DE102020101363A1

DE102020101363A1 - Sensor, Steuergerät und Verfahren zur Bestimmung der Richtung eines Magnetfeldes

Info

Publication number: DE102020101363A1
Application number: DE102020101363.9A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Granig; Manuel Gillinger
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2020-01-21
Filing date: 2020-01-21
Publication date: 2021-07-22
Also published as: US11500038B2; CN113219379A; US20210223334A1

Abstract

Ein Beispiel eines Sensors (100; 200) zur Bestimmung einer Richtung eines Magnetfeldes, umfasst zumindest ein magnetoresistives Sensorelement (110; 210, 220) zum Bestimmen der Richtung des Magnetfeldes und zumindest ein weiteres Sensorelement (120; 250, 260) eines anderen Typs, das zur Bestimmung der Richtung des Magnetfeldes geeignet ist.

Description

Technisches Gebiet
Ausführungsbeispiele befassen sich mit Sensoren und Steuergeräten zu bestimmen einer Richtung eines Magnetfelds.
Hintergrund
Sensoren und deren Steuergeräte zum Bestimmen einer Richtung eines Magnetfeldes werden beispielsweise verwendet, um die Position einer drehenden Welle zu bestimmen, an deren Ende ein Magnet angebracht ist. Der Magnet, beispielsweise ein Stabmagnet, erzeugt ein bipolares Magnetfeld. Die Sensoren messen folglich mit der Richtung des Magnetfeldes eine Position der Welle, also den momentanen Drehwinkel, sofern es sich um eine rotierende Welle handelt. Diese Messgröße wird für eine Welle eines Elektromotors unter anderem dazu benötigt, um den Elektromotor anzusteuern. Derartige Elektromotoren werden beispielsweise in elektrifizierten Antrieben verwendet. Zur Messung des Magnetfeldes werden häufig magnetoresistive Sensoren (XMR-Sensoren) verwendet, die ein Ausgangssignal hoher Amplitude erzeugen. Diese werden typischerweise bereits bei geringen Feldstärken in Sättigung betrieben und deren Messwerte sind wenig rauschbehaftet.
Mit zunehmender Präzision der Ansteuerung von Elektromotoren werden die Anforderungen an den maximal erlaubten Winkelfehler bei der Bestimmung des Rotationswinkels immer höher, sodass selbst während der Produktion kalibrierte XMR-Sensoren diese Anforderungen möglicherweise nicht mehr für immer erfüllen können. Die kalibrierten Parameter der Sensorelemente können sich während der Lebenszeit des Sensors bzw. bei variierenden Umgebungsbedingungen derart stark ändern, dass diese aufgrund dessen im Laufe der Lebenszeit die Anforderung an den maximal erlaubten Winkelfehler möglicherweise nicht mehr erfüllen. Wenngleich es beispielsweise für eine Anordnung von magnetoresistiven Sensorelementen, die jeweils auf zueinander orthogonale Komponenten eines Magnetfelds sensitiv sind, prinzipiell möglich ist, im Betrieb Amplitudenveränderungen und sich verändernde Offsets sowie eine Verschlechterung der Orthogonalität der beiden gemessenen Magnetfeldkomponenten zu verfolgen und kontinuierlich zu korrigieren, ist dies für die Phase der gemessenen Magnetfeldrichtung prinzipiell unmöglich. Die Phase entspricht der Referenzrichtung, bezüglich der Winkel mittels der Sensorelemente bestimmt wird, sodass ein Fehler in der Phase unweigerlich zu einem fehlerhaften Messwert für den Winkel führt.
Es besteht daher ein Bedarf, verbesserte Sensoren bzw. Messverfahren zur Bestimmung einer Richtung eines Magnetfelds bereitzustellen.
Zusammenfassung
Dieses Bedürfnis wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche befriedigt.
Ausführungsbeispiele eines Sensors zur Bestimmung einer Richtung eines Magnetfeldes umfassen zumindest ein magnetoresistives Sensorelement zum Bestimmen der Richtung des Magnetfeldes und zumindest ein weiteres Sensorelement eines anderen Typs, das zur Bestimmung der Richtung des Magnetfeldes geeignet ist. Während mit dem magnetoresistiven Sensorelement die Richtung des Magnetfelds mit einer einzigen Messung zuverlässig bestimmt werden kann, kann es das weitere Sensorelement eines solchen Sensors ermöglichen, einen sich langsam verändernden Phasenfehler bzw. eine sich langsam verändernde Referenzrichtung des magnetoresistiven Sensorelements zu bestimmen. Dies ermöglicht es, die mittels des magnetoresistiven Sensorelement bestimmte Richtung des Magnetfeldes entsprechend zu korrigieren.
Ein Ausführungsbeispiel eines Steuergeräts zum Bestimmen einer Richtung eines Magnetfeldes ist ausgebildet, um basierend auf Messwerten eines magnetoresistiven Sensorelements einen ersten die Richtung des Magnetfeldes angebenden Winkel zu bestimmen. Das Steuergerät ist ferner ausgebildet, um den ersten Winkel zu korrigieren, basierend auf Messwerten eines weiteren Sensorelementes eines unterschiedlichen Typs, welches zur Bestimmung der Richtung des Magnetfeldes geeignet ist. Mittels eines solchen Steuergerätes können Phasenfehler der Messwerte des magnetoresistiven Sensorelements kompensiert werden, die sonst im Betrieb zu Fehlern eines errechneten Winkels, der die Richtung des Magnetfelds angibt, führen würden.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Bestimmung einer Richtung eines Magnetfeldes, wird demgemäß eine erster die Richtung des Magnetfeldes angebender Winkels mittels zumindest eines magnetoresistiven Sensorelements bestimmt. Ferner erfolgt ein Korrigieren des ersten Winkels basierend auf Messwerten eines weiteren Sensorelementes eines unterschiedlichen Typs, welches zur Bestimmung der Richtung des Magnetfeldes geeignet ist, um im Ergebnis langzeitstabil Messwerte für den ersten Winkel zu erhalten, die nur einen geringen Fehler aufweisen.
