CN107449354B

CN107449354B - 角度传感器装置和用于角度传感器装置的方法

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Publication number: CN107449354B
Application number: CN201710333711.4A
Authority: CN
Inventors: U.奥瑟莱希纳
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2016-05-12
Filing date: 2017-05-12
Publication date: 2021-01-26
Anticipated expiration: 2037-05-12
Also published as: CN107449354A; DE102016108846A1; US20170328701A1; DE102016108846B4; US10533835B2

Abstract

本发明提出了一种角度传感器装置，所述角度传感器装置包括至少两个传感器衬底，所述至少两个传感器衬底被布置为使得所述至少两个传感器衬底占据关于转轴不同的角位置，其中至少一个传感器衬底包括两个磁场传感器元件，所述两个磁场传感器元件被布置为使得所述两个磁场传感器元件占据关于所述转轴的不同的角位置，并且所述角度传感器装置包括组合装置，借助所述组合装置能确定由所述两个磁场传感器元件测量的磁场大小的线性组合。此外，还说明了一种用于校准角度传感器装置或者用于运行角度传感器装置的方法。

Description

角度传感器装置和用于角度传感器装置的方法

技术领域

本发明涉及一种角度传感器装置以及一种用于这样的角度传感器装置的方法。

背景技术

已知传感器装置，其中在能旋转的轴上固定有永磁体并且其中在与转轴同心的圆上以规则的图案布置有多个传感器模块。图1示出了示例性的具有轴101的传感器装置，所述轴101被引导经过板102，其中在所述板102上布置有三个传感器模块103至105。所述传感器模块103至105位于经过轴101的中心的直线上，其中这些直线与相邻的两条直线具有120度的角度。在所述传感器模块103至105之上（或者之下）布置有永磁体，所述永磁体与轴101连接并且利用所述轴101来旋转（该永磁体在图1中未示出）。

传感器模块也被称作“卫星（Satellit）”。在很多应用中，在图1中所示出的装置的几何范围过大，以至于多个卫星不能成本高效地被安放在唯一的半导体芯片上或者被安放在一个用于集成电子模块的常见的壳体内。这样，所述轴101例如具有在5mm到30mm的范围内的直径，这些卫星位于绕着如下轴的更大的圆上，所述轴具有至少10mm的直径。因此，相邻的传感器在所述圆（所谓的读取圆）上的间距为

，

为了将多个卫星一起安放在一个芯片上或者安放在一个传感器壳体内，这通常过大。

然而，如果这些卫星处在不同的半导体芯片上，那么由于安装或放置各个半导体芯片而发生所述卫星彼此间的定位误差，所述定位误差是不可忽略不计的。如果这些卫星被安放在不同的传感器壳体内，那么所述定位误差增大。

如果永磁体以恒定的速度旋转，那么每个卫星都看到磁场的正弦变化过程或者至少一个类似正弦的变化过程。如果相邻的卫星彼此错开了一定角度（例如120度）地被布置在读取圆上，那么这些卫星的信号在时域内具有相应的相位差，所述相位差又可以被转换成角度域。如果这些卫星精确地被定位，那么由这些卫星记录的信号在角度域内精确地具有与几何布置中的角度差（这里在本例中是120度）相同的相位差。传感器***可以通过比较由这些卫星所确定的信号来确定所述永磁体的角位置。

然而，这些卫星的所提及的定位误差导致卫星信号的相位差的失真。如果传感器***没有识别出所述定位误差，那么由此导致在磁体的被确定的角位置中的误差。如果读取圆例如具有20mm的半径并且一个卫星相切地被误放置0.5mm，那么所述卫星对应于与下一个卫星的相位差中的以下误差：

