DE102016101595A1

DE102016101595A1 - Verfahren und Vorrichtungen für eine Geschwindigkeits- und/oder Positionserfassung

Info

Publication number: DE102016101595A1
Application number: DE102016101595.4A
Authority: DE
Inventors: Dirk Hammerschmidt; Erich Kolmhofer; Rudolf Lachner
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2016-01-29
Filing date: 2016-01-29
Publication date: 2017-08-03
Also published as: US20210288725A1; CN116184329A; CN107037426A; US20170222738A1; US11063677B2

Abstract

Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Maschinen (200), umfassend ein bewegliches Teil (210), eine Sendeempfängerschaltungsanordnung (220), die ausgebildet ist zum Senden eines Funksignals in Richtung des beweglichen Teils und zum Empfangen einer Reflexion des Funksignals von dem beweglichen Teil, eine Bewertungsschaltungsanordnung (230), die ausgebildet ist zum Bestimmen einer Position und/oder einer Geschwindigkeit des beweglichen Teils basierend auf zumindest dem empfangenen Funksignal. Eine Distanz zwischen einer Antenne (226) der Sendeempfängerschaltungsanordnung (220) und dem beweglichen Teil ist weniger als 5 cm.

Description

Gebiet
Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Verfahren und Vorrichtungen für Geschwindigkeits- und/oder Positionserfassung und insbesondere für eine hochgradig akkurate Geschwindigkeits- und/oder Positionserfassung zum Beispiel für Automobilanwendungen.
Hintergrund
Zahlreiche Fahrzeug-, Industrie- und Verbraucheranwendungen sind auf Magnetsensoren angewiesen. Zu den Beispielen solcher Anwendungen gehören Geschwindigkeitserfassungsanwendungen, z. B. Radgeschwindigkeit, Übertragungsgeschwindigkeit, Kurbelwellen- und Nockenwellenerfassung. Integrierte Schaltungen (ICs; IC = Integrated Circuit) mit Radgeschwindigkeitssensor können verwendet werden, um die Geschwindigkeit eines jeden Rads zu messen, und zu detektieren, ob ein Rad während des Bremsens blockiert (ABS). Diese Messung kann als grundlegende Eingangssignale für das elektronische Stabilitätsprogramm (ESP; ESP = Electronic Stability Program) eines Autos verwendet werden. Magnetische Winkelsensoren und lineare Hall-Sensoren können zum Beispiel auch verwendet werden, um Lenkwinkel und Lenkmoment zu messen. Die Verwendung von Hall- und magnetoresistiven Sensorelementen für monolithisch integrierte Magnetsensoren ist bekannt.
Magnetfeldanwendungen verursachen aufgrund der Notwendigkeit von magnetischen Polrädern oder ferromagnetischen Zahnrädern und Back-Bias-Magneten (Rückwärts-Vorspannungs-Magneten) zusätzliche Kosten auf der Anwendungsseite. Daher besteht ein Bedarf zum Reduzieren von Sensorkosten in den oben erwähnten Fahrzeug-, Industrie- und Verbraucheranwendungen.
Zusammenfassung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung schlagen Objektdetektionssensoren vor, die auf Funkwellen angewiesen sind, um eine Position und/oder Geschwindigkeit von beweglichen Objekten zu bestimmen und um die vorgeschlagenen Sensoren in Geschwindigkeits- und/oder Winkelerfassungsanwendungen anzuwenden. Bei einigen Ausführungsbeispielen wird eine Distanz zwischen einem Sendeempfänger und einem beweglichen Objekt relativ klein sein, z. B. in dem Bereich von Millimetern (mm) oder einigen wenigen Zentimetern (cm). Daher kann ein Funksendeempfänger ein Funksignal mit nur einer kleinen elektrischen Leistung in dem Bereich von Mikrowatt (μW) erzeugen.
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Maschine bereitgestellt. Die Maschine umfasst ein bewegliches Teil. Die Maschine umfasst ferner eine Sendeempfängerschaltungsanordnung, die zumindest eine Antenne umfasst. Eine Distanz zwischen der Antenne und dem beweglichen Teil ist weniger als 5 cm. Die Sendeempfängerschaltungsanordnung ist ausgebildet zum Senden eines Funksignals in Richtung des beweglichen Teils und zum Empfangen einer Reflexion des Funksignals von dem beweglichen Teil. Die Maschine umfasst ferner eine Bewertungsschaltungsanordnung, die ausgebildet ist zum Bestimmen einer Position und/oder einer Geschwindigkeit des beweglichen Teils basierend auf zumindest dem empfangenen reflektierten Funksignal.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine integrierte Sensorschaltung bereitgestellt. Die integrierte Sensorschaltung umfasst eine Sendeempfängerschaltungsanordnung, die ausgebildet ist zum Senden eines Funksignals mit einer elektrischen Leistung von weniger als 100 μW in Richtung eines beweglichen Objekts und zum Empfangen einer Reflexion des Funksignals von dem beweglichen Objekt. Die integrierte Sensorschaltung umfasst ferner eine Bewertungsschaltungsanordnung, die ausgebildet ist zum Bestimmen einer Position und/oder einer Geschwindigkeit des beweglichen Objekts basierend auf zumindest dem empfangenen reflektierten Funksignal.
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Positions- und/oder Geschwindigkeitserfassen bereitgestellt. Das Verfahren umfasst ein Bewegen eines Objekts relativ zu zumindest einer Antenne eines Sendeempfängers, wobei eine Distanz zwischen der Antenne und dem beweglichen Objekt weniger als 5 cm ist (und bleibt). Das Verfahren umfasst auch ein Senden eines Funksignals von dem Sendeempfänger in Richtung des beweglichen Objekts und ein Empfangen einer Reflexion des Funksignals von dem beweglichen Objekt an dem Sendeempfänger. Eine Position und/oder eine Geschwindigkeit des Objekts werden basierend auf zumindest dem empfangenen Funksignal bestimmt.
Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Maschine bereitgestellt. Die Maschine umfasst ein bewegliches Teil, eine Sendeempfängerschaltungsanordnung, die ausgebildet ist zum Senden eines Funksignals in Richtung des beweglichen Teils und zum Empfangen einer Reflekion des Funksignals von dem beweglichen Teil, und eine Bewertungsschaltungsanordnung, die ausgebildet ist zum Bestimmen einer Position und/oder einer Geschwindigkeit des beweglichen Teils basierend auf zumindest dem empfangenen Funksignal. Benachbarte Oberflächenabschnitte des beweglichen Teils sind ausgebildet zum Verursachen oder Erzeugen von unterschiedlichen Amplituden des reflektierten Funksignals.
Gemäß noch einem anderen weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist eine Maschine bereitgestellt. Die Maschine umfasst ein drehbar bewegliches Teil mit einem rotationsmäßig asymmetrischen Querschnitt in einer Ebene perpendikulär zu der Rotationsachse des beweglichen Teils. Die Maschine umfasst auch eine Sendeempfängerschaltungsanordnung, die ausgebildet ist zum Senden eines Funksignals in Richtung des beweglichen Teils und zum Empfangen einer Reflexion des Funksignals von dem beweglichen Teil und eine Bewertungsschaltungsanordnung, die ausgebildet ist zum Bestimmen einer Rotationsposition und/oder einer Rotationsgeschwindigkeit des beweglichen Teils basierend auf zumindest dem empfangenen Funksignal.
Kurze Beschreibung der Figuren
Einige Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend nur beispielhaft und unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren beschrieben, in denen
1a, b Beispiele von inkrementeller Magnetfelderfassung darstellen;
2 ein Diagramm eines Sensorsystems gemäß einem Ausführungsbeispiel zeigt;
3 ein Beispiel für einen funkwellenbasierten inkrementellen Geschwindigkeitssensor zeigt;
4a, b weitere Beispiele von funkwellenbasierten Sensorsystemen unter Verwendung von rotationsmäßig symmetrischen beweglichen Teilen zeigen;
5a–c Beispiele von funkwellenbasierten Sensorsystemen unter Verwendung von rotationsmäßig asymmetrischen beweglichen Teilen zeigen;
6 ein grobes Flussdiagramm eines Verfahrens zum Positions- und/oder Geschwindigkeitserfassen gemäß einem Ausführungsbeispiel darstellt; und
7 ein Beispiel eines reflektierten Signals bezogen auf Ausführungsbeispiele zur Geschwindigkeitserfassung darstellt.
Detaillierte Beschreibung
Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben sein.
Während sich Ausführungsbeispiele für verschiedene Modifikationen und alternative Formen eignen, werden dementsprechend Ausführungsbeispiele derselben in den Figuren beispielhaft gezeigt und hier ausführlich beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass es nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die offenbarten bestimmten Formen zu begrenzen, sondern im Gegensatz die Ausführungsbeispiele alle in den Rahmen der Offenbarung fallenden Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken sollen. In der gesamten Beschreibung der Figuren beziehen sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Elemente.