Figurenliste
Einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:

1 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Sensors;
2 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Sensors mit zwei Messbrücken aus magnetoresistiven Sensorelementen, sowie mit zwei weiteren Sensorelementen;
3 ein Beispiel für eine Anordnung eines Sensors zur Bestimmung eines Winkels einer rotierenden Welle;
4 ein Beispiel für die Messwerte der beiden Messbrücken des Sensors der 2 während einer vollständigen Rotation des gemessenen Magnetfelds;
5 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Steuergeräts zum Bestimmen einer Richtung eines Magnetfelds basierend auf Messwerten eines Sensors;
6 Beispiele für die Genauigkeit der Bestimmung eines Phasenwertes bei Verwendung eines Ausführungsbeispiels eines Steuergerätes;
7 eine Illustration einer Möglichkeit, einen mittels magnetoresistiven Sensorelementen bestimmten Winkel basierend auf den Messwerten des weiteren Sensorelements zu korrigieren;
8 eine Illustration der erreichbaren Genauigkeit bei Verwendung der in 7 illustrierten Korrektur; und
9 schematisch ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zur Bestimmung einer Richtung eines Magnetfelds.

Beschreibung
Verschiedene Beispiele werden nun ausführlicher Bezug nehmend auf die beiliegenden Figuren beschrieben. Allerdings beschränkt diese detaillierte Beschreibung weitere Beispiele nicht auf die detailliert beschriebenen Ausführungsformen. Weitere Beispiele können Modifikationen, Entsprechungen und Alternativen abdecken, die in den Rahmen der Offenbarung fallen. Die Terminologie, die hier zum Beschreiben bestimmter Beispiele verwendet wird, soll nicht einschränkend für weitere Beispiele sein.
Gleiche oder ähnliche Bezugszeichen beziehen sich in der gesamten Beschreibung der Figuren auf gleiche oder ähnliche Elemente, die bei einem Vergleich miteinander identisch oder in modifizierter Form implementiert sein können, während sie die gleiche oder eine ähnliche Funktion bereitstellen. In den Figuren können die Stärken von Linien, Schichten und/oder Bereichen zur Verdeutlichung übertrieben sein.
Wenn zwei Elemente A und B unter Verwendung eines „oder“ kombiniert werden, ist dies so zu verstehen, dass alle möglichen Kombinationen offenbart sind, d. h. nur A, nur B sowie A und B, sofern nicht explizit oder implizit anders definiert. Eine alternative Formulierung für die gleichen Kombinationen ist „zumindest eines von A und B“ oder „A und/oder B“. Das Gleiche gilt für Kombinationen von mehr als zwei Elementen.
Wenn eine Singularform, z. B. „ein, eine“ und „der, die, das“ verwendet wird und die Verwendung nur eines einzelnen Elements weder explizit noch implizit als verpflichtend definiert ist, können weitere Beispiele auch mehrere Elemente verwenden, um die gleiche Funktion zu implementieren. Wenn eine Funktion nachfolgend als unter Verwendung mehrerer Elemente implementiert beschrieben ist, können weitere Beispiele die gleiche Funktion unter Verwendung eines einzelnen Elements oder einer einzelnen Verarbeitungsentität implementieren. Es versteht sich weiterhin, dass die Begriffe „umfasst“, „umfassend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“ bei Gebrauch das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/oder einer Gruppe derselben präzisieren, aber nicht das Vorhandensein oder das Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Ganzzahlen, Schritte, Operationen, Prozesse, Elemente, Komponenten und/einer Gruppe derselben ausschließen.
1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Sensors 100. Der Sensor 100 weist ein magnetoresistives Sensorelement 110 zum Bestimmen der Richtung des Magnetfelds auf. Ein magnetoresistives Sensorelement 110 bzw. ein XMR-Sensorelement weist einen variablen elektrischen Widerstand auf, der von einer relativen Orientierung zwischen einem externen Magnetfeld und einer dem Sensorelement eingeprägten Vorzugsrichtung abhängt. Während die maximale Widerstandsänderung bei verschiedenen magnetoresistiven Sensorelementen, wie beispielsweise AMR (Anisotroper magnetoresistiver Effekt), GMR (Giant MagnetoResistance) oder TMR (Tunnel MagnetoResistance) Elementen in absoluten Größenordnungen betrachtet unterschiedlich sein kann ist diese jedoch typischerweise groß genug, dass ein rauscharmes Messesignal erhalten wird. Aus einem einzigen Messignal lässt sich daher eine relative Orientierung zwischen der Vorzugsrichtung des magnetoresistiven Sensorelements und der Richtung des Magnetfelds bestimmen, die einen geringen statistischen Fehler hat. Diese relative Orientierung wird typischerweise als Winkel angegeben.
Wenngleich aus mehreren Messwerten, die zu jeweils unterschiedlichen relativen Orientierungen zwischen Magnetfeld und Vorzugsrichtung eines magnetoresistiven Sensorelements korrespondieren, ein Offset der Messwerte sowie eine sich zeitlich verändernde Maximalamplitude korrigiert werden kann, ist dies für eine sich ändernde Vorzugsrichtung nicht möglich. Diese kann sich jedoch aufgrund von beispielsweise Alterung, Temperaturunterschieden oder anderen Effekten bei XMR Sensoren mit eingeprägter Vorzugsrichtung langsam verändern. Die Vorzugsrichtung kann beispielsweise der Richtung einer festen Magnetisierung einer oder mehrerer Schichten in dem Sensor entsprechen und eine Veränderung der Vorzugsrichtung kann beispielsweise durch sich verändernde Umgebungstemperaturen, die eine verstärkte thermische Anregung der Spin-Richtungen zur Folge hat, verursacht werden. Aufgrund der Tatsache, dass der Messwert eines magnetoresistiven Sensorelementes während einer vollständigen 360° Drehung zwischen Vorzugsrichtung und Richtung des Magnetfelds einen Sinus- bzw. Kosinus- förmigen Verlauf hat, wird ein Fehler in der Vorzugsrichtung auch als Phasenfehler bezeichnet, da sich dadurch die Phase des Sinus bzw. des Kosinus ändert. Dieser Fehler führt unweigerlich zu einem falschen Winkel, sofern sich dieser wie üblich auf ein festes Koordinatensystem beziehen soll.