。

如果现在需要好于1度的精确度，那么该误差过大。

发明内容

相应地，任务在于，提高精确度或降低定位误差或至少部分地对定位误差进行补偿。

该任务通过根据本发明的角度传感器装置和根据本发明的用于校准角度传感器装置或者用于运行角度传感器装置的方法来解决。

为了解决该任务，提出一种角度传感器装置，其包括：

- 至少两个传感器衬底，所述至少两个传感器衬底被布置为使得所述传感器衬底占据关于转轴不同的角位置，

- 其中至少一个传感器衬底包括两个磁场传感器元件，所述两个磁场传感器元件被布置为使得所述两个磁场传感器元件占据关于转轴的不同的角位置，

- 组合装置，借助所述组合装置能确定由所述两个磁场传感器元件测量的磁场大小的线性组合。

尤其是，所述磁场传感器元件可以被实现成，使得它们各提供一个信号。这些被提供的信号由组合装置来组合。

例如，一个选择是：所述线性组合具有能调整的系数c；因此，该系数c可以是可变的、能调整的值并且可选地不能是固定预先给定的值。

尤其是，所述传感器衬底是如下卫星，所述卫星例如被布置在读取圆上或者被布置在读取圆的附近。所述读取圆尤其是绕着转轴同心地延伸。

在一个示例性的布置中，转轴沿z方向延伸，读取圆在x-y平面内绕着转轴同心地延伸，并且卫星被定位在读取圆上或者被定位在读取圆附近。在这种情况下，x轴、y轴和z轴是笛卡尔坐标系的轴。

例如，所述卫星中的至少一个包括至少两个磁场传感器元件。该磁场传感器元件可以是任意类型的磁场传感器或者包括任意类型的磁场传感器。

所述组合装置可以是所述传感器衬底中的一个传感器衬底的部分，要不然可以与所述传感器衬底分离地来实施。尤其是，一个选择是：具有（至少）两个磁场传感器元件的传感器衬底包括所述组合装置的至少一部分。在这个意义上，所述组合装置可以以分散到多个部件上的方式来实施。还有一个选择是：所述组合装置具有中央部件，所述中央部件与所述传感器衬底分离地来定位。所述组合装置可以被实施为半导体电路、例如集成半导体电路。

转轴例如可以是能旋转的轴。

尤其是，线性组合LK是所测量的磁场大小B₁、B₂的关联，其中所述磁场大小中的每个磁场大小都可以与系数c₁、c₂相乘。例如得到线性组合LK是：

。

尤其是可能的是，只使用唯一的系数c；因此，例如得到线性组合LK的关系是：

。

一个改进方案是，在转轴上或者绕着转轴耦合有或者能耦合如下元件，所述元件具有磁场源。

例如，永磁体可以被布置在转轴上。通过用转轴使元件旋转来改变对传感器衬底起作用的磁场。经此，尤其是基于借助磁场传感器元件来确定的磁场大小的线性组合例如可以确定转轴的位置（角度）。

一个改进方案是：所述至少两个传感器衬底通过功能元件彼此刚性连接或能彼此刚性连接。

因此保证了传感器衬底关于转轴占据的角位置是（尽可能）恒定的。所述功能元件例如可以是如下框架，所述传感器衬底（卫星）相对于彼此并且相对于转轴地被定位在所述框架上。

一个改进方案是：所述磁场传感器元件彼此间隔开地来布置。

一个改进方案是：所述磁场传感器元件具有相同的传感器类型。

一个改进方案是：所述传感器类型是如下传感器类型中的一个：

- MR传感器，

- AMR传感器，

- GMR传感器，

- TMR传感器，

- 霍尔传感器，

- 霍尔板或者垂直霍尔传感器，

- MAG-FET。

一个改进方案是：所述磁场传感器元件在传感器衬底上具有至少300μm、至少500μm或至少1mm的间距。

实践中能够有利的是，所述磁场传感器元件彼此如容许最大位置容差那么远地来定位。例如，在印刷电路板的自动装配时，误放置（位置容差）可以为例如0.5mm。整个印刷电路板例如可以再次相对转轴被误定位0.5mm至1mm，其中电路板位置优选地在原位校准时被考虑。

一个改进方案是：所述磁场传感器元件在传感器衬底上比相应的磁场传感器元件的大小更远地彼此间隔开。

例如，如果所述磁场传感器元件为1mm大（长），那么在所述磁场传感器元件之间的间距可以为大于1mm。如果所述磁场传感器元件不一样大，那么在所述磁场传感器元件之间的间距大于所述两个磁场传感器元件的最大（最长）的磁场传感器元件。

