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Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf dreidimensionale (3D) Magnetsensoren in Kombination mit einem Magneten.
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Hintergrund
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Eingabevorrichtungen, wie Drehknöpfe, können zur Steuerung vieler verschiedener Funktionalitäten verwendet werden und stellen daher ein komplexes Bewegungsdetektionsproblem dar. Ein konkretes Beispiel ist ein Lautstärkeregler eines Fahrzeug-Multimediasystems. Ein solcher Knopf könnte die folgenden erweiterten Funktionen aufweisen: Drehen zur Lautstärkeregelung (ohne Endanschlag); Drücken zum Stummschalten oder Ein-/Ausschalten; und Neigen nach oben oder unten, um den aktuellen Modus, den Radiosender oder das gespielte Lied zu ändern. Der Knopf kann also in jeder beliebigen Kombination der gegebenen Positionen bewegt werden, erfordert jedoch eine eindeutige Detektion der Bewegung für eine ordnungsgemäße Steuerung.
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Aktuelle Implementierungen erfordern in der Regel eine Kombination aus mehreren Erfassungselementen, die Folgendes umfassen könnten: einen mechanischen Schalter für die Druckdetektion; zwei mechanische Schalter für die Neigungsdetektion; und magnetische, optische, mechanische oder resistive Erfassungselemente für die Drehdetektion. Die Anzahl der Erfassungselemente, die zur eindeutigen Detektion unterschiedlicher Bewegungen des Knopfes verwendet werden, führt zu höheren Kosten und einer höheren Komplexität des Designs. Daher kann eine einfachere, kosteneffektivste Lösung wünschenswert sein.
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Kurzdarstellung
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Ausführungsformen sind auf das Verwenden eines einzelnen dreidimensionalen (3D) Magnetsensors für die Positionsdetektion eines multidirektionalen, drehenden Objekts gerichtet, das so ausgelegt ist, dass es sich zwischen verschiedenen dreidimensionalen Positionen bewegt und auch drehend bewegt.
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Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen enthält eine Magnetsensorvorrichtung einen 3D-Magnetsensor, der innerhalb eines Magnetfeldes angeordnet ist, wobei der 3D-Magnetsensor so ausgelegt ist, dass er drei verschiedene Magnetfeldkomponenten des Magnetfeldes misst und Sensorsignale als Reaktion auf die gemessenen drei verschiedenen Magnetfeldkomponenten erzeugt; und einen Magneten, der das Magnetfeld erzeugt. Der Magnet ist in Abwesenheit jeglicher angelegter räumlicher Kraft in einer Standardraumposition angeordnet, und der Magnet ist so ausgelegt, dass er sich basierend auf einer angelegten Drehkraft um eine Drehachse dreht. Das Magnetfeld variiert inhomogen in Bezug auf mindestens eine der drei Magnetfeldkomponenten bei der Drehung des Magneten um die Drehachse.
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Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen enthält eine Drehknopfsensoranordnung einen Drehknopf mit einem Schaft, der so ausgelegt ist, dass er sich um eine Drehachse dreht; einen 3D-Magnetsensor, der in einem Magnetfeld angeordnet ist, wobei der 3D-Magnetsensor so ausgelegt ist, dass er drei verschiedene Magnetfeldkomponenten des Magnetfelds misst und Sensorsignale als Reaktion auf die gemessenen drei verschiedenen Magnetfeldkomponenten erzeugt; und einen Magneten, der mit dem Schaft gekoppelt und so ausgelegt ist, dass er das Magnetfeld erzeugt. Der Magnet ist in einer Standardraumposition angeordnet, ohne dass eine räumliche Kraft auf den Drehknopf ausgeübt wird. Der Magnet ist so ausgelegt, dass er sich basierend auf einer auf den Drehknopf ausgeübten Drehkraft um eine Drehachse dreht. Das Magnetfeld variiert inhomogen am 3D-Magnetsensor in Bezug auf mindestens eine der drei Magnetfeldkomponenten, während sich der Magnet um die Drehachse dreht.
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Figurenliste
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Ausführungsformen sind hierin unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
- 1A ist eine Querschnittsansicht einer Drehknopfsensoranordnung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
- 1B ist eine perspektivische Ansicht der Drehknopfsensoranordnung der 1A gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen;
- 2 zeigt Sensormessungen, die von einem 3D-Magnetsensor während einer vollen Umdrehung eines Magneten um eine Drehachse gemäß einem vorgegebenen Verschiebungswinkel gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen erhalten werden;
- 3 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Drehknopfsensoranordnung gemäß einer oder mehrerer Ausführungsformen;
- 4 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Drehknopfsensoranordnung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen; und
- 5 ist eine perspektivische Ansicht einer anderen Drehknopfsensoranordnung gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen.