Es versteht sich, dass, wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden” oder „gekoppelt” bezeichnet wird, es direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann oder Zwischenelemente vorhanden sein können. Wenn im Gegensatz ein Element als „direkt” mit einem anderen Element „verbunden” oder „gekoppelt” bezeichnet wird, sind keine Zwischenelemente vorhanden. Sonstige zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen Elementen benutzte Ausdrücke sollten auf gleichartige Weise ausgelegt werden (z. B. „zwischen” gegenüber „direkt zwischen”, „benachbart” gegenüber „direkt benachbart” usw.).
Die hier verwendete Terminologie bezweckt nur das Beschreiben bestimmter Ausführungsbeispiele und soll nicht begrenzend für Ausführungsbeispiele sein. Nach hiesigem Gebrauch sollen die Singularformen „ein, eine” und „das, der, die” auch die Pluralformen umfassen, es sei denn im Zusammenhang wird deutlich etwas anderes angegeben. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst”, „umfassend”, „aufweisen” und/oder „aufweisend” bei hiesigem Gebrauch das Vorhandensein angegebener Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Bestandteile angeben, aber nicht das Vorhandensein oder die Zufügung eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Bestandteile und/oder Gruppen derselben ausschließen.
Sofern nicht anderweitig definiert besitzen alle hier benutzten Begriffe (einschließlich technischer und wissenschaftlicher Begriffe) die gleiche Bedeutung wie sie gewöhnlich von einem Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet verstanden wird, zu dem Ausführungsbeispiele gehören. Weiterhin versteht es sich, dass Begriffe, z. B. die in gewöhnlich benutzten Wörterbüchern Definierten, als eine Bedeutung besitzend ausgelegt werden sollten, die ihrer Bedeutung im Zusammenhang der entsprechenden Technik entspricht, sofern dies hierin nicht ausdrücklich anderweitig definiert ist.
Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung schlagen vor, eine Rotationsgeschwindigkeit oder -position basierend auf strukturierten Zielen unter Verwendung eines Radarsystems anstelle von Magnetfeldsensoren zu messen. Zum Beispiel wird ein Fahrzeugradar derzeit für Distanzmessungen in einem Skalenbereich von einigen zehn Zentimetern bis zu einigen hundert Metern verwendet. Ausführungsbeispiele schlagen ein komplett neues Konzept für aktuell in Fahrzeugen oder anderen Maschinen verwendete Geschwindigkeits- oder Winkelsensoren vor, unter Einsatz von Messungen in dem Subzentimeter- oder sogar Submillimeterbereich durch Radarsensoren mit geringer Leistung und von geringer Komplexität. Als Solches ist dieses neue Konzept fähig zum Ersetzen herkömmlicher Magnetsensoren, die für Geschwindigkeits- oder Winkelsensoren verwendet werden, wodurch die Systemkosten gesenkt werden.
Eine magnetische inkrementelle Feldmessung ist bestens etabliert. Zwei beispielhafte Prinzipien der Magneterfassung sind in 1a und b gezeigt.
Bei dem Beispiel von 1a wird ein Magnetsensor 100 verwendet, um eine Position und/oder Geschwindigkeit eines drehbar beweglichen ferromagnetischen Zahn- oder Getrieberads 110 zu detektieren. Der Magnetsensor 100 umfasst einen Back-Bias-Magneten 102 zum Erzeugen eines Vorspannungsmagnetfeldes (Bias-Magnetfeldes), das durch das sich bewegende Getrieberad 110 beeinflusst ist. Ferner umfasst der Magnetsensor 100 ein erstes und zweites Magnetsensorelement 104-1, 104-2, um Variationen des Vorspannungsmagnetfeldes aufgrund des Getrieberads 110 zu erfassen. Beispiele von Magnetsensorelementen sind Hall-Sensor- oder magnetoresistive Sensorelemente. Eine optionale Signalverarbeitungsschaltungsanordnung 106 kann die durch die Magnetsensorelemente 104-1, 104-2 bereitgestellten Signale weiter verarbeiten. Aufgrund des unterschiedlichen Aufbaus der Magnetsensorelemente 104-1, 104-2 kann auch eine Rotationsrichtung des Getrieberads 110 detektiert werden, zum Beispiel basierend auf Phasendifferenzen zwischen Signalen des ersten und zweiten Magnetsensorelements 104-1, 104-2. Ausgangssignale des Magnetsensors 100 können einer elektronischen Steuereinheit (ECU; ECU = Electronic Control Unit) eines Fahrzeugs zugeführt werden.
Ein unterschiedlicher Aufbau für eine magnetische inkrementelle Geschwindigkeits-/Positionserfassung ist in 1b gezeigt. Bei diesem Beispiel wird ein Magnetsensor 150 verwendet, um eine Position und/oder Geschwindigkeit eines drehbar beweglichen Magnetcodiererrads (magnetischen Polrads) 160 zu detektieren, das abwechselnde Magnetpole in Umfangsrichtung aufweist. Der Magnetsensor 150 umfasst ein erstes und ein zweites Magnetsensorelement 154-1, 154-2, um Variationen des Magnetfeldes zu erfassen, die auf das rotierende Codiererrad 160 zurückgehen. Wiederum sind Beispiele von Magnetsensorelementen Hall-Sensor- oder magnetoresistive Sensor-Elemente. Eine optionale Signalverarbeitungsschaltungsanordnung 156 kann ferner die durch die Magnetsensorelemente 154-1, 154-2 bereitgestellten Signale weiterverarbeiten. Aufgrund des unterschiedlichen Aufbaus der Magnetsensorelemente 154-1, 154-2 kann auch eine Rotationsrichtung des Codiererrads 160 detektiert werden. Ausgangssignale des Magnetsensors 150 können zum Beispiel einer elektronischen Steuereinheit (ECU) eines Fahrzeugs zugeführt werden.
Die magnetischen Erfassungsaufbauten von 1 können in Fahrzeuganwendungen, einschließlich Winkelerfassungsanwendungen oder Geschwindigkeitserfassungsanwendungen, z. B. Radgeschwindigkeit, Übertragungsgeschwindigkeit, Kurbelwellen- und Nockenwellenerfassung, angewandt werden. Solche Magnetfeldanwendungen verursachen allerdings zusätzliche Kosten und/oder Raumanforderungen auf der Anwendungsseite aufgrund der Notwendigkeit von magnetischen Polrädern oder ferromagnetischen Zahnrädern und Back-Bias-Magneten.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung schlagen daher ein komplett neues Konzept unter Einsatz von Radarsensoren für Winkel- und/oder Geschwindigkeitserfassungsanwendungen vor. Wie der Fachmann, der aus der vorliegenden Offenbarung einen Vorteil zieht, erkennt, kann ein Zahnrad einfacher hergestellt werden im Fall eines Radars, z. B. ein Kunststoffzahnrad oder eine Scheibe mit einem bedruckten Metallmuster, das das Reflexionsvermögen ändert. Bei Anwendungen bezogen auf Getriebekästen oder Übersetzungen, können herkömmliche Zahnräder zusammen mit Radarsensoren für eine Rotationsgeschwindigkeitserfassung verwendet werden. Verglichen mit Magnetsensoren ist es nicht erforderlich, dass diese Zahnräder ferromagnetisch sind oder Back-Bias-Magneten installiert haben.
Fahrzeugradar wird aktuell für Distanzmessungen in einem größeren Skalenbereich d = 1...200 m verwendet. Der Preis pro Radarsystem nimmt deutlich ab und eine Verringerung eines Radarsystems auf die Anforderungen einer sehr kurzen Distanzmessung (z. B. d = 1...5 mm), die für die angezielten Anwendungen benötigt wird, würde eine weitere Kostensenkung aufgrund des reduzierten Leistungsverbrauchs (~d⁴) erlauben. Zusätzlich würde die Änderung der Anwendung von einer linearen Distanzmessung zu einer binären Musterdetektion einen weiter vereinfachten Entwurf des Radarsystems erlauben. Dies zeigt an, dass die Kostenskalierungsfunktion von Radarsystemen für inkrementelle Geschwindigkeits- und Positionssensoren deutlich aggressiver sein sollte als die von Magnetischen. Folglich könnte eine Kostensituation erreicht werden, die eine Auswechselung von Magnetfeldsensoren durch Radarsysteme initiieren kann.
Bezugnehmend auf 2 ist ein grobes Blockdiagramm eines Systems oder einer Maschine 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt.