一个改进方案是：所述传感器衬底是半导体元件、尤其是芯片。

一个改进方案是：借助于多个系数来确定线性组合，其中所述系数中的至少一个系数被存储在存储器中。

一个改进方案是：在所述至少两个传感器衬底彼此刚性地耦合之后，对所述存储器进行编程。

尤其是，在所述传感器衬底已经被布置在壳体内之后，才能对所述存储器进行编程。这能够实现对所述角度传感器装置的更准确的校准。

一个改进方案是：所述传感器衬底彼此平行地或者基本上平行地来布置。

例如，如果所有传感器衬底被安装在共同的载体（例如框架、安装板）上，那么可能发生误定位。传感器的有效（有作用）的位置可以通过每个传感器衬底的不同的磁场传感器元件的信号的权重而在所述传感器衬底的表面上移动。这样，例如可能的是，所述传感器衬底（基本上）平面地处在所述载体上，并且例如借助于软件和/或硬件可以至少按份额地依据每个传感器衬底的信号的权重来补偿传感器衬底的误定位。

为此，尤其是所述载体与所述传感器衬底平行地来实施。

尤其是，所述磁场传感器元件可以以SMD结构类型被布置（装配）在芯片（传感器衬底）上。

还有一个选择是：所述传感器衬底垂直或者基本上垂直于转轴地来布置。另一选择在于：所述传感器衬底沿（垂直于）转轴的z方向来定位；在这种情况下，所述传感器衬底可以相切地被布置在读取圆上。

还提出一种方法，用于校准角度传感器装置或者用于运行角度传感器装置，

- 其中所述角度传感器装置包括：

- 至少两个传感器衬底，所述至少两个传感器衬底被布置为使得所述传感器衬底占据关于转轴的不同的角位置，

- 组合装置，所述组合装置被设立成使得能执行如下步骤：

- 确定由所述两个磁场传感器元件测量的磁场大小的线性组合，

- 在所述至少两个传感器衬底彼此刚性地耦合之后，将所述线性组合的至少一个系数存储在存储器中。

一个改进方案是：通过以下方式确定所述线性组合，即确定所述线性组合的至少一个系数的值。

一个改进方案是：通过以下方式确定所述至少一个系数的值，即试验不同的值并且选择如下那个值，对于所述值来说，所述传感器衬底的空间角度差与所测量的相位差的区别在数值上最小。

尤其是，所述传感器衬底的标称空间角度差与所测量的相位差的区别在数值上可能是最小的。

一个改进方案是：通过以下方式确定所述至少一个系数的值，即试验不同的值并且借助于在所述不同的值之间内插值来确定经优化的值。

一个改进方案是：所述系数根据所述两个磁场传感器元件的信号的相位相对于所述传感器衬底的标称相位来确定，其中所述标称相位对应于所述传感器衬底的标称空间角度差。

例如，所述标称相位是理想的相位。所述理想的相位例如对应于所述衬底在如下***中的位置，所述***在是360°/N的整数倍的那些角位置上具有N个衬底，因此例如对于N=3在0°、120°、240°上具有N个衬底。

一个改进方案是：校准磁体被设置用于校准。

一个改进方案是：所述两个磁场传感器元件被布置在一个共同的半导体芯片上。

上述有关所述装置的阐述相应地适用于所述方法，并且反之亦然。

附图说明

上面描述的特性、特征和优点以及如何实现这些的方式和方法与如下对实施例的示意性描述相结合地进一步来实施，所述实施例结合附图进一步予以阐述。在此，为了简洁，相同或起相同作用的元素可以配备有相同的附图标记。

其中：

图1示出了具有如下轴的示例性的传感器装置，所述轴被引导穿过板，其中在所述板上布置有三个传感器模块；

图2示例性地示出了如下图表，所述图表阐明了磁场大小与位置之间的关系；

图3基于图2的图表示出了磁场B在两个位置P1与P2之间的位置范围内的线性近似；

图4示出了示例性的装置的示意图，所述示例性的装置包括角度传感器，所述角度传感器被布置在转轴之外（“轴外（off-axis）”）；

图5示出了基于图4的图示的示例性的装置，其中延伸经过卫星的传感器元件的直线没有相切地位于读取圆上；

图6示出了基于图4的图示的另一实施例，其中因为卫星已经在径向上向外过远地定位，所以延伸经过该卫星的传感器元件的直线没有延伸到该卫星的测试点的理想位置。

具体实施方式

为了解决上面的任务，例如提出对传感器装置的校准。该传感器装置在此包括传感器模块（所述传感器模块包括卫星和框架，所述卫星相对于彼此并且相对于能旋转的轴被定位到所述框架上）和校准磁体，所述校准磁体的角位置是能改变的并且（例如通过角度参考传感器）是已知的。在这种情况下，不需要轴或磁体在校准时存在，所述磁体的角位置稍后应该借助于传感器装置来确定。