Das weitere Sensorelement 120 eines anderen Typs ermöglicht ebenfalls die Bestimmung der Richtung des Magnetfelds und liefert somit einen weiteren Messwert für die relative Richtung zwischen Magnetfeld und dem weiteren Sensorelement. Dieser weitere Messwert kann, wie in den nachfolgenden Beispielen detaillierter ausgeführt, dazu verwendet werden, einen Phasenfehler des magnetoresistiven Sensorelements bzw. einen sich daraus ergebenden Fehler in der Bestimmung der Richtung bzw. des Winkels des Magnetfelds zu kompensieren. Ein Sensorelement eines anderen Typs kann so zu verstehen sein, dass das weitere Sensorelement den Messwert basierend auf einem anderen physikalischen Mechanismus erzeugt als das im konkreten Beispiel verwendete magnetoresistive Sensorelement.
Zum Beispiel kann für das weitere Sensorelement ein Sensorelement mit einem Messprinzip verwendet werden, dass eine intrinsische Phasenstabilität aufweist. Dies ist selbst dann möglich, wenn die einzelnen Messwerte eines solchen weiteren Sensorelements derart verrauscht sind, dass sich mittels einer einzigen Messung die relative Orientierung zwischen Magnetfeld und dem weiteren Sensorelement nicht mit der erforderlichen Genauigkeit bestimmen lässt.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen wird daher als weiteres Sensorelement ein Hall-Sensorelement verwendet, welches intrinsisch eine äußerst hohe Phasenstabilität aufweist. Die Messwerte eines Hall Sensorelements sind häufig verrauscht, da die messbare Hallspannung vergleichsweise gering ist. Der Hall-Effekt ist jedoch nicht von einer relativen Orientierung zwischen einer in den Hallsensor eingeprägten Richtung (eine solche existiert beim Hall-Sensorelement nicht) und der Richtung des Magnetfelds abhängig. Daher kann die im vorhergehenden beschriebenen Langzeitveränderungen (drift) der Phase des Messwerts des Hall-Sensorelements prinzipiell nicht auftreten und dieser ist daher aufgrund seiner intrinsischen Eigenschaften gut geeignet, einen Phasenfehler eines magnetoresistiven Sensorelements zu korrigieren.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen sind die magnetoresistive Sensorelemente 110 des Sensors 100 auf einer Oberfläche eines Substrates 130 angeordnet. Bei einer solchen Anordnung kann die Verwendung eines Hall-Sensorelements den Vorteil haben, dass dieses innerhalb des Substrates 130 selbst angeordnet werden kann. Hall-Sensorelemente benötigen keine speziellen Dotierungsprofilen oder sonstige zusätzlichen Prozessschritte und können daher in einen etablierten Prozess zur Erzeugung eines Sensors integriert werden, der innerhalb des Substrats 130 beispielsweise auch Signalverarbeitungsschaltkreise zur Auswertung der Messwerte des magnetoresistiven Sensorelements enthalten kann. Da beim Hall-Effekt das Magnetfeld auf die Ladungsträger innerhalb des Hall-Sensorelements wirkt, erstreckt sich gemäß einigen Ausführungsbeispielen das weitere Sensorelement innerhalb des Substrats in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche des Substrats 130, wenn mittels des magnetoresistiven Sensorelements die Magnetfeldrichtung parallel zur Oberfläche des Substrats 130 bestimmt werden soll. Dabei kann die exakte Position der Hall-Sensorelemente relativ zu den magnetoresistiven Sensorelementen 110 prinzipiell frei gewählt werden. Beispielsweise kann das Hall-Sensorelement in einer Aufsicht auf die Oberfläche des Substrats neben oder unterhalb des magnetoresistiven Sensorelements 110 angeordnet sein.
Die Verwendung eines herkömmlichen Halbleiterstrukturierungsprozesses, wie beispielsweise des CMOS-Prozesses zur Herstellung sowohl des magnetoresistiven Sensorelements 110 als auch das Hall-Sensorelements innerhalb des bzw. auf dem Substrat 130 kann ferner dazu führen, dass die relative Orientierung bzw. Winkellage zwischen magnetoresistivem Sensorelement 110 und Hall-Sensorelement den hohen üblichen Prozessgenauigkeiten folgend außerordentlich hoch ist.
Während 1 in einer schematischen Darstellung den prinzipiellen Aufbau eines Sensors 100 zeigt, der die Korrektur der Phase eines magnetoresistiven Sensorelements ermöglicht, illustrieren die 2-4 ein in der Praxis verwendetes Ausführungsbeispiel eines Sensors.
Der in 2 gezeigte Sensor 200 weist eine erste Vollbrücke 210 aus vier miteinander in einer Brückenschaltung verschalteten magnetoresistiven Sensorelementen 210a bis 210d auf, die die Komponente des Magnetfelds in einer X-Richtung 230 bestimmen. Ferner weist der Sensor 200 eine zweite Vollbrücke 220 aus vier miteinander in einer Brückenschaltung verschalteten magnetoresistiven Sensorelementen 220a bis 220d auf, die die Komponente des Magnetfelds in einer dazu othogonalen Y-Richtung 240 bestimmen. Ein erstes Hall-Sensorelement 250 ist derart angeordnet, dass es geeignet ist, die Komponente oder Richtung des Magnetfelds in der X-Richtung zu bestimmen. Ein zweites Hall-Sensorelement 260 ist derart angeordnet, dass es geeignet ist, die Richtung des Magnetfelds in der Y-Richtung 240 zu bestimmen. Zu diesem Zweck sind die Hall-Sensorelemente so beschaltet, dass deren Stromrichtung jeweils senkrecht zu den zu messenden Magnetfeldkomponenten verläuft.
Mittels des in 2 dargestellten Sensors kann durch die nachfolgend beschriebene Auswertung der Messwerte der beiden Messbrücken 210 und 220 die Richtung eines Magnetfelds im X-Y Koordinatensystem gemessen werden. Phasenfehler in den Messwerten der magnetoresistiven Sensorelemente können mittels der Messwerte der Hall-Sensorelemente 250 und 260 kompensiert werden.
Die zu erwartenden Messwerte für eine praktische Anwendung zur Bestimmung der Richtung einer rotierenden Welle, welche in 3 dargestellt ist, sind in 4 illustriert.