Die Maschine 200 umfasst ein bewegliches Teil 210, eine Sendeempfängerschaltungsanordnung 220 und eine Bewertungsschaltungsanordnung 230. Die Sendeempfängerschaltungsanordnung 220 umfasst eine Sender- und eine Empfängerschaltungsanordnung 222, 224 sowie zumindest eine Antenne 226. Eine Distanz d zwischen der zumindest einen Antenne 226 und dem beweglichen Teil 210 ist weniger als 5 cm. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Distanz d sogar kleiner sein, z. B. kleiner als 3 cm, kleiner als 1 cm, oder sogar kleiner als 5 mm. Die Distanz d kann als die kürzeste Distanz zwischen einem Oberflächenabschnitt des beweglichen Teils 210, der der Antenne 226 zugewandt ist, und der Antenne 226 verstanden werden. Die Sendeempfängerschaltungsanordnung 220 ist ausgebildet zum Senden eines modulierten oder nichtmodulierten Funksignals s_t in Richtung des beweglichen Teils 210 und zum Empfangen einer Reflexion s_r des Funksignals von dem beweglichen Teil 210. Die Bewertungsschaltungsanordnung 230 ist ausgebildet zum Bestimmen einer Position und/oder einer Geschwindigkeit des beweglichen Teils 210 basierend auf zumindest dem empfangenen Funksignal s_r. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Position und/oder Geschwindigkeit auch basierend auf einer Kombination eines Sendesignals s_t und Empfangs-/reflektierten Signals s_r bestimmt werden.
Die Maschine 200 kann bei einigen Ausführungsbeispielen ein Fahrzeug, z. B. ein Auto, sein. Allerdings erkennt der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, dass die Maschine 200 jegliche Maschine sein kann, die eine Sensorausrüstung für eine Bewegungsdetektion von einem oder mehreren beweglichen Teilen der Maschine verwendet. Das heißt, die Maschine 200 kann auch eine Industriemaschine, eine Haushaltsmaschine oder dergleichen sein.
Gemäß Ausführungsbeispielen nutzt die Sendeempfängerschaltungsanordnung 220 das Radarprinzip. Radar ist ein Objektdetektionssystem, das Funkwellen verwendet, um Eigenschaften von Objekten zu bestimmen. Die Senderschaltungsanordnung 224 sendet Funkwellen oder Mikrowellen, die von dem beweglichen Teil 210 in ihrem Pfad reflektieren. Die Empfängerschaltungsanordnung 222, die mit der Senderschaltungsanordnung 224 monolithisch integriert ist, empfängt und verarbeitet diese reflektierten Wellen, um Eigenschaften des beweglichen Teils 210 zu bestimmen. Die Sendeempfängerschaltungsanordnung 220 kann weitere analoge und/oder digitale Hardwarekomponenten umfassen, z. B. Leistungsversorgungsschaltungsanordnung, elektronische Oszillatorschaltungsanordnung, Modulatorschaltungsanordnung, Verstärkerschaltungsanordnung und/oder Impedanzanpassungsschaltungsanordnung.
Die Sendeempfängerschaltungsanordnung 220 kann eine monolithisch integrierte Schaltung (IC) sein, die in einem einzelnen Halbleitergehäuse (package) oder -chip implementiert ist. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die zumindest eine Antenne 226 und/oder Bewertungsschaltungsanordnung 230 auch eine Struktur sein, die mit der Sendeempfängerschaltungsanordnung 220 monolithisch integriert ist. Insbesondere für hohe Radiofrequenzen des Funksignals s_t kann eine monolithische Integration der Antenne 226 eine erwünschte Option sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Sendeempfängerschaltungsanordnung 220 ausgebildet sein, um das Funksignal s_t mit einer Radiofrequenz von zumindest 20 GHz zu erzeugen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die Sendeempfängerschaltungsanordnung 220 ausgebildet sein, um das Funksignal s_t mit einer Radiofrequenz von zumindest 60 GHz zu erzeugen. Abhängig von der Anwendung und/oder den Umgebungen, können auch höhere Frequenzen verwendet werden, z. B. eine Radiofrequenz höher als 100 GHz oder sogar höher als 200 GHz.
Eine Radarsensor-IC gemäß Ausführungsbeispielen kann in einem 2-Stift-Gehäuse verpackt (packaged) sein, das mit herkömmlichen Magnetsensorgehäusen kompatibel sein kann. Dies kann zu einer Transparenz für sich nachgelagert befindliche Signalverarbeitungseinheiten, z. B. elektronische Steuereinheiten (ECUs) in Bezug auf die eingesetzte Sensortechnologie führen. Das heißt, eine ECU würde nicht erkennen, ob sie das Signal von einem Magnetsensor oder stattdessen von einem Radarsensor empfängt. Somit kann bei einigen Ausführungsbeispielen die Bewertungsschaltungsanordnung 230 ausgebildet sein, um die Position und/oder die Geschwindigkeit an eine ECU eines Fahrzeugs zur weiteren Verarbeitung weiterzuleiten.
Aufgrund der relativ kleinen Distanz d zwischen der zumindest einen Antenne 226 und dem beweglichen Teil 210, kann die Sendeempfängerschaltungsanordnung 220 für eine kleine elektrische Leistung ausgebildet sein. Zum Beispiel kann die Sendeempfängerschaltungsanordnung 220 ausgebildet sein zum Senden des Funksignals s_t mit einer elektrischen Leistung von weniger als 100 μW. Abhängig von der Distanz d kann die elektrische Leistung des Signals s_t sogar geringer sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann die elektrische Leistung des Signals s_t weniger sein als 50 μW oder sogar weniger als 10 μW.
Somit stellen einige Ausführungsbeispiele auch eine integrierte Sensorschaltung bereit, die eine Sendeempfängerschaltungsanordnung umfasst, die ausgebildet ist zum Senden eines Funksignals mit einer elektrischen Leistung von weniger als 100 μW (weniger als 50 μW oder sogar weniger als 10 μW) in Richtung eines beweglichen Objekts und zum Empfangen einer Reflexion des Funksignals von dem beweglichen Objekt, und eine Bewertungsschaltungsanordnung, die ausgebildet ist zum Bestimmen einer Position und/oder einer Geschwindigkeit des beweglichen Objekts basierend auf zumindest dem empfangenen Funksignal.
Wie in 2 angezeigt, können das bewegliche Teil 210 und die Sendeempfängerschaltungsanordnung 220 der Maschine in einem gemeinsamen abgeschirmten Gehäuse (housing) 240 angeordnet sein, um die Bauelemente gegen die Außenwelt besser zu isolieren. Somit kann eine schädliche elektromagnetische Störung an/von den Signalen s_t und/oder s_r reduziert oder sogar komplett eliminiert werden. Von herkömmlichen Fahrzeugradarsystemen für eine Distanzmessung ist bekannt, dass sie zum Beispiel eine Radiofrequenz von 77 GHz verwenden. Bei Ausführungsbeispielen, wo die Sendeempfängerschaltungsanordnung 220 auch die gleiche Radiofrequenz einsetzt, kann das abgeschirmte Gehäuse 240, das sowohl das bewegliche Teil 210 als auch die Sendeempfängerschaltungsanordnung 220 der Maschine abdeckt, nützlich sein, um eine Störung an/von solchen herkömmlichen Fahrzeug-Entfernungsmessungssystemen zu reduzieren.
Bei einigen Ausführungsbeispielen bleibt die Distanz d zwischen der zumindest einen Antenne 226 und einer Bewegungsachse des beweglichen Teils 210 im Wesentlichen unverändert. Während eine Position der Sendeempfängerschaltungsanordnung 220 und/oder der zumindest einen Antenne 226 fest sein kann, kann das bewegliche Teil 210 für eine lineare (z. B. laterale) oder Rotationsbewegung relativ zu der Antenne 226 der Sendeempfängerschaltungsanordnung 220 ausgebildet sein. Unter Berücksichtigung des Beispiels von 2 kann sich das bewegliche Teil 210 zum Beispiel lateral entlang einer x-Achse 251 bewegen oder um eine y-Achse 252 rotieren. Es ist zu beachten, dass der Block 210 nur ein Platzhalter für eine Vielzahl von beweglichen Teilen mit unterschiedlichen möglichen Geometrien ist.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das bewegliche Teil 210 ein drehbar bewegliches Objekt sein, z. B. ein Rad, eine Scheibe, eine Welle (z. B. Kurbelwelle oder Nockenwelle). In diesem Fall kann die Bewertungsschaltungsanordnung 230 ausgebildet sein zum Bestimmen einer Rotationsposition und/oder einer Rotationsgeschwindigkeit des beweglichen Teils 210 basierend auf zumindest dem empfangenen Funksignal s_r. Zum Beispiel kann die Bewertungsschaltungsanordnung 230 ausgebildet sein zum Bestimmen der Position und/oder der Geschwindigkeit des beweglichen Teils 210 basierend auf einer Variation der Leistung oder Amplitude des reflektierten Signals s_r. Zusätzlich oder alternativ kann eine Kombination von beiden Signalen s_t und s_r verwendet werden. Zum Beispiel kann die Bewertungsschaltungsanordnung 230 ausgebildet sein zum Bestimmen der Position und/oder der Geschwindigkeit des beweglichen Teils 210 basierend auf einer Phasendifferenz zwischen dem gesendeten und reflektierten Funksignal s_t und s_r. Im letzteren Fall kann eine optionale Modulation des Sendesignals hilfreich sein.