为了解决上面的任务，例如还提出每个卫星一个半导体电路（例如集成半导体电路），所述半导体电路在所述半导体电路（也被称作“芯片”）上的至少两个位置处具有磁场探测器，其中这些位置对应于传感器模块中的不同的角位置；所述两个位置例如以如下间距彼此远离地来布置，所述间距对应于卫星在传感器模块中的最大的切向的位置误差。所述两个磁场探测器提供磁场B1和B2。此外，组合装置被设置为半导体电路的部分，所述组合装置形成信号

，其中

B1'是从磁场B1导出的磁场，

B2'是从磁场B2导出的磁场，

C是平衡系数，所述平衡系数被选择为使得所述卫星的相位差对应于在读取圆上的几何角度差。

此外，传感器模块可以包括如下存储器，所述平衡系数c在其被确定之后被存储到所述存储器中并且被提供给传感器***，用于计算出磁体的角位置。

阐述：“磁场探测器”

磁场是矢量场，所述矢量场将磁场的矢量分配给三维空间的每个点。该矢量可以被分解成3个彼此正交的分量，例如在笛卡尔坐标系中的x、y、y分量，或者在圆柱坐标系中的r、

、z分量。

此外，其它磁场参量可以由所述磁场导出，例如磁场矢量的长度、磁场矢量指向的方向或者磁场矢量对参考平面（例如芯片表面）的投影指向的方向。

这样的参量能彼此转换，并且因此包括共同的信息，根据所述共同的信息，例如可以回推出能旋转地安置的永磁体的角位置。

按照一个例子，霍尔板测量磁场的垂直于所述板的分量，磁阻传感器测量在磁场矢量对传感器的表面（即芯片表面）的投影与参考方向之间的角度的余弦。该参考方向在AMR传感器的情况下通过所述AMR传感器中的通过电流方向来确定，在GMR或TMR传感器的情况下通过所述GMR或TMR传感器的所谓的“钉扎层（Pinned Layer）”中的参考磁化的方向来确定。尤其是，所述“钉扎层”是具有被登记的磁化的参考磁体层。“钉扎层”的细节例如在[JF Gregg，I Petej，E Jougulet和C Dennis：“Spin electronics-a review”，J. Phys. D:Appl. Phys. 35（2002年）第121-155页]中予以描述。

因此，霍尔板和MR传感器可以探测磁场的不同参量。这里所描述的方案能普遍被应用于磁场的各种能探测到的或者能导出的参量。

因此，所述磁场探测器例如是用于在三维空间的某个点的磁场矢量的参量的探测器。此外，还可以确定：所述参量通过磁场矢量的三个或者更少的正交分量以及必要时附加的方向（诸如参考方向或者表面在空间中的取向）来限定并且因此能被计算。

阐述：探测器的“测试点”

探测器的测试点是三维空间的如下那个点，探测器在所述点上探测测量参量（在英文中被称作“test point”）。

阐述：磁场探测器的“有效测试点”

磁场例如在空间上改变、即例如沿着在传感器芯片的表面上的路径来改变。传感器芯片相比于整个装置是小的，所述整个装置包括多个卫星、一个能旋转的轴和一个被安装在所述轴上的永磁体。就此而言，可以假定磁场在传感器芯片的表面上的改变是小的。因此可能的是，在表面上的所述改变可以近似地线性化。

图2示例性地示出了阐明磁场大小与位置之间的关系的图表。曲线201示出了磁场大小关于位置的（非线性）变化过程。示例性地，半导体芯片在（所述位置的）区域203内延伸。在该区域内，曲线201可以被假定为线性变化过程。这通过直线202来示出，所述直线202是对所述芯片的位置范围内的曲线202的线性近似。

此外可能的是，两个传感器元件A和B（探测器）处在半导体芯片上的不同的位置P1和P2处。传感器元件A在位置P1处探测到磁场大小B1，并且传感器元件B在位置P2处探测到磁场大小B2。所述位置P1和P2也分别被称作测试点。所述关系在图3中被可视化。

在假定线性内插值的情况下，对于在所述两个测试点A与B之间的每个位置来说都可以确定磁场大小的相应值：得到如下直等式，所述直等式延伸经过（P，B）平面内的点（P1，B1）和（P2，B2）：

