst Sensor measuring signal
- MYMY
- zweites Sensormesssignalsecond Sensor measuring signal
- SXSX
- erstes Messsignalfirst measuring signal
- SYSY
- zweites Messsignalsecond measuring signal
- XX
- erste Achsefirst axis
- YY
- zweite Achsesecond axis
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102010003201A DE102010003201A1 (en) | 2009-05-08 | 2010-03-24 | Angle-measuring method for determining an angle of tilt/swiveling angle uses an angle-measuring unit and first and second measuring signals |
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---|---|---|---|
DE102009020432.6 | 2009-05-08 | ||
DE102009020432 | 2009-05-08 | ||
DE102010003201A DE102010003201A1 (en) | 2009-05-08 | 2010-03-24 | Angle-measuring method for determining an angle of tilt/swiveling angle uses an angle-measuring unit and first and second measuring signals |
Publications (1)
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DE102010003201A1 true DE102010003201A1 (en) | 2010-12-23 |
Family
ID=43123121
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102010003201A Withdrawn DE102010003201A1 (en) | 2009-05-08 | 2010-03-24 | Angle-measuring method for determining an angle of tilt/swiveling angle uses an angle-measuring unit and first and second measuring signals |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102010003201A1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015215510A1 (en) | 2014-08-14 | 2016-02-18 | Continental Automotive Gmbh | Method for determining an orthogonality error between two sensor signals |
DE102015215511A1 (en) | 2014-08-14 | 2016-02-18 | Continental Automotive Gmbh | Method for determining an orthogonality error between two sensor signals |
WO2022057963A1 (en) * | 2020-09-18 | 2022-03-24 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Method for detecting an angular position, and detection system |
-
2010
- 2010-03-24 DE DE102010003201A patent/DE102010003201A1/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102015215510A1 (en) | 2014-08-14 | 2016-02-18 | Continental Automotive Gmbh | Method for determining an orthogonality error between two sensor signals |
DE102015215511A1 (en) | 2014-08-14 | 2016-02-18 | Continental Automotive Gmbh | Method for determining an orthogonality error between two sensor signals |
WO2022057963A1 (en) * | 2020-09-18 | 2022-03-24 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Method for detecting an angular position, and detection system |
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