Bei einigen Ausführungsbeispielen zum Beispiel bezogen auf die Geschwindigkeitserfassung, kann das bewegliche Teil 210 einen rotationsmäßig symmetrischen Querschnitt in einer Ebene perpendikulär zu der Rotationsachse 252 des beweglichen Teils umfassen. Bei dem Beispiel von 2 wäre diese Ebene die x-z-Ebene. Bei anderen Ausführungsbeispielen, z. B. bezogen auf die Winkelerfassung, kann das bewegliche Teil 210 einen rotationsmäßig asymmetrischen Querschnitt in einer Ebene (z. B. x-z-Ebene) perpendikulär zu der Rotationsachse 252 des beweglichen Teils aufweisen. Eine Differenz zwischen einem kleinsten und größten Durchmesser kann für beides, rotationsmäßig symmetrischen oder rotationsmäßig asymmetrischen Querschnitt, von Bedeutung sein. Das heißt, ein Verhältnis zwischen einem kleinsten und einem größten Durchmesser des beweglichen Teils in der Ebene kann kleiner als 0,9 sein.
Nachdem einige allgemeine Aspekte der vorliegenden Offenbarung erörtert wurden, werden nun einige spezifischere Beispiele betrachtet.
3 zeigt eine Sendeempfängerschaltungsanordnung 320 mit einer Sendeantenne 326-1 und eine Empfangsantenne 326-2 in unmittelbarer Nähe (kleiner als 5 cm oder bei einigen Ausführungsbeispielen sogar kleiner als 1 cm) zu einem Codiererrad oder -scheibe 310. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann es auch möglich sein, nur eine einzelne Antenne zusammen mit einem Duplexer zu verwenden, um Sende- und Empfangspfad zu trennen. Das Codiererrad 310 weist einen rotationsmäßig symmetrischen Querschnitt in der x-z-Ebene perpendikulär zu der Rotationsachse (y-Achse) des beweglichen Teils auf. Hier sind die Antennen 326-1, 326-2 radial außenliegend von dem Codiererrad 310 positioniert, derart, dass das Funksignal s_t durch eine äußere ringförmige Mantelfläche des beweglichen Teils 310 reflektiert wird, die sich parallel zu der Rotationsachse des beweglichen Teils erstreckt.
Die äußere ringförmige Mantelfläche des beweglichen Teils umfasst in Umfangsrichtung benachbarte Oberflächenabschnitte 312-1, 312-2, 312-3, 312-4, die für ein abwechselndes elektromagnetisches Reflexionsvermögen für das von der Sendeempfängerschaltungsanordnung 320 emittierte Funksignal ausgebildet sind. Ein erstes elektromagnetisches Reflexionsvermögen für das Funksignal des ersten Oberflächenabschnitts 312-1 unterscheidet sich von einem zweiten elektromagnetischen Reflexionsvermögen für das Funksignal des benachbarten zweiten Oberflächenabschnitts 312-2. Dies kann zum Beispiel durch ein Verwenden unterschiedlicher Oberflächenmaterialien für die benachbarten Oberflächenabschnitte erfolgen. Zum Beispiel kann das erste elektromagnetische Reflexionsvermögen durch eine Metallisierung erhalten werden, während das zweite elektromagnetische Reflexionsvermögen ohne eine Metallisierung erhalten werden kann. Die unterschiedlichen elektromagnetischen Reflexionsgrade verursachen oder erzeugen jeweilige unterschiedliche Amplituden des empfangenen Funksignals. Ein elektromagnetisches Reflexionsvermögen für das Funksignal eines dritten Oberflächenabschnitts 312-3 benachbart zu dem zweiten Oberflächenabschnitt 312-2 kann dem ersten elektromagnetischen Reflexionsvermögen des ersten Oberflächenabschnitts 312-1 entsprechen. Ein elektromagnetisches Reflexionsvermögen für das Funksignal eines vierten Oberflächenabschnitts 312-4 benachbart zu dem dritten Oberflächenabschnitt 312-3 kann dem zweiten elektromagnetischen Reflexionsvermögen des zweiten Oberflächenabschnitts 312-2 entsprechen usw. Auf diese Weise kann ein periodisch oszillierendes Ausgangssignal 323 mit hohen und niedrigen Werten nach Rotation des Rads 310 erhalten werden. Ein hoher Ausgangssignalwert kann einem Oberflächenabschnitt 312 mit einem hohen elektromagnetischen Reflexionsvermögen entsprechen, während ein niedriger Ausgangssignalwert zum Beispiel einem Oberflächenabschnitt 312 mit einem geringen elektromagnetischen Reflexionsvermögen entsprechen kann. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das erste elektromagnetische Reflexionsvermögen sich im Wesentlichen oder deutlich von dem zweiten elektromagnetischen Reflexionsvermögen unterscheiden, zum Beispiel um zumindest 5% des ersten oder des zweiten elektromagnetischen Reflexionsvermögen. Das heißt, ein Verhältnis zwischen dem ersten elektromagnetischen Reflexionsvermögen und dem zweiten elektromagnetischen Reflexionsvermögen kann kleiner als 0,95 (oder größer als 1,05) sein. Für deutlichere Amplitudenoszillationen des Empfangssignals s_r und/oder des Ausgangssignals 323 kann das Verhältnis zwischen dem ersten elektromagnetischen Reflexionsvermögen und dem zweiten elektromagnetischen Reflexionsvermögen zum Beispiel kleiner als 0,5 (oder größer als 1,5) sein.
Bei dem Beispiel von 3 kann die Radar-IC 320 die Amplitudenmodulation/-variation der Leistung des Empfangssignals s_r messen, das durch das strukturierte Zielrad 310 reflektiert wird. Die Amplitudenvariation wird durch die Änderung des Reflexionsvermögens zwischen den benachbarten Oberflächenabschnitten 312-1, 312-2, 312-3, 312-4 verursacht. Das abwechselnde Reflexionsvermögen kann zum Beispiel durch ein Metallplattieren auf einem Kunststoffrad verursacht sein. Der Fachmann, der einen Vorteil aus der vorliegenden Offenbarung zieht, erkennt, dass verschiedene andere Optionen für ein abwechselndes Reflexionsvermögen möglich sind.
4 stellt weitere Ausführungsbeispiele dar, wobei benachbarte Oberflächenabschnitte von beweglichen Teilen ausgebildet sind zum Verursachen oder Erzeugen unterschiedlicher Amplituden des empfangenen Funksignals.
4a zeigt eine ringförmige Fläche eines beweglichen Teils 410, z. B. eines Rings, einer Scheibe oder einer Welle. Ähnlich zu dem Ausführungsbeispiel von 3 umfasst die ringförmige Fläche des beweglichen Teils benachbarte Oberflächenabschnitte 412-1, 412-2, 412-3, 412-4, die in Umfangsrichtung angeordnet sind, und die ausgebildet sind für ein abwechselndes elektromagnetisches Reflexionsvermögen für ein von der Sendeempfängerschaltungsanordnung 420 emittiertes Funksignal. Bei dem Beispiel von 4 ist die Sendeempfängerschaltungsanordnung 420, die Antennen 426 umfasst, vor der ringförmigen Fläche des beweglichen Teils angeordnet. Basierend auf dem x-, y-, z-Koordinatensystem von 3 wird das Funksignal s_t in y-Richtung von der Sendeempfängerschaltungsanordnung 420 zu der ringförmigen Fläche übertragen. Gleichzeitig erstreckt sich auch die Rotationsachse des beweglichen Teils entlang der y-Richtung. Allerdings kann es einen radialen Versatz zwischen der Rotationsachse und der Position der Sendeempfängerschaltungsanordnung 420 geben. Somit kann auch eine Scheibe 410 anstelle eines Rads verwendet werden und die IC 420 mit den Antennen 426 kann vor der Scheibe platziert werden.