。

借此，例如可以按照如下等式确定在位置P3上的磁场大小B3：

。

虽然传感器元件A和B被放置在测试点P1和P2处，在测试点P3上的磁场也可以借助于所述内插值来估计或近似被确定。这在一定意义上对应于在测试点P3上的测量，而在那里没有布置传感器元件。例如，通过传感器模块的软件可以确定在测试点P3处的场，而在此不需要改变传感器元件的位置。

上面的等式可以如下地来变形：

（1）

其中

。

因此，通过相应的系数（1-c）或c来实现对磁场大小B1和B2的按百分比的加权，其中所述系数的总和等于一：

。

如果系数

，那么得到

。

借此，得到测试点P3为

。

如果

，那么B3=B1并且P3=P1；如果

，那么B3=B2并且P3=P2。

因此如果值c从0变到1，那么因此有效测试点从点P1移到点P2。

如果所述直线甚至还在点P1与P2之间的位置区域之外就良好地近似实际的磁场大小，那么可能的是，将所述有效测试点移到点P1与P2之间的区域之外。如果所述有效测试点被移到点P1左侧的位置，那么系数c小于0：例如，系数

对应于以下有效测试点位置

。

通常，有效测试点位置P_eff与系数c之间的关系通过如下等式来给出：

。

如果在半导体芯片上以1mm的间距定位两个传感器元件，那么不仅可以估计在所述两个传感器元件之间的直线上的任意点上的磁场大小，并且可以估计在所述两个传感器元件之外的同一直线上的磁场大小。在这种情况下，尤其是当所述磁场大小的实际变化过程尽可能准确地遵循直线方程时，所述估计的精确度才足够好。这随着点P1与P2的间距越来越大而常常越来越少地得出，因此优选地以点P1与P2的小间距来实现这样的估计。

替代于等式（1）的替代的计算是：

（2）。

紧接着可以设置

（3）。

在这种情况下，对两个其和为一的系数的加权被掩饰（verschleiern）。只有等式（2）与等式（3）组合，才又得到所述两个系数的特性。

还有一个选择是，按照等式（3）的规定例如与其它计算（例如温度补偿）组合。

该方案也可以被应用到多个传感器元件上。例如，可以在一个平面上布置三个传感器元件，使得这些传感器元件不在同一直线上。在这样的例子中，磁场大小可以通过对所述三个传感器在该平面内的所有点上的测量值的不同的加权而被内插值或外插值，其中所述磁场大小在该平面内的位置上的实际变化过程越近似地对应于线性关系，所述近似的精确度就越好。

例如，在半导体芯片的平面内可以定义具有正交的x和y轴的笛卡尔坐标系。例如，传感器元件S1、S2和S3定位在如下位置（x，y）上：

- 传感器元件S1：（0，0），

- 传感器元件S2：（1mm，0），

- 传感器元件S3：（0，1mm）。

磁场大小B的变化过程应按照公式

示例性地被假定为线性的。

相应的情况适用于在所述传感器元件的位置上的磁场大小：

- 在传感器元件S1的位置上的磁场大小B1：

。

- 在传感器元件S2的位置上的磁场大小B2：

。

- 在传感器元件S3的位置上的磁场大小B3：

。

从中得出：

，

，

，

由此，在具有坐标（x_eff，y_eff）的测试点P_eff上的磁场通过如下等式来确定：

。

所述关系可以被变形成：

或

。

这又对应于所述三个传感器元件的测量值的经加权的总和，其中所述系数的总和等于一：

。

如果有效测试点在0和1mm之间的范围内，那么系数c_x和c_y的值在0与1mm之间。如果系数c_x的值小于零，那么所述有效测试点为负的x坐标，如果系数c_x的值大于1mm，那么所述有效测试点为大于1mm的x坐标。这相应地适用于系数c_y和从中得到的y坐标。