In der in 3 gezeigten Messanordnung zur Bestimmung eines Rotationswinkels einer rotierenden Welle 310 ist an einem axialen Ende der Welle 310 ein Magnet 320 angebracht, der ein gerichtetes Magnetfeld, beispielsweise ein Dipolfeld erzeugt. Die Richtung des Magnetfelds, das der Magnet 320 erzeugt, wird mittels eines Ausführungsbeispiels eines Sensors 330 bestimmt, der sich vorliegend innerhalb eines Chipgehäuses befindet und mittels eines PCB (Printed Circuit Board) kontaktiert ist.
Der Sensor weist die in 2 zwei dargestellte Anordnung von magnetoresistiven Sensorelementen und Hall-Sensorelementen auf. Durch die kombinierte Auswertung der von der ersten Brückenschaltung 210 und der zweiten Brückenschaltung 220 gelieferten Messwerte wird ein Rotationswinkel bestimmt, der den Winkel der Welle 310 bezüglich einer initial festgelegten Richtung angibt. Die idealen fehlerfreien Messwerte sowie Beispiele für fehlerbehaftete Messwerte sind in 4 gezeigt.
In der linken der 4 ist auf der x-Achse 412 der Rotationswinkel der Welle 310 aufgetragen, auf der Y-Achse 414 die Messwerte 420, 422 der ersten Brückenschaltung 210, welche die X-Komponente des Magnetfelds misst. Ferner sind die Messwerte 430 und 432 der zweiten Brückenschaltung 220 dargestellt, welche die Y-Komponente des Magnetfelds misst. Dabei zeigen die Kurven 422 und 432 jeweils die idealisierten, fehlerfreien Messwerte, die Kurven 420 und 430 fehlerbehaftete Messwerte, welche jeweils sowohl einen Amplituden-Fehler, einen Offset und einen Phasen-Fehler aufweisen.
Da die Messwerte der beiden Brückenschaltungen die X-Komponente und die Y-Komponente des Magnetfelds repräsentieren, lässt sich durch Kombination der beiden Messwerte die Richtung des Feldes bestimmen. Bei geeigneter Normierung der Messwerte ergibt sich der in der rechten gezeigte ideale Winkelkreis 470, sofern die Messwerte fehlerfrei sind. Auf der X-Achse 452 in ist der normierte Messwert für die X-Komponente des Magnetfelds aufgetragen und auf der Y-Achse 454 ist der normierte Messwert für die Y-Komponente des Magnetfelds aufgetragen. Die rechte illustriert, wie durch die Kombination der Messwerte eindeutig eine Position auf dem Winkelkreis festgelegt wird, welche wiederum den ersten Winkel 480 definiert, der mittels der magnetoresistiven Sensorelemente bestimmt wird. Im realen, fehlerbehafteten Fall, der durch den elliptisch deformierten Winkelkreis 460 dargestellt ist, ergeben sich Fehler in der Winkelbestimmung, die dazu führen können, dass die für die Winkelbestimmung geforderte Genauigkeit nicht erreicht werden kann.
Wenngleich durch Auswertung mehrerer Messwerte während einer vollständigen Rotation in den Messwerten 420 und 430 die Amplitudenfehler sowie die Offsets der Messwerte 420 und 430 kompensiert werden können, und es darüber hinaus möglich sein kann, eine relative Phasenverschiebung zwischen den Messwerten 420 und 430 zu identifizieren, ist es nicht möglich, einen absoluten Phasen-Fehler der Messwerte basierend auf den Messwerten der magnetoresistiven Sensorelemente selbst zu bestimmen.
Ausführungsbeispiele ermöglichen dies durch die Verwendung von weiteren Sensorelementen, mittels dessen sich die Richtung des Magnetfelds bestimmen lässt. Wenngleich in den konkret beschriebenen Ausführungsbeispielen hierfür Hall-Sensoren verwendet werden, sind auch beliebige andere Typen von Sensorelementen verwendbar, die die Richtung eines Magnetfelds bestimmen können.
Die Korrektur des ersten Winkels 480 kann beispielsweise innerhalb eines Steuergeräts 500 zum Bestimmen der Richtung eines Magnetfelds durchgeführt werden, das in 5 schematisch dargestellt ist Dieses wertet die Messwerte zumindest eines magnetoresistiven Sensorelements 110, sowie zumindest eines weiteren Sensorelements 120 aus. Ein derartiges Verfahren zur Bestimmung der Richtung des Magnetfelds kann auf einem Steuergerät bzw. auf Hardware durchgeführt werden, die sich innerhalb eines Gehäuses des Sensors befindet oder auf anderen Recheneinheiten, die sich außerhalb des Gehäuses des Sensors befinden. Beispiele hierfür sind elektronische Steuergeräte zur Ansteuerung von Elektromotoren, die typischerweise über eine größere Rechenleistung verfügen als die elektronischen Komponenten innerhalb eines Sensors, welche häufig lediglich dazu dienen, aus den gemessenen Spannungen bzw. Messwerten durch einfache mathematische Operationen den Winkel 480 zu bestimmen und diesen als Messwert auszugeben.
Der Winkel 480 (â) wird, wie in 4 gezeigt, durch die Kombination der Messwerte Y für die Y-Komponente 430, die auch als Sinus-Komponente bezeichnet wird, mit den Messwerten X für die X-Komponente 420, die auch als Kosinus-Komponente bezeichnet wird, mittels der Arcustangensfunktion bestimmt: $\hat{α} = {tan}^{- 1} \frac{Y}{X} .$
In manchen Anwendungen wird eine Implementierung der Arcustangensfunktion verwendet, die den Definitionsbereich der Funktion von +/-90° auf +/-180° erweitert. $\hat{α} = atan 2 (X, Y) .$
Reale Systeme weisen die in 4 illustrierten Fehler in der Signalamplitude A, der Phase φ , sowie Offsets O auf, sodass sich die tatsächlichen Messwerte wie folgt ergeben: $X = A_{X} \cdot cos (ε + φ_{X}) + O_{X}$
$Y = A_{Y} \cdot cos (ε + φ_{Y}) + O_{Y} .$
Diese können mittels eines Ausführungsbeispiels des in 5 schematisch gezeigten Steuergeräts 500 bzw. eines Ausführungsbeispiels des darin verwendeten Verfahrens auf verschiedene Weise mittels der Messwerte eines weiteren Sensorelements korrigiert werden
Nachfolgend werden für das in 2 gezeigte Set-up, das als weiteres Sensorelement ein Hall-Sensorelement verwendet, verschiedene Methoden beschrieben, wie die Korrektur des ersten Winkels 480 (â) innerhalb des Steuergeräts 500 erfolgen kann.