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Detaillierte Beschreibung
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Im Folgenden werden Einzelheiten bereitgestellt, um die beispielhaften Ausführungsformen eingehender zu erläutern. Für den Fachmann wird es jedoch offensichtlich sein, dass Ausführungsformen auch ohne diese spezifischen Details in die Praxis umgesetzt werden können. In anderen Fällen werden bekannte Strukturen und Vorrichtungen eher in Blockdiagrammform oder in einer schematischen Ansicht als im Detail gezeigt, um die Ausführungsformen nicht unklar erscheinen zu lassen. Darüber hinaus können Merkmale der verschiedenen nachstehend beschriebenen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, sofern nicht ausdrücklich anders angegeben.
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Weitere, äquivalente oder ähnliche Elemente oder Elemente mit äquivalenter oder ähnlicher Funktionalität sind in der folgenden Beschreibung mit äquivalenten oder ähnlichen Bezugszeichen bezeichnet. Da gleiche oder funktionell äquivalente Elemente in den Abbildungen mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, kann eine wiederholte Beschreibung für Elemente, die mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, weggelassen sein. Daher sind die Beschreibungen für Elemente mit gleichen oder ähnlichen Bezugszeichen gegenseitig austauschbar.
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Es ist klar, dass wenn ein Element als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet ist, es direkt mit dem anderen Element verbunden oder gekoppelt sein kann oder dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn dagegen ein Element als „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ mit einem anderen Element bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Andere Worte, die zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet werden, sollten in ähnlicher Weise interpretiert werden (z.B. „zwischen“ versus „direkt zwischen“, „benachbart“ versus „direkt benachbart“, usw.).
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In den hierin beschriebenen oder in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen kann jede direkte elektrische Verbindung oder Kopplung, d.h. jede Verbindung oder Kopplung ohne zusätzliche dazwischenliegende Elemente, auch durch eine indirekte Verbindung oder Kopplung, d.h. eine Verbindung oder Kopplung mit einem oder mehreren zusätzlichen dazwischenliegenden Elementen, oder umgekehrt, realisiert werden, solange der allgemeine Zweck der Verbindung oder Kopplung, zum Beispiel zur Übertragung einer bestimmten Art von Signal oder zur Übertragung einer bestimmten Art von Information, im Wesentlichen erhalten bleibt. Merkmale aus verschiedenen Ausführungsformen können zu weiteren Ausführungsformen kombiniert werden. Beispielsweise können Variationen oder Modifikationen, die in Bezug auf eine der Ausführungsformen beschrieben sind, auch auf andere Ausführungsformen anwendbar sein, sofern nicht anders angegeben.
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Ausführungsformen beziehen sich auf Sensoren und Sensorsysteme sowie auf die Gewinnung von Informationen über Sensoren und Sensorsysteme. Ein Sensor kann sich auf eine Komponente beziehen, die eine zu messende physikalische Größe in ein elektrisches Signal umwandelt, zum Beispiel in ein Stromsignal oder ein Spannungssignal. Die physikalische Größe kann zum Beispiel ein Magnetfeld, ein elektrisches Feld, einen Druck, eine Kraft, einen Strom oder eine Spannung umfassen, ist aber nicht darauf beschränkt. Eine Sensorvorrichtung, wie hierin beschrieben, kann ein Winkelsensor, ein Geschwindigkeitssensor, ein Bewegungssensor und ähnliches sein.
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Ein Magnetfeldsensor beinhaltet zum Beispiel ein oder mehrere Magnetfeldsensorelemente, die eine oder mehrere Eigenschaften eines Magnetfeldes messen (z.B. einen Betrag der magnetischen Feldflussdichte, eine Feldstärke, einen Feldwinkel, eine Feldrichtung, eine Feldorientierung, usw.). Das Magnetfeld kann durch einen Magneten, einen stromführenden Leiter (z.B. einen Draht), die Erde oder eine andere Magnetfeldquelle erzeugt werden. Jedes Magnetfeldsensorelement ist so ausgelegt, dass es als Reaktion auf ein oder mehrere Magnetfelder, die auf das Sensorelement treffen, ein Sensorsignal (z.B. ein Spannungssignal) erzeugt. Somit ist ein Sensorsignal indikativ für die Größe und/oder die Orientierung des Magnetfeldes, das auf das Sensorelement trifft.