角度误差的补偿

随后阐述：可以如何借助于移动所述有效测试点来至少部分地降低由于位置容差而得到的角度误差。在这种情况下应注意：“补偿”可以涉及对误差的完全补偿或者部分补偿。

图4示出了示例性的装置的示意图，所述示例性的装置包括角度传感器，所述角度传感器被布置在转轴之外（“轴外”）。该装置示例性地具有两个卫星401和402。每个卫星401、402被实现成，使得该卫星测量在测试点处的磁场大小。两个卫星401、402的测试点在读取圆406上，所述读取圆406的中心对应于转轴407。在图4中示出了俯视图，也就是说转轴407在x-y坐标系的原点垂直于绘图平面地延伸。卫星401在图4中示例性地作为该卫星的理想位置来示出。

所述卫星401、402处在不同的半导体芯片（也被称作“芯片”）上。例如，这一点的原因在于，在两个卫星之间的间距过大，以至于没有将它们有效地布置在同一芯片上。

每个卫星401、402都包括两个传感器元件。这示例性地针对卫星402来示出，所述卫星402具有传感器元件403和404。传感器元件403和404彼此具有如下间距，所述间距被取向为，使得所述两个传感器元件403、404占据不同的角位置408。所述角位置408通过在经过x-y坐标系的原点和经过相应的传感器元件403、404的直线之间的角度来确定。

在一个优选的情况下，芯片或卫星402被取向为，使得所述两个传感器元件403和404所位于的直线409与所述读取圆406相切。

尤其有利的是，所述两个传感器元件403、404不在经过转轴的同一直线上。

在图4中，卫星402示例性地没有准确地被定位，因为所述卫星的中心没有停在卫星402的测试点的理想位置405上。

与理想位置405不同地，卫星402在读取圆406上沿顺时针方向稍微过远地移动。然而，这样的误定位可以通过所述两个传感器元件403和404的测量值的线性组合至少按份额地被补偿。在图4中所示出的例子中

- 传感器元件404的测量值乘以大于0.5的系数并且

- 传感器元件403的测量值乘以小于0.5的系数。所述两个系数的总和又为1。直观地说，传感器元件404的测量值可以被考虑至70%并且传感器元件403的测量值可以被考虑至30%，以便在理想位置405的位置上出现经内插值的测量值。

针对校准（Abgleich）的例子：

例如，可以在考虑如下步骤中的至少一部分的情况下执行具体的校准：

（1）将所述卫星固定在共同的框架处、中或者上。该框架例如可以是功能元件，所述功能元件确保了所述卫星彼此间的刚性的几何布置。例如，可以将网格形或者框架形的结构（例如冲裁网格）、印刷电路板、玻璃板、衬底或者类似的用作框架。所述卫星彼此间和/或与分析电路的电连接被建立。由卫星与框架构成的复合体也可以被称作传感器模块。在这种情况下，所述分析电路可以是传感器模块的部分。还有一个选择是：所述分析电路的部分是所述传感器模块的部分。尤其是，所述分析电路可以分散到传感器模块上，或者所述分析电路的一部分可以分散到传感器模块上。

（2）所述传感器模块示例性地安装在能旋转的轴上。所述能旋转的轴尤其是具有磁体。所述轴和/或所述磁体例如可以是特别的测试或校准装置的部分。因此，所述轴和/或所述磁体不强制地是如下那个轴和/或如下那个磁体，所述轴/所述磁体与所述传感器模块一起被用在（稍后的）应用中。

当然，如下应用情况一定是可能的，在所述应用情况下，所述轴和/或所述磁体是应用的如下部件，所述部件与所述传感器模块相组合在应用情况下使用。

（3）所述轴被定位在不同的角位置。为此，可以使用使所述轴运动的执行器。优选地，所述角位置是已知的。例如，所述角位置可以由（高度精确的）旋转角度传感器来确定，所述旋转角度传感器被耦合到所述轴上。

（4）所述卫星的信号在所述预先给定的角位置的每个角位置都被读出。所述读出例如可以由所述卫星本身或者由上级分析电路来初始化和/或执行。

（5）所述卫星的信号被标准化。

在磁场相同时，在不同的卫星上的传感器元件提供不同的输出信号。因此，这导致所述传感器元件通常具有不同的灵敏度。所述关系也被称作“灵敏度失配（Sensitivity-Mismatch）”。在这种情况下，所述“灵敏度”表示对所要测量的磁场大小的灵敏度、也就是说所述传感器元件的输出信号的变化除以磁场大小的变化。