4b zeigt eine ringförmige Fläche oder einen Querschnitt eines beweglichen Teils 410', z. B. eines Zahn- oder Getrieberads. Das bewegliche Teil 410' umfasst eine Mehrzahl von Zähnen 412'-1, die durch Abstände 412'-2 getrennt sind, entlang seines Umfangs. Das Getrieberad 410' weist einen rotationsmäßig symmetrischen Querschnitt in der x-z-Ebene perpendikulär zu der Rotationsachse (y-Achse) des beweglichen Teils auf. Die Antennen 426 sind radial außenliegend von dem Getrieberad 410' positioniert, derart, dass das Funksignal s_t durch eine äußere Mantelfläche des Getrieberads 410' reflektiert wird, die sich parallel zu der Rotationsachse des beweglichen Teils erstreckt. Der Zahn 412'-1 und die Abstände 412'-2 der Mantelfläche des Getrieberads stellen benachbarte Oberflächenabschnitte in Umfangsrichtung bereit, die in abwechselnden Distanzen von der Rotationsachse des Rads angeordnet sind. Dies führt auch zu abwechselnden (kürzesten) Distanzen zwischen den jeweiligen benachbarten Oberflächenabschnitten 412'-1, 412'-2 und den Antennen 426 der Sendeempfängerschaltungsanordnung 420. Das heißt, eine kürzeste Distanz (erste Distanz) zwischen einem ersten Oberflächenabschnitt 412'-1 des beweglichen Teils 410' und einer Antenne 426 der Sendeempfängerschaltungsanordnung 420 kann sich von einer kürzesten Distanz (zweiten Distanz) zwischen einem benachbarten zweiten Oberflächenabschnitt 412'-2 des beweglichen Teils und der Antenne 426 der Sendeempfängerschaltungsanordnung 420 unterscheiden. Der Fachmann erkennt, dass die erste und zweite Distanz sich auf Distanzen beziehen, wenn ein Zahn 412'-1 oder ein Abstand 412'-2 in 4b der einen oder den mehreren Antennen 426 jeweils direkt zugewandt ist. Bei der beispielhaften Darstellung von 4a ist ein Zahn der einen oder der mehreren Antennen 426 zugewandt.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann sich die erste Distanz von der zweiten Distanz um mehr als 5% der ersten oder der zweiten Distanz unterscheiden. Das heißt, ein Verhältnis zwischen der ersten Distanz und der zweiten Distanz kann kleiner sein als 0,95 (oder größer als 1,05). Für deutlichere Amplitudenoszillationen des Empfangssignals s_r kann das Verhältnis zwischen der ersten Distanz und der zweiten Distanz zum Beispiel kleiner als 0,5 (oder größer als 1,5) sein. Es ist zu beachten, dass die benachbarten, radial versetzten Oberflächenabschnitte 412'-1 und 412'-2 des beweglichen Teils 410' das gleiche elektromagnetische Reflexionsvermögen aufweisen können. Optional können sie aber von unterschiedlichem elektromagnetischem Reflexionsvermögen für ein weiteres Verbessern der Variation des reflektierten Signals sein.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann somit ein Zahnrad anstelle eines mit Metall bedruckten Rads verwendet werden und die Modulation tritt aufgrund der Änderungen der Distanz anstelle der Änderung des Materialreflexionsvermögens auf.
Ausführungsbeispiele können auf unterschiedliche Weise kombiniert werden. Zum Beispiel kann an Antennen-Array mit räumlicher Distanz verwendet werden, um die Rotationsrichtung zusätzlich zu der Geschwindigkeit durch eine Bewertung einer Phasenverschiebung zwischen den Empfangssignalen von benachbarten Antennen zu detektieren. Somit kann eine Sendeempfängerschaltung gemäß Ausführungsbeispielen ein Antennen-Array umfassen. Die Bewertungsschaltung kann ferner ausgebildet sein zum Bestimmen einer Rotationsrichtung des beweglichen Teils basierend auf einer Phasenverschiebung zwischen Empfangssignalen von unterschiedlichen Antennenelementen des Antennen-Arrays. Während die Phasenverschiebung ein bestimmtes Vorzeichen für eine Rotation im Uhrzeigersinn aufweisen kann, kann die Phasenverschiebung im Fall einer Rotation gegen den Uhrzeigersinn ein entgegengesetztes Vorzeichen aufweisen. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Antennen-Array zum Beispiel gemultiplext sein, wobei jede Antenne zum Senden und Empfangen verwendet werden kann. Bei einigen Ausführungsbeispielen können Antennen in das Gehäuse oder auf dem Chip integriert sein. In letzterem Fall kann es vorteilhaft sein, zu Frequenzen von 200 GHz oder mehr zu gehen, um die Antennenstrukturgröße zu reduzieren. Die Fähigkeit, modulierte Daten auf einem 200-GHz-Träger zu empfangen (das Ergebnis des oben beschriebenen Aufbaus ist das gleiche) ist mit den heutigen CMOS-Kommunikation-ICs bereits gegeben.
Der Fachmann, der aus der vorliegenden Offenbarung einen Vorteil zieht, erkennt, dass auch komplexere Radarprinzipien als das Bewerten der Amplitude/Leistung einer empfangenen reflektierten Radarwelle verwendet werden können. Zum Beispiel kann die Distanz zu dem reflektierten Objekt bewertet werden, was eine der klassischen Radarmessungen eines Impulsradars oder eines frequenzmodulierten, ununterbrochen sendenden Radars (FMCW-Radar; FMCW = Frequency Modulated Continuous Wave) ist. Für die Messung an einem Zahnrad kann auch ein Kontinuierliche-Welle-Radar (CW-Radar; CW = Continuous Wave) mit einer Bewertung des Doppler-Effekts verwendet werden, der ein Geschwindigkeitssignal liefern würde, weil an der Flanke eines sich nähernden Zahns, die Oberfläche des Ziels sich in Richtung des Radarsensors bewegt (positiver Geschwindigkeitsimpuls) und, an der Flanke eines sich nährenden Abstands, die Oberfläche des Ziels sich von dem Sensor weg bewegt und einen negativen Geschwindigkeitsimpuls liefert. Somit gibt es verschiedene Alternativen, die unterschiedliche Radarprinzipien nutzen.
7 stellt ein Beispiel eines reflektierten Signals s_r bezogen auf Ausführungsbeispiele zur Geschwindigkeitserfassung dar.
Der obere Signalverlauf 710 kann zum Beispiel durch ein Abwärtswandeln eines empfangenen Radarsignals erhalten werden, das durch ein sich bewegendes (z. B. rotierendes) bewegliches Teil mit benachbarten Oberflächenabschnitten von unterschiedlichem Reflexionsvermögen reflektiert worden ist. Die Signalabwärtswandlung von dem RF-Bereich, die in einer Radar-IC durchgeführt werden kann, kann zu einem potentiell verrauschten Analog-Digital-Zwischenfrequenz- (IF-; IF = Intermediate Frequency = Zwischenfrequenz) oder Basisband-Radarsignal 712 mit variierender Amplitude und/oder Phase führen. Das Radarsignal 712 kann optional für eine Rauschunterdrückung oder -reduzierung gefiltert werden. Bei dem dargestellten Beispiel können Radarsignalabschnitte mit höherer Amplitude Abschnitten des beweglichen Teils mit höherem Reflexionsvermögen entsprechen, während Signalabschnitte mit niedrigerer Amplitude Abschnitten des beweglichen Teils mit geringerem Reflexionsvermögen entsprechen können.
Der Signalverlauf 720 in dem unteren Abschnitt von 7 stellt ein Beispiel eines Radarsensorausgangssignals 722 dar. Immer wenn die Amplitude des Radars 712 eine vordefinierte Signalschwelle thres [thres = threshold = Schwelle] überschreitet, kann zum Beispiel ein Ausgangssignalimpuls 722 erzeugt und in Richtung einer ECU gesendet werden. Bei dem dargestellten Beispiel werden somit die ansteigende Signalflanke und eine vordefinierte Signalschwelle verwendet, um einen Ausgangssignalimpuls zu erzeugen, was zu einem binären Sensorausgangssignal mit den Pegeln „high” (hoch) und „low” (niedrig) führt. Der Fachmann, der aus der vorliegenden Offenbarung einen Vorteil zieht, erkennt, dass auch andere Verfahren zum Erzeugen von Sensorausgangssignalen möglich sind. Zum Beispiel können auch abfallende Signalflanken und/oder Nullübergänge des Signals 712 als Auslöser für Ausgangssignalimpulse verwendet werden.
Bei noch weiteren Ausführungsbeispielen kann der Signalverlauf 710 auch Phasendifferenzen zwischen einem Referenzsignal und einem empfangenen Radarsignal repräsentieren. Unterschiedliche Phasendifferenzen können unterschiedliche Laufzeiten eines Radarsignals anzeigen und somit unterschiedliche Abschnitte eines sich bewegenden (z. B. rotierenden) beweglichen Teils. Bei solchen Beispielen kann das Sensorausgangssignal 722 ferner erzeugt oder ausgelöst werden basierend auf ermittelnden/extrahierenden Signalflanken und/oder Schwellenwerten und/oder Nullübergängen des Phasendifferenzsignals.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann ein Schalten von Schwellenwerten zum Auslösen von Sensorausgangssignalimpulsen auch adaptiv sein. Zum Beispiel können Schwellenwerte an unterschiedliche Materialen und/oder Formen des beweglichen Objekts/Teils anpassbar sein. Bei einigen Implementierungen kann das Schalten des Schwellenwerts/der Schwellenwerte über einen Lernalgorithmus angepasst werden und somit zum Beispiel eine (Selbst-)Kalibrierung und/oder Hysteresekonzepte bereitstellen. Es kann unterschiedliche Hysteresekonzepte geben, die in einer Radarsensor-IC implementiert sind. Eine Form der Hysterese für eine Unterdrückung eines unerwünschten Schaltens, das durch ein Rauschen in dem Signal verursacht ist, kann als versteckte Hysterese bezeichnet werden. Das bedeutet, dass man eine Hysterese von außerhalb nicht beobachten kann. Wenn der Wert der Schaltschwelle/-pegel sich nicht ändert, schaltet der Sensorausgang immer auf dem gleichen Pegel. Aber innerhalb einer IC kann es zwei verschiedene Pegel nahe über oder unten dem Schaltpegel geben, die verwendet werden können, um den Ausgang zu aktivieren (arm). Anders ausgedrückt, wenn der Wert des empfangenen Radarsignals den unteren dieser Hysteresepegel kreuzt, kann der Ausgang in der Lage sein, zu schalten, wenn das Radarsignal den Schaltpegel kreuzt. Nach diesem Schaltereignis kann der Ausgang deaktiviert werden, bis der Wert des Radarsignals einen von den zwei Hysteresepegeln kreuzt. Wenn er den oberen Hysteresepegel kreuzt, kann der Ausgang wieder aktiviert werden und kann schalten, wenn das Radarsignal den Schaltpegel kreuzt. Andererseits, wenn das Radarsignal den oberen Hysteresepegel nicht erreicht, aber der untere Hysteresepegel nach einem Schaltereignis wieder gekreuzt wird, dann kann es dem Ausgang erlaubt sein, zu schalten, so dass kein Zahn verloren geht.