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Es wird gewürdigt, dass die Begriffe „Sensor“ und „Sensorelement“ in dieser Beschreibung austauschbar verwendet werden können, und dass die Begriffe „Sensorsignal“ und „Messsignal“ in dieser Beschreibung austauschbar verwendet werden können.
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Magnetsensoren, die in den beschriebenen Ausführungsformen bereitgestellt werden, beinhalten laterale und vertikale Halleffekt-Sensoren (Hall-Sensoren). Ein Hall-Effekt-Sensor ist ein Wandler, der seine Ausgangsspannung (Hallspannung) als Reaktion auf ein Magnetfeld variiert. Er basiert auf dem Hall-Effekt, der sich die Lorentz-Kraft zunutze macht. Die Lorentz-Kraft lenkt bewegte Ladungen in Gegenwart eines Magnetfeldes aus, das senkrecht zum Stromfluss durch den Sensor oder die Hall-Platte steht. Dabei kann eine Hall-Platte ein dünnes Stück Halbleiter oder Metall sein. Die Auslenkung bewirkt eine Ladungstrennung, die ein elektrisches Hall-Feld erzeugt. Dieses elektrische Feld wirkt in Bezug auf die Lorentzkraft in entgegengesetzter Richtung auf die Ladung ein. Beide Kräfte gleichen sich gegenseitig aus und erzeugen eine Potentialdifferenz senkrecht zur Richtung des Stromflusses. Die Potentialdifferenz kann als Hallspannung gemessen werden und variiert für kleine Werte linear mit dem Magnetfeld. Hall-Effekt-Sensoren können für Näherungsschaltung, Positionierung, Geschwindigkeitsdetektion und Stromerfassungsanwendungen verwendet werden.
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Ein vertikaler Hallsensor ist ein Magnetfeldsensor, bei dem das Hallelement senkrecht zur Chipebene aufgebaut ist (z.B. von einer Hauptfläche des Chips in den Chipkörper hineinragend). Er erfasst Magnetfelder senkrecht zu seiner definierten empfindlichen Kante (oben, rechts, oder links, relativ zur Hauptoberfläche des Chips). Dies bedeutet im Allgemeinen, dass ein vertikaler Hallsensor für eine Magnetfeldkomponente empfindlich ist, die parallel zu ihrer Oberfläche und parallel oder in der Ebene zur Hauptoberfläche des Chips verläuft, in die der vertikale Hallsensor integriert ist. Insbesondere kann sich ein vertikaler Hallsensor von der Hauptoberfläche in den Chip hinein erstrecken. Die Ebene der Empfindlichkeit kann hierin als „Empfindlichkeitsachse“ oder „Erfassungsachse“ bezeichnet werden, und jede Erfassungsachse hat eine Bezugsrichtung. Für vertikale Hallsensorelemente ändern sich die von den Sensorelementen ausgegebenen Spannungswerte in Abhängigkeit von der magnetischen Feldstärke in Richtung ihrer Erfassungsachse.
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Andererseits ist ein lateraler (planarer) Hallsensor konstruiert mit dem Hallelement in derselben Ebene wie die Hauptoberfläche des Chips. Er erfasst Magnetfelder senkrecht zu seiner planaren Oberfläche. Das bedeutet, dass sie für Magnetfelder empfindlich sind, die senkrecht oder außerhalb der Ebene der Hauptoberfläche des Chips liegen. Die Ebene der Empfindlichkeit kann hierin als „Empfindlichkeitsachse“ oder „Erfassungsachse“ bezeichnet werden, und jede Erfassungsachse hat eine Bezugsrichtung. Ähnlich wie bei vertikalen Hallsensorelementen ändern sich die Spannungswerte, die von lateralen Hallsensorelementen ausgegeben werden, entsprechend der magnetischen Feldstärke in Richtung ihrer Erfassungsachse.
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Eine Magnetfeldkomponente kann zum Beispiel eine x-Magnetfeldkomponente (Bx), eine y-Magnetfeldkomponente (By) oder eine z-Magnetfeldkomponente (Bz) sein, wobei in den angegebenen Beispielen die Bx- und By-Feldkomponenten in der Ebene des Chips liegen und Bz außerhalb der Ebene des Chips liegt.