Hall-Sensoren sind aufgrund des Messprinzips phasengenau, wenngleich Messwerte von Hall-Sensoren einen vergleichsweise großen Offset sowie kleine Signalamplituden aufweisen können. Lediglich der Vollständigkeit halber sei auch angemerkt, dass, sofern Hall-Sensorelemente eine Phasen-drift (Veränderung der Phase auf einer langen Zeitskala) aufweisen sollten, der durch Spannungen im Substrat des Hall-Sensorelements hervorgerufen wird, dieser in der gezeigten Anordnung äquivalent in der X- und in der Y-Richtung auftreten würde, sodass dieser durch Kombination der beiden Phasen φ_HX und φ_HY wie folgt korrigiert werden könnte: $φ_{H X_c o r r} = φ_{H X} + (φ_{H Y} - φ_{H X}) / 2.$
Da dieser prinzipiell korrigierbare Effekt für das Verständnis der Korrektur des ersten Winkels 480 unrelevant ist, wird im Folgenden von Messwerten der Hall-Sensorelemente ausgegangen, die eine solche Phasen-drift nicht aufweisen.
Eine erste Möglichkeit zur Korrektur des ersten Winkels 480, also der mittels der magnetoresistiven Sensorelemente bestimmten Richtung des Magnetfelds, besteht darin, zunächst aus den Messwerten der Hall-Sensorelemente einen Phasenwert zu bestimmen, der die Rotation der Welle 310 bezüglich des festgelegten Koordinatensystems definiert und diesen als Referenz für die Korrektur des ersten Winkels 480 zu verwenden. Gemäß dieser Methode der Korrektur des ersten Winkels 480 wird folglich zum Korrigieren des ersten Winkels 480 basierend auf den Messwerten des weiteren Sensorelements bzw. des Hall-Sensorelements zunächst ein Phasenwert bestimmt.
Eine Möglichkeit zur Bestimmung des Phasenwertes basierend auf den Messwerten der Hall-Sensorelemente besteht darin, basierend auf mehreren Messwerten, die während einer vollständigen Umdrehung der Welle 310 in konstanten Winkel-Inkrementen aufgenommen werden, mittels einer diskreten Fouriertransformation (DFT) oder einer schnellen Fourier Transformation (FFT) für die X-Komponente und die Y-Komponente wie folgt absolute Phasenwerte zu bestimmen, und diese dann zur Korrektur der Phasen der Messwerte der elektrorestriktiven Sensorelemente zu verwenden. Die absoluten Phasenwerte bestimmen sich wie folgt. $H Y_{r e} = \sum_{i = 1}^{n} cos (α_{X M R} (i)) \cdot H Y (α_{X M R} (i))$
$H Y_{i m} = \sum_{i = 1}^{n} sin (α_{X M R} (i)) \cdot H Y (α_{X M R} (i))$
$H X_{r e} = \sum_{i = 1}^{n} cos (α_{X M R} (i)) \cdot H X (α_{X M R} (i))$
$H X_{i m} = \sum_{i = 1}^{n} sin (α_{X M R} (i)) \cdot H X (α_{X M R} (i))$
$φ_{H Y} = atan 2 (H Y_{r e}, H Y_{i m})$
$φ_{H X} = atan 2 (H X_{r e}, H X_{i m})$
Das Aufnehmen der Messwerte in konstanten Winkel-Inkrementen kann beispielsweise während einer Kalibrationsprozedur erfolgen, in der die Welle 310 bzw. ein damit verbundener Elektromotor kontrolliert rotiert wird. Das Aufnehmen der Messwerte der Hall-Sensorelemente kann in diesem Fall beispielsweise von einer Ansteuerung des Elektromotors oder von einem externen Sensor getriggert werden, der die Position der Welle 310 bestimmt und bei Erreichen eines Winkel-Inkrements das bestimmen eines Messwertes durch die Hall-Sensoren (die weiteren Sensorelemente), auslöst.
Eine weitere Möglichkeit, solche Messwerte zu erhalten, ist, während des Betriebs die mittels der magnetoresistiven Sensoren bestimmten Winkel dazu zu verwenden, das Bestimmen eines Messwerts durch die weiteren Sensorelemente bei Erreichen eines jeden Winkel-Inkrements auszulösen. Das Steuergerät 500 kann bei diesen Ausführungsbeispielen also dazu ausgebildet sein, das Bestimmen eines Messwertes mittels des weiteren Sensorelements dann auszulösen, wenn der erste Winkel ein vorbestimmtes Kriterium erfüllt, also beispielsweise dann, wenn dieser ein weiteres Winkel-Inkrement erreicht.
Eine weitere Möglichkeit, äquidistante Messwerte zu erhalten, besteht darin, zeitlich aufeinanderfolgende Messwerte der Hall-Sensoren zu interpolieren, sodass diese zwar äquidistant in der Zeit aufgenommen werden können, nach der Interpolation als Eingangsgröße für die Fourier-Transformation jedoch Messwerte zur Verfügung stehen, die konstanten Winkel-Inkrementen entsprechen. Gemäß solchen Ausführungsbeispielen kann das Steuergerät also ausgebildet sein, zeitlich aufeinanderfolgende Messwerte des weiteren Sensorelements zu interpolieren.
Messwerte von Hall-Sensorelementen können vergleichsweise verrauscht sein, da die Hall-Sensorelemente Messwerte mit geringen Amplituden liefern. Um die Genauigkeit der Bestimmung des Phasenwerts für das weitere Sensorelement zu erhöhen, können gemäß einigen Ausführungsbeispielen mehrere Messwerte des weiteren Sensorelements kombiniert werden, um einen Phasenwert mit höherer Genauigkeit zu erhalten. Als eine Möglichkeit der Kombination können beispielsweise für mehrere vollständige Rotationen die jeweils zu einem Winkel-Inkrement aufgenommenen Messwerte gewichtet addiert werden oder es kann deren Mittelwert gebildet werden.