Bei Geschwindigkeitserfassungsanwendungen kann das Auftreten von Ausgangssignalimpulsen 722 (z. B. Signalflanken) synchron mit der Bewegung des beweglichen Objekts/Teils sein, z. B. können Signalflanken des Ausgangssignals synchron mit dem Auftreten von Strukturen des Objekts sein, z. B. reflektierenden Strukturen (z. B. Zähnen oder spezifischen Radarreflexionsstrukturen, die auf dem Objekt befestigt sind). Anders ausgedrückt, eine Signalflanke entspricht einer spezifischen Struktur, z. B. dem Anfang eines Zahns etc. Somit kann eine Anzahl von Ausgangssignalimpulsen innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls zum Bewerten der Geschwindigkeit des beweglichen Teils verwendet werden.
Andere Ausführungsbeispiele können zusätzlich oder alternativ eine Analyse von in einem empfangenen/reflektierten Radarsignal vorhandenen Frequenzkomponenten einsetzen. Ein Analysieren des Frequenzspektrums, z. B. einer spektralen Ausbreitung, kann auch Information über die Geschwindigkeit des beweglichen Teils liefern.
Bei einigen Ausführungsbeispielen kann das Analysieren des Radarsignals zum Bestimmen einer Rotationsgeschwindigkeitsinformation in dem Radarsensor, z. B. auf dem gleichen Chip, durchgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann anstelle eines Bereitstellens von Ausgangsignalimpulsen mit Flanken synchron zu Ausgangssignalflanken ein Absolutwert der an dem Radarsensor bestimmten Geschwindigkeit an eine Steuereinheit, z. B. unter Verwendung von digitalen oder analogen Kommunikationsschnittstellen, kommuniziert werden.
Nachdem mehrere Ausführungsbeispiele zur Geschwindigkeitserfassung beschrieben worden sind, werden nun einige Beispiele bezogen auf ein Messen der Position oder des Rotationswinkels beschrieben. Eine Winkelerfassung kann bei Ausführungsbeispielen eine eindeutige Erfassung des Rotationswinkels eines drehbaren Objekts umfassen, auch als Absolutwinkelerfassung bezeichnet. Eine bei Ausführungsbeispielen hierin bereitgestellte Absolutwinkelerfassung ist fähig zum Bestimmen des einmaligen Rotationswinkels dieses Objekts, z. B. eines Winkels zwischen 0 und 360°, von der für eine spezifische Rotationsposition genommenen Messung. Zusätzlich können Absolutwinkelsensoren fähig sein zum Bereitstellen einer kontinuierlichen Winkelinformation. Im Gegensatz zu Inkrementalsensoren ist es nicht erforderlich, dass Absolutwinkelsensoren auf vorherige erfasste oder gespeicherte historische Information angewiesen sind, z. B. vorherige Winkelinkrementzählungen in Bezug auf eine Referenzanzeige, um die Information zur absoluten Rotationsposition bereitzustellen. Wenn ein Absolutwinkelsensor eingeschaltet wird, ist er somit bei einigen Ausführungsbeispielen fähig zum Berichten seiner Rotationsposition ohne die Notwendigkeit für jegliche weitere historische Winkelinformation. Gemäß einigen Ausführungsbeispielen kann dies erreicht werden durch ein Bereitstellen einer Maschine mit einem drehbar beweglichen Teil mit einem rotationsmäßig asymmetrischen Querschnitt in einer Ebene perpendikulär zu der Rotationsachse des beweglichen Teils. Bei einigen Ausführungsbeispielen kann es eine erhebliche Rotationsasymmetrie geben. Somit kann ein Verhältnis zwischen einem kleinsten und einem größten Durchmesser des beweglichen Teils in der Ebene kleiner als 0,9 oder sogar kleiner als 0,5 sein. Die Sendeempfängerschaltungsanordnung ist ausgebildet zum Senden eines Funksignals in Richtung des beweglichen Teils und zum Empfangen einer Reflexion des Funksignals von dem beweglichen Teil. Die Bewertungsschaltungsanordnung ist ausgebildet zum Bestimmen einer Rotationsposition und/oder einer Rotationsgeschwindigkeit des beweglichen Teils basierend auf zumindest dem empfangenen Funksignal, das von dem rotationsmäßig asymmetrischen beweglichen Teil reflektiert wird.
5a zeigt einen Aufbau 500, der eine Sendeempfängerschaltungsanordnung 520 mit einer Sendeantenne 526-1 und einer Empfangsantenne 526-2 in unmittelbarer Nähe (kleiner als 5 cm oder bei einigen Ausführungsbeispielen sogar kleiner als 1 cm) zu einem beweglichen Teil 510 mit einem asymmetrischen Querschnitt in einer Ebene perpendikulär zu der Rotationsachse 552 des beweglichen Teils zeigt. Zum Beispiel kann das gemessene Ziel 510 eine asymmetrische Welle (z. B. Nockenwelle oder Kurbelwelle) sein. Bei dem dargestellten Beispiel ist der Querschnitt des beweglichen Teils elliptisch. Allerdings sind auch andere rotationsmäßig asymmetrische Querschnitte möglich. Hier sind die Antennen 526-1, 526-2 radial außenliegend von dem beweglichen Teil 510 positioniert, derart, dass das Funksignal s_t durch eine äußere Mantelfläche des beweglichen Teils 510, die sich parallel zu der Rotationsachse des beweglichen Teils erstreckt, reflektiert wird.
Wie in dem Beispiel von 5a angezeigt, ist die Distanz d zwischen den Antennen 526-1 und 526-2 und der Mantelfläche abhängig von einem Rotationswinkel α des beweglichen Objekts 510. In einer Position, wo die große Halbachse des elliptischen beweglichen Objekts 510 parallel zu der z-Richtung ist (α = 0), entspricht die Distanz d der kürzesten Distanz zwischen den Antennen 526-1 und 526-2 und der Mantelfläche des beweglichen Objekts 510. In dieser Position detektiert die Sendeempfängerschaltungsanordnung 520 die größte Amplitude des reflektierten Signals. M einer Position, wo die große Halbachse des elliptischen beweglichen Objekts 510 parallel zu der x-Richtung ist (α = π/2), entspricht die Distanz d der größten Distanz zwischen den Antennen 526-1 und 526-2 und der Mantelfläche des beweglichen Objekts 510. M dieser Position detektiert die Sendeempfängerschaltungsanordnung 520 die kleinste Amplitude des reflektierten Signals. In einer weiteren Position, wo die große Halbachse des elliptischen beweglichen Objekts 510 antiparallel zu der z-Richtung ist (α = π), entspricht die Distanz d wieder der größten Distanz zwischen den Antennen 526-1 und 526-2 und der Mantelfläche des beweglichen Objekts 510. In dieser Position detektiert die Sendeempfängerschaltungsanordnung 520 wieder die größte Amplitude des reflektierten Signals etc. Somit ist es möglich, 180° eindeutige Winkelinformation basierend auf der Amplitude oder der Leistung des reflektierten Signals zu detektieren. Alternativ oder zusätzlich ist es auch möglich, eine Frequenz der Amplitudenvariationen des oszillierenden reflektierten Signals zu detektieren. Diese Frequenz zeigt eine Rotationsgeschwindigkeit ω des beweglichen Objekts 510 an. Je höher die Frequenz, desto höher ist die Rotationsgeschwindigkeit ω.
5b stellt ein Beispiel dar, das zusätzlich oder alternativ den Doppler-Effekt für seine Messungen verwendet.