如果磁体旋转了360度，那么每个传感器元件都探测到至少一个最小值和至少一个最大值。最小值与最大值之间的差被称作行程（Hub）。不同的卫星的行程在理想情况下应该是相同的，但是通常是不同的。除了传感器元件不同之外，原因也在于传感器的不同的轴向和径向位置，所述不同的轴向和径向位置由所述传感器不精确的定位造成。

此外，所述传感器元件也具有不同的零点误差，也就是说在磁场大小变为零时，输出信号应该是零，这由于所述传感器元件的容差而不是这种情况或不总是这种情况。

如果所述磁体（准确地）旋转了360度，那么在这里所讨论的磁体装置的情况下可以以零平均值（Mittelwertfreiheit）为出发点：如果磁场大小在旋转角度内的积分被计算出来，那么所述积分等于零。不同于零可以推断出所述传感器元件的零点误差。

因此，在进行标准化时，首先（例如借助于离散傅里叶变换）确定所述积分和所述行程。从中确定传感器元件的零点误差和灵敏度失配。然后，从所述传感器元件的所有信号中减去所述传感器元件的相应的零点误差并且标准化到相同的灵敏度上。

（6）在校准的所述阶段中，可以以如下为出发点：不同的卫星产生经标准化的输出信号，所述经标准化的输出信号覆盖相同的值域，也就是说它们具有相同的最小值和最大值。

根据角位置，所述信号是正弦形的或者至少是波浪形的，也就是说所述信号可以作为傅里叶级数（即作为不同振幅、相位和周期的正弦信号的总和）来说明。

此外，所述卫星根据角位置来产生如下信号，所述信号通过相位差来彼此转变，其中所述相位差对应于所述卫星的空间角度差。所述相位差被确定。

（7）如果在所述卫星的空间角度差与所测量的相位差之间存在区别，那么所述区别归因于误定位。

在这种情况下，所述有效测试点可以在卫星中被移动，以便使所述相位差减小。

例如，可以针对系数c试验预先给定数目的预先给定的值、例如c的如下6个值：-0.3；0；0.3；0.6；0.9和1.2。可以选择如下那个值c作为最好的值，对于所述值c来说，在所述卫星的空间角度差与所测量的相位差之间的区别最小。

替代地，可以针对c试验两个值，并且可以借助于内插值来确定哪个中间值会提供更好的（例如最优的）结果。在此，上文提到的“试验”可以如下地来执行：使用c的一个值，以便影响所述卫星的有效测试点；接着，利用c的所述值来测量与邻居卫星的相位差。

例如，也可以测量在测试点的理想位置405与传感器元件404的位置之间的相位差Δ

₄₀₄。为此，测量卫星401的信号与传感器元件404的信号的相位差，并且减去在所述卫星401与所述测试点的理想位置405之间的标称相位差。还有一个选择是：测量在所述理想位置405与所述传感器元件403的位置之间的相位差Δ

₄₀₃。

因此，例如可以如下地确定系数c：

。

对于小的相位差Δ

_403、Δ

₄₀₄来说以良好的近似适用

并且所述卫星402的信号B₄₀₂为

，

其中B₄₀₃表示在所述传感器元件403的位置上的磁场，并且B₄₀₄表示在所述传感器元件404的位置上的磁场。

补充地，还应指出：如果两个传感器元件都处在其上的直线不是与读取圆准确相切地来取向，那么这里所描述的方案也起作用。图5示出了示例性的装置，其中直线501不与所述读取圆相切。如果磁场由于与转轴的径向间距不同而对两个传感器元件不一样强，那么这可以通过上面描述的标准化来考虑。关于其余的附图标记和实施方案，应参阅图4并且参阅对图4的阐述。

图6示出了基于图4的图示和所属的阐述的另一实施例。因此，也可能的是，如果例如芯片已经在径向上向外过远地被定位，那么直线601没有经过卫星402的测试点的理想位置405。在这种情况下，例如得到径向束经过理想位置405和经过直线601的交点，作为最优的有效测试点602。

尽管本发明已经详细地通过所述至少一个被示出的实施例进一步予以图解说明和描述，但是本发明并不限于此，并且本领域技术人员可以从中推导出其它变型方案，而不脱离本发明的保护范围。