Alternativ dazu kann für jede vollständige Rotation ein Phasenwert bestimmt werden und die einzelnen Phasenwerte können kombiniert werden, um einen Phasenwert mit erhöhter Genauigkeit zu erhalten. Eine Möglichkeit der Kombination der Phasenwerte besteht wiederum in der Mittelwertbildung, eine andere in der Anwendung eines Tiefpassfilters. Beispielsweise könnte folgende Tiefpassfilter verwendet werden: $X_{n} (t) = 0.99 * X_{n} (t - 1) + 0.01 * X_{A D C, n} (t) .$
Selbstverständlich können auch beliebige andere Filter oder Kombinationsmöglichkeiten für die einzelnen Phasenwerte verwendet werden, um den statistischen Fehler zu reduzieren.
Das Ergebnis einer Filterung der Phasenwerte, die jeweils für aufeinanderfolgende vollständige Rotationen bestimmt wurden, mittels des obigen Filters ist in 6 dargestellt. Die obere Darstellung 610 und die untere Darstellung 650 der 6 zeigen jeweils auf der x-Achse 612, 616, 652 und 656 die Anzahl der vollständigen Umdrehungen, die zur Bestimmung der gefilterten Phasenwerte aus den Messwerten der Hall-Sensorelemente berücksichtigt wurden.
Im Fall der oberen Darstellung 610 der 6 wurden je vollständiger Umdrehung jeweils 32 Messwerte aufgenommen, im Fall der unteren Darstellung 650 lediglich acht Messwerte. Die Phasenwerte, die sich für jede einzelne Rotation ergeben, sind in Form der Kurven 616 und 656 dargestellt, die gefilterten Phasenwerte, also diejenige Phasenwerte, die sich aus der Kombination mehrerer Mess- bzw. Phasenwerte ergeben, durch die Kurven 614 und 654. Die jeweils rechten Darstellungen in 6 zeigen den verbleibenden Phasenfehler der gefilterten Phasenwerte 614 und 654.
Wie sich aus den Figuren ergibt, kann im Fall der 32 Messwerte je Umdrehung eine sehr hohe Genauigkeit mit einem verbleibenden Fehler von weniger als 0,02° erreicht werden und selbst im Fall der lediglich acht Messwerte pro vollständiger Umdrehung bleibt der Fehler geringer als 0,04°.
In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Tiefpass-Charakteristik des Filters angepasst werden, beispielsweise um eine schnellere Stabilisierung der gefilterten Phase zu erreichen.
Eine weitere Möglichkeit der Korrektur des ersten Winkels 480 besteht gemäß weiteren Ausführungsbeispielen darin, für jeden Messwert der Hall-Sensorelemente zunächst direkt einen zweiten Winkel (A-VHALL) zu bestimmen und diesen zur Korrektur des ersten Winkels 480 (nachfolgend auch mit A-XMR bezeichnet) zu verwenden.
7 illustriert diese weitere Möglichkeit und zeigt auf der X-Achse 704 den tatsächlichen Rotationswinkel der Welle 310 und auf der Y-Achse 704 die Winkelwerte, die mit den magnetoresistiven Sensorelementen und mit den Hall-Sensorelementen bestimmt wurden. Eine erste Kurve 710 illustriert die Winkel aus den Messwerten der magnetoresistiven Sensorelemente und eine zweite Kurve 720 illustriert die Winkel aus den Messwerten der Hall-Sensorelemente, die aufgrund des Rauschens der Messignale mit einem hohen individuellen Fehler behaftet sind. Eine dritte Kurve 730 illustriert die Differenz zwischen den Winkeln der magnetoresistiven Sensorelemente 710 und der Hall-Sensorelemente 720. Die Differenz ist, ebenso wie die Winkel der Hall-Sensorelemente 730 mit einem Fehler behaftet. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 500 also ausgebildet, um zum Korrigieren des ersten Winkels A-XMR zunächst einen zweiten Winkel A-VHALL basierend auf den Messwerten des weiteren Sensorelements zu bestimmen und eine Differenz zwischen für zu selben Zeitpunkten bestimmten ersten Winkeln A-XMR und zweiten Winkeln A-VHALL zu bilden.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen wird die Differenz (Kurve 730) zwischen dem ersten Winkel A-XMR (Kurve 710) und dem zweiten Winkel A-VHALL (Kurve 720) für mehrere aufeinanderfolgende Messungen, kombiniert. Die Kombination kann gemäß einigen Ausführungsbeispielen beispielsweise durch das Bilden des Mittelwerts erfolgen oder, ähnlich wie vorher diskutiert, durch Verwenden eines Tiefpassfilters mit geeigneter Filtercharakteristik. Die Kombination kann dabei Differenzwerte einer einzigen vollständigen Umdrehung betreffen oder die Differenzwerte mehrerer aufeinanderfolgender Umdrehungen. Bei hinreichend großer und problemangepasster Wahl der Anzahl der derart zu kombinieren denn Differenzwerte zwischen erstem Winkel A-XMR und zweitem Winkel A-VHALL konvergiert die kombinierte Winkeldifferenz zu einem Wert, der die tatsächliche Phasendifferenz mit hoher Genauigkeit wiedergibt. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist das Steuergerät 500 also ausgebildet, zum Korrigieren des ersten Winkels A-XMR mehrere für aufeinanderfolgende Zeitpunkte bestimmte Differenzen zwischen erstem Winkel A-XMR und zweiten Winkel A-VHALL geeignet zu kombinieren.
Der Kombinierte Wert für die Winkeldifferenz, der in 8 für eine Vielzahl von aufeinanderfolgenden vollständigen Umdrehungen aufgetragen ist, kann dann zur Korrektur jeder einzelnen Winkelbestimmung mittels der magnetoresistiven Sensoren verwendet werden, um deren Phasenfehler zu korrigieren. 8 zeigt auf der X-Achse 810 die Anzahl der aufeinanderfolgenden vollständigen Umdrehungen und auf der Y-Achse 820 den Mittelwert der Differenz zwischen dem ersten Winkel A-XMR und dem zweiten Winke A-VHALL, der mit zunehmender Anzahl von gemittelten Differenzen (angegeben in vollständigen Umdrehungen) zu einem konstanten Wert konvergiert. In der konkret betrachteten Versuchsanordnung, die den 7 und 8 zugrunde liegt, wurden Hall-Sensorelemente angenommen, die einen hohen Amplitudenfehler aufweisen, dessen Standardabweichung 10 % der Amplitude beträgt und für die ferner 10 % Offset Fehler angenommen wurden. Selbst für derart hohe Fehler kann die Phasendifferenz bei einer hinreichend hohen Anzahl gemittelter Winkeldifferenzen mit hoher Genauigkeit bestimmt werden, die im konkreten Beispiel beispielsweise für 100 vollständige Umdrehungen mit einer Standardabweichung von weniger als 0,1° bestimmt werden konnte.