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Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen können mehrere Magnetfeldwinkelsensoren und eine Sensorschaltung im selben Chip untergebracht (d.h. integriert) sein.
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Beispielsweise kann ein 3D-Magnetsensor eine erste Vielzahl von sich drehenden vertikalen Hall-Platten enthalten, die so ausgelegt sind, dass sie die x-Magnetfeldkomponente (Bx) messen (d.h. zu ihr empfindlich sind) und in einem drehenden Schema arbeiten (z.B., ein Stromdrehschema oder ein Spannungsdrehschema), eine zweite Vielzahl von sich drehenden vertikalen Hall-Platten, die so ausgelegt sind, dass sie die y-Magnetfeldkomponente (By) messen und im Drehschema arbeiten, und eine dritte Vielzahl von sich drehenden lateralen Hall-Platten, die so ausgelegt sind, dass sie die z-Magnetfeldkomponente (Bz) messen und im Drehschema arbeiten. Zusammen führen die drei Sätze von HallSensorelementen die Magnetfelddetektion in den x-, y- und z-Richtungen (d.h. alle drei Dimensionen eines Magnetfeldes) durch und erzeugen Sensorsignale, die es dem 3D-Magnetsensor ermöglichen, 3D-Linear- und Drehbewegungen zu messen.
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Die Sensorschaltung kann als Signalverarbeitungsschaltung und/oder Signalaufbereitungsschaltung bezeichnet werden, die ein oder mehrere Signale (d.h. Sensorsignale) von einem oder mehreren Magnetfeldsensorelementen in Form von Rohmessdaten empfängt und aus dem Sensorsignal ein Messsignal ableitet, welches das Magnetfeld repräsentiert.
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In einigen Fällen kann ein Messsignal ein Differenzmesssignal sein, das aus Sensorsignalen abgeleitet ist, die von zwei Sensorelementen mit derselben Erfassungsachse (z.B. zwei Sensorelemente, die auf dieselbe Magnetfeldkomponente empfindlich sind) unter Verwendung der Differenzberechnung erzeugt werden. Ein differentielles Messsignal bietet Robustheit gegenüber homogenen externen magnetischen Streufeldern.
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Signalkonditionierung, wie sie hierin verwendet wird, bezieht sich auf die Manipulation eines analogen Signals in der Weise, dass das Signal die Anforderungen einer nächsten Stufe für die weitere Verarbeitung erfüllt. Die Signalkonditionierung kann die Umwandlung von analog zu digital (z.B. über einen Analog-Digital-Wandler), Verstärkung, Filterung, Umwandlung, Vorspannung, Bereichsanpassung, Isolierung und alle anderen Prozesse umfassen, die erforderlich sind, um eine Sensorausgabe nach der Konditionierung für die Verarbeitung geeignet zu machen.
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Somit kann die Sensorschaltung einen Analog-Digital-Wandler (ADC) enthalten, der das analoge Signal von einem oder mehreren Sensorelementen in ein digitales Signal umwandelt. Die Sensorschaltung kann auch einen digitalen Signalprozessor (DSP) enthalten, der eine gewisse Verarbeitung des digitalen Signals durchführt, die im Folgenden besprochen wird. Daher kann ein Chip, der auch als integrierte Schaltung (IC) bezeichnet werden kann, eine Schaltung enthalten, die das kleine Signal eines oder mehrerer Magnetfeldsensorelemente über Signalverarbeitung und/oder -konditionierung aufbereitet und verstärkt.
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Eine Sensorvorrichtung, wie sie hierin verwendet wird, kann sich auf eine Vorrichtung beziehen, die einen Sensor und eine Sensorschaltung wie oben beschrieben enthält. Eine Sensorvorrichtung kann auf einem einzelnen Halbleiterdie (z.B. Siliziumdie oder Chip) integriert sein. Somit sind der Sensor und die Sensorschaltung auf demselben Halbleiterdie angeordnet.
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1A ist eine Querschnittsansicht einer Drehknopfsensoranordnung 100 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. 1B ist eine perspektivische Ansicht der Drehknopfsensoranordnung 100 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Die Drehknopfsensoranordnung 100 beinhaltet einen Drehknopf 10, einen Magneten 20a und einen dreidimensionalen (3D) Magnetsensor 30. Der Drehknopf 10 beinhaltet einen Knopfkopf 11 und einen Schaft 12, der an einem seiner Enden 13 von zwei gegenüberliegenden Enden 13 und 14 mit dem Knopfkopf 11 verbunden ist.