Claims

1.角度传感器装置，其包括：

- 至少两个传感器衬底，所述至少两个传感器衬底被布置为使得所述至少两个传感器衬底占据关于转轴不同的角位置，

- 其中至少一个传感器衬底包括两个磁场传感器元件，所述两个磁场传感器元件被布置为使得所述两个磁场传感器元件占据关于所述转轴的不同的角位置，

- 组合装置，所述组合装置被设立为使得确定由所述两个磁场传感器元件测量的磁场大小的线性内插，其中所述线性内插被用于确定所述两个磁场传感器元件之间的位置处的磁场。

2.根据权利要求1所述的角度传感器装置，其中，在所述转轴上或者绕着所述转轴耦合有或者能耦合有如下元件，所述元件具有磁场源。

3.根据上述权利要求之一所述的角度传感器装置，其中，所述至少两个传感器衬底通过功能元件彼此刚性连接。

4.根据权利要求1或2所述的角度传感器装置，其中，所述磁场传感器元件彼此间隔开地来布置。

5.根据权利要求1或2所述的角度传感器装置，其中，所述磁场传感器元件具有相同的传感器类型。

6.根据权利要求5所述的角度传感器装置，其中，所述传感器类型是如下传感器类型中的一个：

- MR传感器，

- AMR传感器，

- GMR传感器，

- TMR传感器，

- 霍尔传感器，

- MAG-FET。

7.根据权利要求6所述的角度传感器装置，其中，所述霍尔传感器是垂直霍尔传感器。

8.根据权利要求1或2所述的角度传感器装置，其中，所述磁场传感器元件在传感器衬底上具有至少300μm的间距。

9.根据权利要求1或2所述的角度传感器装置，其中，所述磁场传感器元件在传感器衬底上具有至少500μm的间距。

10.根据权利要求1或2所述的角度传感器装置，其中，所述磁场传感器元件在传感器衬底上具有至少1mm的间距。

11.根据权利要求1或2所述的角度传感器装置，其中，所述磁场传感器元件在所述传感器衬底上比相应的磁场传感器元件的大小更远地彼此间隔开。

12.根据权利要求1或2所述的角度传感器装置，其中，所述传感器衬底是半导体元件。

13.根据权利要求1或2所述的角度传感器装置，其中，所述传感器衬底是芯片。

14.根据权利要求1或2所述的角度传感器装置，其中，借助于多个系数来确定所述线性内插，其中所述系数中的至少一个系数被存储在存储器中。

15.根据权利要求14所述的角度传感器装置，其中，在所述至少两个传感器衬底彼此刚性地耦合之后，对所述存储器进行编程。

16.根据权利要求1或2所述的角度传感器装置，其中，所述传感器衬底彼此平行地或者基本上平行地来布置。

17.用于校准角度传感器装置或者用于运行角度传感器装置的方法，

- 其中所述角度传感器装置包括：

- 组合装置，所述组合装置被设立为使得能执行如下步骤：

- 确定由所述两个磁场传感器元件测量的磁场大小的线性内插，

- 在所述至少两个传感器衬底彼此刚性地耦合之后，将所述线性内插的至少一个系数存储在存储器中，

其中所述线性内插被用于确定所述两个磁场传感器元件之间的位置处的磁场。

18.根据权利要求17所述的用于校准角度传感器装置或者用于运行角度传感器装置的方法，其中，通过以下方式确定所述线性内插，即确定所述线性内插的至少一个系数的值。

19.根据权利要求18所述的用于校准角度传感器装置或者用于运行角度传感器装置的方法，其中，通过以下方式确定所述至少一个系数的值，即试验不同的值并且选择如下那个值，对于所述值来说，所述传感器衬底的空间角度差与所测量的相位差的区别在数值上最小。

20.根据权利要求18所述的用于校准角度传感器装置或者用于运行角度传感器装置的方法，其中，通过以下方式确定所述至少一个系数的值，即试验不同的值并且借助于在所述不同的值之间内插来确定经优化的值。

21.根据权利要求17所述的用于校准角度传感器装置或者用于运行角度传感器装置的方法，其中，所述系数根据所述两个磁场传感器元件的信号的相位相对于所述传感器衬底的标称相位来确定，其中所述标称相位对应于所述传感器衬底的标称空间角度差。

22.根据权利要求17至21之一所述的用于校准角度传感器装置或者用于运行角度传感器装置的方法，其中，校准磁体被设置用于校准。

23.根据权利要求17至21之一所述的用于校准角度传感器装置或者用于运行角度传感器装置的方法，其中，所述两个磁场传感器元件被布置在共同的半导体芯片上。