9 zeigt erneut schematisch ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 900 zur Bestimmung einer Richtung eines Magnetfelds.
Das Verfahren umfasset ein Bestimmen 910 eines ersten die Richtung des Magnetfeldes angebenden Winkels mittels zumindest eines magnetoresistiven Sensorelements. Ferner umfasst das Verfahren ein Korrigieren des ersten Winkels 920, basierend auf Messwerten eines weiteren Sensorelementes eines unterschiedlichen Typs, welches zur Bestimmung der Richtung des Magnetfeldes geeignet ist.
Ausführungsbeispiele des Verfahrens 900 können auf einer beliebigen programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt werden, unabhängig davon, ob sich diese mit dem Sensor in einem gemeinsamen Chip oder Gehäuse befindet. Beispielsweise kann das Verfahren mittels dedizierten Schaltkreisen ausgeführt werden, die sich innerhalb eines Substrates des Sensors befinden. Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen kann das Verfahren auch auf einem Steuergerät oder einer ECU (Electrical Control Unit) ausgeführt werden, die sich außerhalb eines Gehäuses des Sensors befinden, beispielsweise in einer ECU eines Kraftfahrzeuges.
Auch wenn in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen davon ausgegangen wurde, dass sich die magnetoresistiven Sensorelemente und die weiteren Sensorelemente innerhalb eines Chips oder sogar auf demselben Substrat befinden, können weitere Ausführungsbeispiele von Steuergeräten bzw. Verfahren zur Bestimmung einer Richtung eines Magnetfelds ebenso Sensorelemente verwenden, die auf unterschiedlichen Substraten oder sogar in unterschiedlichen Chips angeordnet sind, sofern deren relative Anordnung zueinander bekannt oder kalibrierbar ist.
Wenngleich in den vorhergehenden Abschnitten ein Sensor, der zusätzlich zu magnetoresistiven Sensorelementen zumindest ein weiteres Sensorelement eines anderen Typs aufweist, mittels dessen ein Magnetfeld gemessen werden kann, überwiegend dahingehend diskutiert wurde, dass dadurch ein Phasenfehler bei der Winkelmessung kalibriert werden kann, können derartige Sensoren auch auf andere vorteilhafte Art und Weise verwendet werden. Beispielsweise kann die redundante Information des weiteren Sensorelements ergänzend oder alternativ dazu herangezogen werden, um eine Funktionsweise der magnetoresistiven Sensorelemente im Sinne von „Functional Safety“ zu überprüfen. Dies Überprüfung kann beispielsweise ein Fehlersignal generieren, sofern eine starke Abweichung des erwarteten Messergebnisses der magnetoresistiven Sensorelemente mittels des weiteren Sensorelements nachgewiesen werden kann. Auch können weitere Fehlerzustände einer Messanordnung mittels der Messwerte der Hall-Sensorelemente detektiert werden, die der Detektion mittels der magnetoresistiven Sensorelemente nicht zugänglich sind. Diese werden beispielsweise in Sättigung betrieben, sodass Änderungen der Stärke des Magnetfelds, die unterschiedliche Ursachen haben können, mittels der Messwerte des magnetoresistiven Sensorelemente nicht nachgewiesen werden können. Diese können jedoch mittels der Messwerte der Hall-Sensorelemente detektiert werden, um so beispielsweise darauf zu schließen, dass der Magnet 320 sich relativ zur Welle 310 bewegt, beispielsweise in der axialen Richtung. Dies setzt unweigerlich eine Störung der Geometrie und infolgedessen eine Verschlechterung des Messergebnisses voraus, wofür die magnetoresistiven Sensorelemente allein jedoch nicht sensitiv wären.
Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorher detaillierten Beispiele und Figuren beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der weiteren Beispiele kombiniert werden, um ein gleiches oder ähnliches Merkmal des weiteren Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das weiter Beispiel zusätzlich einzuführen.
Beispiele können weiterhin ein Computerprogramm mit einem Programmcode zum Ausführen eines oder mehrerer der obigen Verfahren sein oder sich darauf beziehen, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder Prozessor ausgeführt wird. Schritte, Operationen oder Prozesse von verschiedenen, oben beschriebenen Verfahren können durch programmierte Computer oder Prozessoren ausgeführt werden. Beispiele können auch Programmspeichervorrichtungen, z. B. Digitaldatenspeichermedien, abdecken, die maschinen-, prozessor- oder computerlesbar sind und maschinenausführbare, prozessorausführbare oder computerausführbare Programme von Anweisungen codieren. Die Anweisungen führen einige oder alle der Schritte der oben beschriebenen Verfahren aus oder verursachen deren Ausführung. Die Programmspeichervorrichtungen können z. B. Digitalspeicher, magnetische Speichermedien wie beispielsweise Magnetplatten und Magnetbänder, Festplattenlaufwerke oder optisch lesbare Digitaldatenspeichermedien umfassen oder sein. Weitere Beispiele können auch Computer, Prozessoren oder Steuereinheiten, die zum Ausführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren programmiert sind, oder (feld-)programmierbare Logik-Arrays ((F)PLAs = (Field) Programmable Logic Arrays) oder (feld-)programmierbare Gate-Arrays ((F)PGA = (Field) Programmable Gate Arrays), die zum Ausführen der Schritte der oben beschriebenen Verfahren programmiert sind, abdecken.
Es versteht sich, dass die Offenbarung mehrerer, in der Beschreibung oder den Ansprüchen offenbarter Schritte, Prozesse, Operationen oder Funktionen nicht als in der bestimmten Reihenfolge befindlich ausgelegt werden soll, sofern dies nicht explizit oder implizit anderweitig, z. B. aus technischen Gründen, angegeben ist. Daher werden diese durch die Offenbarung von mehreren Schritten oder Funktionen nicht auf eine bestimmte Reihenfolge begrenzt, es sei denn, dass diese Schritte oder Funktionen aus technischen Gründen nicht austauschbar sind. Ferner kann bei einigen Beispielen ein einzelner Schritt, Funktion, Prozess oder Operation mehrere Teilschritte, -funktionen, -prozesse oder -operationen einschließen und/oder in dieselben aufgebrochen werden. Solche Teilschritte können eingeschlossen sein und Teil der Offenbarung dieses Einzelschritts sein, sofern sie nicht explizit ausgeschlossen sind.