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Der Drehknopf 10 hat eine Drehachse 15 und ist so ausgelegt, dass er sich um die Drehachse 15 dreht, wenn eine Drehkraft darauf ausgeübt wird. Zusätzlich zur Drehung kann der Drehknopf 10 so ausgelegt sein, dass er sich räumlich in mindestens einer von drei Dimensionen bewegt, wenn eine räumliche Kraft auf ihn einwirkt. Beispielsweise kann sich der Drehknopf 10 direktional entlang der x-Achse, y-Achse und/oder z-Achse bewegen. Die z-Achse ist parallel zu und/oder ausgerichtet mit der Drehachse 15, während die x-Achse und die y-Achse orthogonal zur Drehachse 15 sind.
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Der Drehknopf 10, wie in den 1A und 1B dargestellt, ist in seiner Standardraumposition positioniert. Das heißt, der Drehknopf 10 ist so ausgelegt, dass er in dieser Position ruht, wenn keine räumliche Kraft auf ihn einwirkt. Dementsprechend kann der Drehknopf 10 aus dieser Standardraumposition verschoben werden, wenn eine räumliche Kraft in x-, y- und/oder z-Richtung auf ihn ausgeübt wird. Eine räumliche Kraft in z-Richtung kann eine Druck- oder Zugkraft sein, die eine axiale Bewegung des Drehknopfes 10 entlang der Drehachse 15 bewirkt. Eine räumliche Kraft in der x-Richtung oder y-Richtung kann eine Schwenkbewegung des Drehknopfes bewirken, die dazu führt, dass der Drehknopf 10 um einen Schwenkpunkt 16 in der jeweiligen x- oder y-Richtung schwenkt. Wenn der Drehknopf 10 aus der Standardraumposition schwenkt, bewirkt die Schwenkbewegung eine Änderung des Winkels zwischen einer Drehachse 15 und einem Magnetisierungsvektor eines Magneten 20. Daher ist der Drehknopf 10 im Allgemeinen so ausgelegt, dass er basierend auf einer auf den Drehknopf 10 ausgeübten räumlichen Kraft, die in einem Verschiebungsvektor von der Standardraumposition zur räumlichen Verschiebungsposition im euklidischen Raum resultiert, von der Standardraumposition in eine verschobene räumliche Position verschoben wird.
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Zum Beispiel kann der Drehknopf 10 ein Steuerknopf eines Multimediasystems sein. Dieser könnte die folgenden erweiterten Funktionen haben: Drehen zur Lautstärkeregelung, Drücken oder Ziehen zum Stummschalten oder Ein-/Ausschalten, Neigen in der y-Richtung (z.B. nach oben oder unten), um den aktuellen Modus, die Radiostation oder das gespielte Lied zu ändern oder durch verschiedene Menüs zu navigieren, und Neigen in der x-Richtung (z.B. nach rechts oder links), um den aktuellen Modus, die Radiostation oder das gespielte Lied zu ändern oder durch verschiedene Menüs zu navigieren. Als Ergebnis können die verschiedenen Bewegungen des Drehknopfes 10 so programmiert sein, dass sie verschiedenen einzigartigen Steuerfunktionen entsprechen.
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Der Schaft 12 des Drehknopfes 10 kann massiv sein oder eine Bohrung 17 aufweisen, die sich zumindest teilweise durch den Schaft 12 erstreckt. In diesem Fall erstreckt sich die Bohrung 17 entlang der Drehachse 15 vom ersten Ende 13 bis zum zweiten Ende 14. Die Bohrung 17 definiert ferner eine Innenfläche 18 des Schafts 12.
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Der Magnet 20a ist mit dem Schaft 12 gekoppelt. Insbesondere für den Fall, dass der Schaft 12 nicht die Bohrung 17 enthält, kann der Magnet 20a mit dem zweiten Ende 14, außerhalb des Schafts 12, in einer geneigten Ausrichtung gekoppelt sein. Wenn eine Bohrung 17 vorhanden ist, kann alternativ der Magnet 20a innerhalb der Bohrung 17 in geneigter Ausrichtung angeordnet und fest mit der Innenfläche 18 des Schafts 12 gekoppelt sein, wie in den 1A und 1B gezeigt.