In einer Position, wo die große Halbachse des elliptischen beweglichen Objekts 510 parallel zu der z-Richtung ist (α = 0), entspricht die Distanz d der kürzesten Distanz zwischen den Antennen 526 und der Mantelfläche des beweglichen Objekts 510. Ferner ist eine Rotationsgeschwindigkeitskomponente in z-Richtung 0. Somit gibt es in dieser Position kein Dopplerverschobenes Empfangssignal. In einer nachfolgenden Position, wo die kleine Halbachse des elliptischen beweglichen Objekts 510 parallel zu der z-Richtung ist (α = π/4), ist die Rotationsgeschwindigkeitskomponente in z-Richtung maximal. Somit gibt es in dieser Position ein maximales Doppler-verschobenes Empfangssignal. Je höher der Absolutwert der maximalen Doppler-Frequenz, desto höher ist die Rotationsgeschwindigkeit ω des beweglichen Objekts 510. In einer nachfolgenden Position, wo die große Halbachse des elliptischen beweglichen Objekts 510 parallel zu der x-Richtung ist (α = π/2), entspricht die Distanz d der größten Distanz zwischen den Antennen 526 und der Mantelfläche. In dieser Position ist die Rotationsgeschwindigkeitskomponente in z-Richtung wieder 0. Somit gibt es in dieser Position kein Doppler-verschobenes Empfangssignal. In einer nachfolgenden Position, wo die kleine Halbachse des elliptischen beweglichen Objekts 510 parallel zu der x-Richtung ist (α = 3/4π), ist der Absolutwert der Rotationsgeschwindigkeitskomponente in z-Richtung wieder maximal, allerdings mit einem unterschiedlichen Vorzeichen. Somit gibt es in dieser Position ein maximales Doppler-Frequenz-verschobenes (mit unterschiedlichem Vorzeichen) Empfangssignal.
Wie aus dem in 5c gezeigten Beispiel ersichtlich, kann die Form des rotierenden Ziels auch asymmetrisch sein wie die in der Zeichnung. Verglichen mit den Beispielen von 5a, b, ist die Rotationsasymmetrie in dem Beispiel von 5c eindeutig. Das bedeutet, dass es für das bewegliche Objekt 510' möglicherweise keine Symmetrieachse gibt. In diesem Fall kann die Distanz d direkt in einen eindeutigen 360°-Rotationswinkel α umgewandelt werden. Ferner ist das Geschwindigkeitssignal direkt proportional zu der Rotationsgeschwindigkeit ω und sein Vorzeichen zeigt die Rotationsrichtung an.
Wie in 5c angezeigt, kann der Radarsensor auch ein Array von Antennen 526 verwenden, um eine gerichtete Antennencharakteristik zu bilden. Ferner kann er unterschiedliche Antennencharakteristika verwenden, z. B. –10°, 0° und +10°, um unterschiedliche Punkte auf dem Ziel 510' gleichzeitig zu beobachten, was es zum Beispiel erlauben würde, die Geschwindigkeits- und Positionsmessung kontinuierlich am Laufen zu halten, wenn eine Diskontinuität 514 des Ziels 510' in dem Fokus von einer der Fokusrichtungen auftritt.
Es versteht sich, dass aufgrund des geometrischen Formens (Rotationsasymmetrie) der beweglichen Teile, die dargestellten Beispiele bezogen auf ein Messen der Position und des Rotationswinkels Winkel kontinuierlich und/oder absolut messen können.
Der Fachmann, der aus der vorliegenden Offenbarung einen Vorteil zieht, erkennt, dass ein Radarsensor gemäß Ausführungsbeispielen zusätzlich oder alternativ eine Distanz oder Geschwindigkeit zu einem sich linear bewegenden Objekt, z. B. der Bodenoberfläche des Kolbens in einem Verbrennungsmotor, messen kann. Das heißt, Ausführungsbeispiele sind nicht nur auf die Detektion einer Rotationsbewegung beschränkt, sondern auch auf die Detektion einer linearen Bewegung von beweglichen Teilen.
Zusammenfassend implementieren Ausführungsbeispiele Verfahren für eine Positions- und/oder Geschwindigkeitserfassungsalternative zu Magnetsensorkonzepten. Ein grobes Flussdiagramm eines Verfahrens 600 ist in 6 gezeigt.
Das Verfahren 600 umfasst ein (lineares und/oder rotationsmäßiges) Bewegen 610 eines Objekts relativ zu zumindest einer Antenne eines Sendeempfängers, wobei eine Distanz zwischen der Antenne und dem beweglichen Objekt weniger als 5 cm ist (und bleibt). Das Verfahren 600 umfasst auch ein Senden 620 eines Funksignals von dem Sendeempfänger in Richtung des beweglichen Objekts und ein Empfangen 630 einer Reflexion des Funksignals von dem beweglichen Objekt an dem Sendeempfänger. In Schritt 640 werden eine Position und/oder eine Geschwindigkeit des Objekts basierend auf zumindest dem empfangenen Funksignal bestimmt.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Offenbarung können in zahlreichen industriellen Bereichen und insbesondere in der Fahrzeugelektronik eingesetzt werden, wo ein Bedarf besteht, die Rotationsgeschwindigkeit von rotierenden Teilen/Rädern elektrisch zu messen (z. B. ABS-Sensoren, Motormanagement etc.). Ausführungsbeispiele können alternativ oder zusätzlich zu Halbleiterbauelementen verwendet werden, die empfindlich für Magnetfelder (z. B. Hall-Sensoren; GMR-Sensor etc.) sind. Im letzteren Fall ist es erforderlich, zusätzlich zu einem Magnetsensorbauelement kleine Magneten zu verwenden, die an oder nahe dem rotierenden Objekt angebracht sind. Ferner ist es erforderlich, dass der Magnetsensor sehr nahe an dem rotierenden Objekt positioniert ist, da seine Empfindlichkeit mit einer Distanz zu der Magnetfeldquelle sehr schnell abnimmt. Zulässige maximale Distanzen sind normalerweise im Millimeterbereich. Moderne Halbleitertechnologien machen es möglich, Einzelchip-Radar-Sendeempfänger von kleiner Größe (<< 1 cm³) zu bauen, die fähig sind zum Liefern von Radarstrahlen und zum Erfassen von kleinen Amplitudenvariationen und/oder Phasen/Frequenzverschiebungen in den reflektierten Radarsignalen. Die vorliegende Offenbarung schlägt vor, solche Sensoren für die Messung von Rotationsgeschwindigkeiten von jeglichen rotierenden Teilen in unmittelbarer Nähe von einigen wenigen cm von dem Sensor zu verwenden. Somit kann die Distanz zu dem rotierenden Objekt deutlich größer (zumindest cm-Bereich) sein. Ferner sind keine teuren und umständlichen Magneten erforderlich.
Durch die Beschreibung und Zeichnungen werden nur die Grundsätze der Offenbarung dargestellt. Es versteht sich daher, dass der Fachmann verschiedene Anordnungen ableiten kann, die, obwohl sie nicht ausdrücklich hier beschrieben oder dargestellt sind, die Grundsätze der Offenbarung verkörpern und in ihrem Sinn und Rahmen enthalten sind. Weiterhin sollen alle hier aufgeführten Beispiele grundsätzlich nur Lehrzwecken dienen, um den Leser beim Verständnis der Grundsätze der Offenbarung und der durch den (die) Erfinder beigetragenen Konzepte zur Weiterentwicklung der Technik zu unterstützen, und sollen als ohne Begrenzung solcher besonders aufgeführten Beispiele und Bedingungen dienend aufgefasst werden.
Weiterhin sollen alle hiesigen Aussagen über Grundsätze, Aspekte und Ausführungsbeispiele der Offenbarung wie auch besondere Beispiele derselben deren Entsprechungen umfassen.
Der Fachmann sollte verstehen, dass alle hiesigen Blockschaltbilder konzeptmäßige Ansichten beispielhafter Schaltungen darstellen, die die Grundsätze der Offenbarung verkörpern. Auf ähnliche Weise versteht es sich, dass alle Flussdiagramme, Ablaufdiagramme, Zustandsübergangsdiagramme, Pseudocode und dergleichen verschiedene Prozesse darstellen, die im Wesentlichen in computerlesbarem Medium dargestellt und so durch einen Computer oder Prozessor ausgeführt werden, ungeachtet dessen, ob ein solcher Computer oder Prozessor ausdrücklich dargestellt ist.
Weiterhin sind die nachfolgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Ausführungsbeispiel für sich stehen kann. Wenn jeder Anspruch als getrenntes Ausführungsbeispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass – obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine besondere Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann – andere Ausführungsbeispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs einschließen können. Diese Kombinationen werden hier vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Weiterhin sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.
Es ist weiterhin zu beachten, dass in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbarte Verfahren durch eine Vorrichtung mit Mitteln zum Durchführen jedes der jeweiligen Schritte dieser Verfahren implementiert sein können.
Weiterhin versteht es sich, dass die Offenbarung vielfacher, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden sollte. Durch die Offenbarung von vielfachen Schritten oder Funktionen werden diese daher nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Weiterhin kann in einigen Ausführungsbeispielen ein einzelner Schritt mehrere Teilschritte einschließen oder in diese aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können eingeschlossen sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht ausdrücklich ausgeschlossen sind.