Die folgenden Ansprüche werden hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Während jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hiermit explizit vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner 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.

Claims

Ein Sensor (100; 200) zur Bestimmung einer Richtung eines Magnetfeldes, umfassend: zumindest ein magnetoresistives Sensorelement (110; 210, 220) zum Bestimmen der Richtung des Magnetfeldes; und zumindest ein weiteres Sensorelement (120; 250, 260) eines anderen Typs, das zur Bestimmung der Richtung des Magnetfeldes geeignet ist.
Der Sensor (100; 200) gemäß Anspruch 1, wobei das magnetoresistive Sensorelement (110; 210, 220) auf einer Oberfläche eines Substrates angeordnet ist, und wobei das weitere Sensorelement (120; 250, 260) innerhalb des Substrates angeordnet ist (neben, unter).
Der Sensor (100; 200) gemäß Anspruch 2, wobei sich das weitere Sensorelement (120; 250, 260) innerhalb des Substrates senkrecht zur Oberfläche des Substrates erstreckt.
Der Sensor (100; 200) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das weitere Sensorelement (120; 250, 260) ein Hall-Sensorelement ist.
Steuergerät (500) zum Bestimmen einer Richtung eines Magnetfeldes, das ausgebildet ist, um: basierend auf Messwerten eines magnetoresistiven Sensorelements (110; 210, 220) einen die Richtung des Magnetfeldes angebenden ersten Winkel (180) zu bestimmen, und den ersten Winkel (180) zu korrigieren, basierend auf Messwerten eines weiteren Sensorelementes (120; 250, 260) eines unterschiedlichen Typs, welches zur Bestimmung der Richtung des Magnetfeldes geeignet ist.
Das Steuergerät (500) gemäß Anspruch 5, das ferner ausgebildet ist, zum Korrigieren des ersten Winkels (180) eine Fourier Transformation einer Mehrzahl von Messwerten des weiteren Sensorelementes (120; 250, 260) durchzuführen, um einen Phasenwert (614, 616, 654, 656) für das weitere Sensorelement (120; 250, 260) zu erhalten.
Das Steuergerät (500) gemäß einem der Ansprüche 5 oder 6, das ferner ausgebildet ist, zeitlich aufeinanderfolgende Messwerte des weiteren Sensorelements (120; 250, 260) zu interpolieren.
Das Steuergerät (500) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei das Steuergerät ausgebildet ist, um das Bestimmen eines Messwertes mittels des weiteren Sensorelementes (120; 250, 260) auszulösen, wenn der erste Winkel (180) einem vorbestimmten Kriterium genügt.
Das Steuergerät (500) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, das ferner ausgebildet ist, zum Korrigieren des ersten Winkels (180; 710) einen zweiten Winkel (720) basierend auf den Messwerten des weiteren Sensorelements (120; 250, 260) zu bestimmen.
Das Steuergerät (500) gemäß Anspruch 9, das ausgebildet ist, zum Bestimmen des zweiten Winkels (720) mehrere Messwerte des weiteren Sensorelementes (120; 250, 260) zu kombinieren.
Das Steuergerät (500) gemäß einem der Ansprüche 9 oder 10, das ausgebildet ist, zum Korrigieren des ersten Winkels (180, 710) eine Differenz zwischen für zu selben Zeitpunkten bestimmten ersten Winkeln (180; 710) und zweiten Winkeln (720) zu bilden.
Das Steuergerät (500) gemäß Anspruch 11, das ausgebildet ist, zum Korrigieren des ersten Winkels (180; 710) mehrere für aufeinanderfolgende Zeitpunkte bestimmte Differenzen (730) zwischen erstem Winkel (180; 710) und zweiten Winkel (720) zu kombinieren.
Ein Winkelsensor zur Bestimmung einer Richtung eines Magnetfeldes, umfassend: einen Sensor (100; 200) zum Bestimmen der Richtung des Magnetfeldes gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4; und ein mit dem magnetoresistiven Sensorelement (110; 210, 220) und dem weiteren Sensorelement (120; 250, 260) des Sensors (100; 200) gekoppeltes Steuergerät (500) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 12.
Der Winkelsensor gemäß Anspruch 13, ferner umfassend: einen Messignalausgang, der ausgebildet ist, ein den korrigierten ersten Winkel des Magnetfeldes anzeigendes Ausgangssignal auszugeben.
Verfahren (900) zur Bestimmung einer Richtung eines Magnetfeldes, umfassend: Bestimmen (910) eines ersten die Richtung des Magnetfeldes angebenden Winkels mittels zumindest eines magnetoresistiven Sensorelements; und Korrigieren des ersten Winkels (920), basierend auf Messwerten eines weiteren Sensorelementes eines unterschiedlichen Typs, welches zur Bestimmung der Richtung des Magnetfeldes geeignet ist.
Das Verfahren (900) gemäß Anspruch 15, ferner umfassend: durchführen einer Fourier Transformation einer Mehrzahl von Messwerten des weiteren Sensorelementes, um einen Phasenwert für das zweite Sensorelement zu erhalten.
Das Verfahren (900) gemäß Anspruch 15 oder 16, ferner umfassend: interpolieren von zeitlich aufeinanderfolgenden Messwerten des weiteren Sensorelements.
Das Verfahren (900) gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, ferner umfassend: bestimmen eines zweiten Winkels basierend auf den Messwerten des weiteren Sensorelements zum Korrigieren des ersten Winkels.
Das Verfahren (900) gemäß Anspruch 18, wobei das Korrigieren des ersten Winkels ferner das Bilden einer Differenz zwischen für zu selben Zeitpunkten bestimmten ersten Winkeln und zweiten Winkeln umfasst.
Computerprogramm mit einem Programmcode, der ein durchführen eines Verfahrens (900) gemäß einem der Patentansprüche 15 bis 19 bewirkt, wenn der Programmcode auf einer programmierbaren Hardwarekomponente ausgeführt wird.