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In beiden Fällen erfährt der Magnet 20a die gleiche Bewegung wie der Drehknopf 10, wenn auf den Drehknopf 10 entweder eine Drehkraft oder eine räumliche Kraft ausgeübt wird. Infolgedessen teilen sich der Drehknopf 10 und der Magnet 20a dieselbe Drehachse, und der Magnet 20a dreht sich um die Drehachse 15, wenn sich der Drehknopf 10 dreht. Darüber hinaus hat der Magnet 20a eine räumliche Standardposition, wie in den 1A und 1B dargestellt, welche der Standardraumposition des Drehknopfes 10 entspricht. Der Drehknopf 10 und der Magnet 20a haben den gleichen Schwenkpunkt 16. Daher kann sich der Magnet 20a direktional entlang der x-Achse, y-Achse und/oder z-Achse bewegen. Im Allgemeinen kann man sagen, dass der Magnet 20a so ausgelegt ist, dass er von der Standardraumposition in eine räumlich versetzte Position verschoben wird, basierend auf einer auf den Drehknopf 10 ausgeübten räumlichen Kraft, die in einem Verschiebungsvektor von der Standardraumposition zu der räumlich versetzten Position im euklidischen Raum resultiert.
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Der 3D-Magnetsensor 30 ist drehfest (d.h. er dreht sich nicht) auf einem Substrat 31 fixiert, einem solchen Schaltungssubstrat. Der 3D-Magnetsensor 30 ist mit einem Magnetfeld B angeordnet, das durch den Magneten 20a erzeugt wird. Der 3D-Magnetsensor 30 ist ebenfalls in einem vorbestimmten Abstand von dem Magneten 20a angeordnet, wenn sich der Magnet 20a in seiner Standardraumposition befindet. Das heißt, es besteht ein vorbestimmter Luftspalt zwischen dem 3D-Magnetsensor 30 und dem Magneten 20a, wenn sich der Magnet 20a in seiner Standardraumposition befindet. Dieser vorbestimmte Abstand oder dieser vorbestimmte Luftspalt kann sich aufgrund einer räumlichen Bewegung des Magneten 20a entlang jeder der drei Raumrichtungen x, y und/oder z ändern.
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Der 3D-Magnetsensor 30 ist so ausgelegt, dass er drei verschiedene Magnetfeldkomponenten des Magnetfeldes B misst und als Reaktion auf die gemessenen drei verschiedenen Magnetfeldkomponenten Sensorsignale erzeugt. Insbesondere enthält der 3D-Magnetsensor 30 mindestens ein erstes Sensorelement, das so ausgelegt ist, dass es eine erste Magnetfeldkomponente Bx des Magnetfelds B misst, mindestens ein zweites Sensorelement, das so ausgelegt ist, dass es eine zweite Magnetfeldkomponente By des Magnetfelds B misst, und mindestens ein drittes Sensorelement, das so ausgelegt ist, dass es eine dritte Magnetfeldkomponente Bz des Magnetfelds B misst, wobei die erste Magnetfeldkomponente Bx, die zweite Magnetfeldkomponente By und die dritte Magnetfeldkomponente Bz in verschiedenen orthogonalen Richtungen ausgerichtet sind.
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Eine Verarbeitungsschaltung 32, die elektrisch mit dem 3D-Magnetsensor 30 gekoppelt ist, kann so ausgelegt sein, dass sie die Sensorsignale empfängt und eine Drehbewegung des Drehknopfes um die Drehachse, eine axiale Bewegung des Drehknopfes entlang der Drehachse und eine Schwenkbewegung des Drehknopfes, die den Drehknopf auf einem Schwenkpunkt 16 schwenken lässt, detektiert.
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Ausgehend von den 1A und 1B werden nun verschiedene Konfigurationen eines Magneten diskutiert. Der Magnet beinhaltet die Magnete 20a, 20b, 20c und 20d und kann zusammenfassend als Magnet 20 bezeichnet werden. In jeder Konfiguration variiert jedoch das vom Magneten 20 erzeugte Magnetfeld B am 3D-Magnetsensor 30 in Bezug auf mindestens eine der drei Magnetfeldkomponenten inhomogen, während sich der Magnet 20 um die Drehachse 15 dreht. Genauer gesagt, in jeder Konfiguration variiert (d.h. dreht) das Magnetfeld B inhomogen am 3D-Magnetsensor 30, während sich der Magnet 20 um die Drehachse dreht, während sich der Magnet 20 in seiner Standardraumposition befindet.