Claims

Eine Maschine (200; 300; 400; 500), umfassend einbewegliches Teil (210; 310; 410; 510); eine Sendeempfängerschaltungsanordnung (220; 320; 420; 520), die ausgebildet ist zum Senden eines Funksignals in Richtung des beweglichen Teils und zum Empfangen einer Reflexion des Funksignals von dem beweglichen Teil; eine Bewertungsschaltungsanordnung (230), die ausgebildet ist zum Bestimmen einer Position und/oder einer Geschwindigkeit des beweglichen Teils basierend auf zumindest dem empfangenen Funksignal, wobei eine Distanz zwischen einer Antenne (226; 326; 426; 526) der Sendeempfängerschaltungsanordnung und dem beweglichen Teil kleiner als 5 cm ist.
Die Maschine (200; 300; 400; 500) gemäß Anspruch 1, wobei die Sendeempfängerschaltungsanordnung (220; 320; 420; 520) ausgebildet ist zum Senden des Funksignals mit einer elektrischen Leistung von weniger als 100 μW.
Die Maschine (200; 300; 400; 500) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Sendeempfängerschaltungsanordnung (220; 320; 420; 520) ein Antennen-Array umfasst und wobei die Bewertungsschaltungsanordnung (230) ferner ausgebildet ist zum Bestimmen einer Rotationsrichtung des beweglichen Teils basierend auf einer Kombination von Empfangssignalen von unterschiedlichen Antennenelementen des Antennen-Arrays.
Die Maschine (200; 300; 400; 500) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Sendeempfängerschaltungsanordnung (220; 320; 420; 520) und die Bewertungsschaltungsanordnung (230) in einem gemeinsamen Halbleitergehäuse oder -chip integriert sind.
Die Maschine (200; 300; 400; 500) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das bewegliche Teil (210; 310; 410; 510) und die Sendeempfängerschaltungsanordnung (220; 320; 420; 520) in einem abgeschirmten Gehäuse (240) gemeinsam angeordnet sind.
Die Maschine (200; 300; 400; 500) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei benachbarte Oberflächenabschnitte (312; 412) des beweglichen Teils (210; 310; 410; 510) für ein abwechselndes elektromagnetisches Reflexionsvermögen für das Funksignal ausgebildet sind.
Die Maschine (200; 300; 400; 500) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das bewegliche Teil (210; 310; 410; 510) ein drehbar bewegliches Teil ist und wobei die Bewertungsschaltungsanordnung (230) ausgebildet ist zum Bestimmen einer Rotationsposition und/oder einer Rotationsgeschwindigkeit des beweglichen Teils basierend auf zumindest dem empfangenen Funksignal.
Die Maschine (200; 300; 400; 500) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das bewegliche Teil (210; 310; 410) einen rotationsmäßig symmetrischen Querschnitt in einer Ebene perpendikulär zu der Rotationsachse des beweglichen Teils aufweist.
Die Maschine (200; 300; 400; 500) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das bewegliche Teil (210; 310; 410; 510) ein Rad, eine Scheibe oder eine Welle ist.
Die Maschine (200; 300; 400; 500) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das bewegliche Teil (510) einen rotationsmäßig asymmetrischen Querschnitt in einer Ebene perpendikulär zu der Rotationsachse des beweglichen Teils aufweist.
Die Maschine (200; 300; 400; 500) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei ein Verhältnis zwischen einem kleinsten und einem größten Durchmesser des beweglichen Teils (510) in der Ebene kleiner als 0,9 ist.
Die Maschine (200; 300; 400; 500) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bewertungsschaltungsanordnung (230) ausgebildet ist zum Bestimmen der Position und/oder der Geschwindigkeit des beweglichen Teils basierend auf einer Variation der Leistung des Empfangssignals und/oder einer Phasendifferenz zwischen dem gesendeten und empfangenen Funksignal.
Die Maschine (200; 300; 400; 500) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Maschine ein Fahrzeug ist.
Eine Maschine (200; 300; 400; 500), umfassend: einbewegliches Teil (210; 310; 410; 510); eine Sendeempfängerschaltungsanordnung (220; 320; 420; 520), die ausgebildet ist zum Senden eines Funksignals in Richtung des beweglichen Teils und zum Empfangen einer Reflexion des Funksignals von dem beweglichen Teil; eine Bewertungsschaltungsanordnung (230), die ausgebildet ist zum Bestimmen von zumindest einem von einer Position oder einer Geschwindigkeit des beweglichen Teils basierend auf zumindest dem empfangenen Funksignal, wobei benachbarte Oberflächenabschnitte (312; 412) des beweglichen Teils ausgebildet sind zum Verursachen von unterschiedlichen Amplituden des empfangenen Funksignals.
Die Maschine (200; 300; 400; 500) gemäß Anspruch 14, wobei sich ein erstes elektromagnetisches Reflexionsvermögen für das Funksignal eines ersten Oberflächenabschnitts (312-1; 412-1) von einem zweiten elektromagnetischen Reflexionsvermögen für das Funksignal eines benachbarten zweiten Oberflächenabschnitts (312-2; 412-2) unterscheidet.
Die Maschine (200; 300; 400; 500) gemäß Anspruch 15, wobei sich das erste elektromagnetische Reflexionsvermögen von dem zweiten elektromagnetischen Reflexionsvermögen um mehr als 5% des ersten oder des zweiten elektromagnetischen Reflexionsvermögen unterscheidet.
Die Maschine (200; 300; 400; 500) gemäß einem der Ansprüche 14 bis 16, wobei sich eine kürzeste Distanz zwischen einem ersten Oberflächenabschnitt (412'-1) des beweglichen Teils und einer Antenne (426) der Sendeempfängerschaltungsanordnung von einer kürzesten Distanz zwischen einem benachbarten zweiten Oberflächenabschnitt (412'-1) des beweglichen Teils und der Antenne (426) der Sendeempfängerschaltungsanordnung unterscheidet.
Die Maschine gemäß Anspruch 17, wobei sich die kürzeste Distanz zwischen dem ersten Oberflächenabschnitt (412'-1) und der Antenne (426) von der kürzesten Distanz zwischen dem benachbarten zweiten Oberflächenabschnitt (412'-1) und der Antenne (426) um mehr als 5% unterscheidet.
Die Maschine gemäß einem der Ansprüche 14 bis 18, wobei eine Distanz zwischen einer Antenne der Sendeempfängerschaltungsanordnung und dem beweglichen Teil weniger als 5 cm ist.
Eine Maschine (400; 500) umfassend: ein drehbar bewegliches Teil (410; 510) mit einem rotationsmäßig asymmetrischen Querschnitt in einer Ebene perpendikulär zu der Rotationsachse des beweglichen Teils; eine Sendeempfängerschaltungsanordnung (420; 520), die ausgebildet ist zum Senden eines Funksignals in Richtung des beweglichen Teils und zum Empfangen einer Reflexion des Funksignals von dem beweglichen Teil; eine Bewertungsschaltungsanordnung (230), die ausgebildet ist zum Bestimmen von zumindest einem von einer Rotationsposition oder einer Rotationsgeschwindigkeit des beweglichen Teils basierend auf zumindest dem empfangenen Funksignal.
Die Maschine (400; 500) gemäß Anspruch 20, wobei ein Verhältnis zwischen einem kleinsten und einem größten Durchmesser des beweglichen Teils (410; 510) in der Ebene kleiner als 0,9 ist.
Die Maschine gemäß einem der Ansprüche 20 oder 21, wobei eine Distanz zwischen einer Antenne der Sendeempfängerschaltungsanordnung und dem beweglichen Teil weniger als 5 cm ist.
Ein Verfahren (600) zum Positions- und/oder Geschwindigkeitserfassen, umfassend: Bewegen (610) eines Objekts relativ zu einer Antenne eines Sendeempfängers, wobei eine Distanz zwischen der Antennen und dem Objekt weniger als 5 cm ist; Senden (620) eines Funksignals von dem Sendeempfänger an das bewegliche Objekt; Empfangen (630) einer Reflexion des Funksignals von dem beweglichen Objekt an dem Sendeempfänger; und Bestimmen (640) einer Position und/oder einer Geschwindigkeit des Objekts basierend auf zumindest dem empfangenen Funksignal.
Das Verfahren (600) gemäß Anspruch 23, wobei die Position und/oder die Geschwindigkeit des beweglichen Objekts bestimmt wird basierend auf einer Variation der Leistung des Empfangssignals und/oder einer Phasendifferenz zwischen dem gesendeten und empfangenen Funksignal.
Das Verfahren gemäß Anspruch 23 oder 24, wobei das Funksignal mit einer elektrischen Leistung von höchstens 100 μW gesendet wird.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei das Senden, das Empfangen und das Bestimmen in einer Maschine stattfinden, und wobei das Objekt eine rotierende Komponente der Maschine ist.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 26, ferner umfassend: Weiterleiten der Position und/oder der Geschwindigkeit an eine elektronische Steuereinheit eines Fahrzeugs.
Das Verfahren gemäß Anspruch 27, wobei das Weiterleiten der Position und/oder Geschwindigkeit ein Erzeugen von Signalimpulsen umfasst, wobei Flanken der Signalimpulse Strukturen des Objekts entsprechen.
Das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 23 bis 28, wobei das Objekt zumindest eines von: einer Kurbelwelle; einer Nockenwelle; oder einer Radachse ist.