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In den 1A und 1B enthält der Magnet 20a einen ersten Pol N (z.B. einen Nordpol) und einen zweiten Pol S (z.B. einen Südpol) mit entgegengesetzter Polarität zum ersten Pol. Der Magnet 20a enthält auch eine Symmetrieachse 21 und hat eine strukturelle Symmetrie um die Symmetrieachse 21. Zum Beispiel kann der Magnet 20a ein Scheibenmagnet, ein Zylindermagnet, ein Ringmagnet, ein Würfelmagnet und dergleichen sein. Der in den 1A und 1B gezeigte Magnet 20a ist ein Ringmagnet, ist aber nicht darauf beschränkt. Somit weist der Magnet 20a ferner einen Hohlraum 23 auf, der sich entlang der Symmetrieachse 21 von der ersten Fläche 24 zur zweiten Fläche 25 erstreckt. Der Magnet 20a ist ebenfalls axial entlang einer Magnetisierungsrichtung magnetisiert, die sich durch die Dicke des Magneten 20a erstreckt, so dass sich die Nord- und Südpole auf gegenüberliegenden Seiten 24 und 25 des Magneten 20a befinden. Der Magnet 20 ist ebenfalls homogen magnetisiert. Somit sind die Magnetisierungsvektoren 22 des Magneten 20a gleich groß und haben eine Magnetisierungsrichtung, die parallel zur Symmetrieachse 21 verläuft.
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Der Querschnitt des Magneten 20a beinhaltet eine erste Seite 26 und eine zweite Seite 27, die gegenüber der ersten Seite 26 angeordnet ist. Da der Magnet 20a homogen magnetisiert ist, ist die Stärke des durch den Magneten 20a erzeugten Magnetfeldes B von der ersten Seite 26 zur zweiten Seite 27 gleichmäßig, und alle Magnetisierungsvektoren 22 weisen in dieselbe Magnetisierungsrichtung.
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Der Magnetisierungsvektor 22 ist, wenn er auf die Drehachse 15 projiziert wird, von der Drehachse 15 um einen Standardverschiebungswinkel 9 verschoben, der größer als Null ist, wenn sich der Magnet 20a in der Standardraumposition befindet. Mit anderen Worten, die Symmetrieachse 21 des Magneten 20a ist in Bezug auf die Drehachse 15 geneigt, wenn sich der Magnet 20a in der Standardraumposition befindet. Konkret schneidet sich die Symmetrieachse 21 mit der Drehachse 15 und ist von der Drehachse 15 um den Standardverschiebungswinkel 9 verschoben, wenn der Magnet 20a in seiner Standardraumposition ist.
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Infolgedessen variiert (z.B. dreht) das Magnetfeld B am 3D-Magnetsensor inhomogen, während sich der Magnet 20a um die Drehachse 15 dreht. Die inhomogene Variation des Magnetfeldes B tritt am 3D-Magnetsensor 30 auf, während sich der Magnet 20a in seiner Standardraumposition dreht und während er sich in einer verschobenen räumlichen Position dreht.
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Gemäß dieser Anordnung kann der geneigte, axial magnetisierte Magnet 20a verwendet werden, um sowohl Drehung als auch räumliche Bewegungen in drei Achsen zu detektieren. Der Standardverschiebungswinkel θ führt zu höheren Magnetfeldänderungen, die vom 3D-Magnetsensor 30 gemessen werden, im Vergleich zu einem Fall, bei dem der Standardverschiebungswinkel θ gleich Null ist. Stattdessen führt, wie in der 2 gezeigt, der Nicht-Null-Standardverschiebungswinkel θ zu einer höheren Variation des Magnet-zu-Sensor-Luftspalts innerhalb einer Umdrehung.
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Insbesondere zeigt die 2 Sensormessungen, die mit dem 3D-Magnetsensor 30 während einer vollen Umdrehung des Magneten 20a um die Drehachse 15 gemäß einem Standardverschiebungswinkel θ von 5° erhalten werden. Die Messungen sind mit einer zusätzlichen Neigungsverschiebung gezeigt, die auf den Magneten 20a bei -2° und 2° vom Standardverschiebungswinkel θ von 5° angewendet wird (d.h. die Symmetrieachse 21 ist um 3° bzw. 7° in Bezug auf die Drehachse 15 geneigt), sowie mit keiner zusätzlichen Neigungsverschiebung, die auf den Magneten 20a angewendet wird (d.h. die Symmetrieachse 21 ist um 5° in Bezug auf die Drehachse 15 geneigt). Zusätzlich ist für jeden Neigungswinkel 9 gezeigt, dass eine Drehmessung durchgeführt wird, während sich der Magnet 20a in einer räumlich verschobenen Position dreht, bei welcher der Magnet 20a entlang der Drehachse 15 (d.h. in der z-Richtung) verschoben wird, indem er um 0,7 mm näher an den 3D-Magnetsensor 30 nach unten gedrückt wird. Somit entspricht eine Messung, die einer zusätzlichen Neigung von 0° und einem Druck von 0,0 mm entspricht, einer vollen Drehung in der Standardverschiebungsposition.
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Die Drehung des Magneten 20a bewegt sich für die Messergebnisse auf einer ellipsenförmigen Kurve. Dies ermöglicht eine analytische (arctan) basierte Auswertung durch die Verarbeitungsschaltung 32 zur Bestimmung des eindeutigen Drehwinkels des Magneten 20a. Ein Druck entlang der Drehachse 15 erhöht im Allgemeinen die Magnetfeldstärke, da der Magnet 20a näher an den 3D-Magnetsensor 30 bewegt wird, während ein Zug entlang der Drehachse 15 die Magnetfeldstärke im Allgemeinen verringert. Eine Neigung des Knopfes bewirkt hauptsächlich eine seitliche Verschiebung des Magneten 20a, was zu einem anderen magnetischen Vektorwinkel führt, der vom 3D-Magnetsensor 30 gemessen wird. Ein Vorteil der Ausführungsformen ist, dass sehr kleine Knopfverkippungen und Seitenverschiebungen detektiert werden können. Somit haben alle möglichen Positionen des Magneten 20a ein eindeutiges Messergebnis und können daher von der Verarbeitungsschaltung 32 eindeutig detektiert werden.
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Als Ergebnis ist der 3D-Magnetsensor 30 in der Lage, sowohl Drehbewegungen des Magnetfeldes B als auch kleine räumliche Bewegungen (<< 1mm) des Magnetfeldes B aufgrund der sich schnell ändernden Gradienten des Magnetfeldvektors bei den Sensorelementpositionen zu detektieren. Die Verwendung eines leicht geneigten, axial magnetisierten Ringmagneten ermöglicht dadurch eine mechanisch einfache Positionsdetektion einer komplexen Bewegung, die Drehung, Druck, Zug und Neigung beinhaltet.
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Der durch die Bohrung 17 und den Hohlraum 23 geschaffene Mittelraum kann auch zur Platzierung zusätzlicher Funktionalität, wie einer Leuchtdiode (LED) zur Beleuchtung des Knopfkopfes 11, genutzt werden.
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3 ist eine perspektivische Ansicht einer Drehknopfsensoranordnung 200 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Die Drehknopfsensoranordnung 200 ist der Drehknopfsensoranordnung 100 ähnlich, mit Ausnahme der Konfiguration des Magneten 20. In der 3 ist der Magnet 20b anstelle des Magneten 20a verwendet.
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Der Magnet 20b ist inhomogen magnetisiert, so dass seine Magnetisierungsvektoren 22 sowohl in Bezug auf die Drehachse 15 als auch auf die Symmetrieachse 21 des Magneten verkippt sind, wenn sich der Magnet 20b in seiner Standardraumposition befindet. Es kann ferner gewürdigt werden, dass die Symmetrieachse 21 des Magneten parallel zur Drehachse 15 ist und, genauer, mit der Drehachse 15 ausgerichtet ist, wenn der Magnet 20b in seiner Standardraumposition ist. Infolgedessen muss die Ausrichtung des Magneten 20b selbst nicht in einer geneigten Ausrichtung orientiert sein, wenn mit dem Drehknopf 10 innerhalb oder außerhalb der Bohrung 17 gekoppelt.
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Wie der Magnet 20a enthält auch der Magnet 20b einen ersten Pol N (z.B. einen Nordpol) und einen zweiten Pol S (z.B. einen Südpol) mit einer zum ersten Pol entgegengesetzten Polarität. Der erste Pol N und der zweite Pol S können die erste Fläche 24 bzw. die zweite Fläche 25 des Magneten 20b ausbilden. Der Magnet 20b enthält auch eine Symmetrieachse 21 und hat eine strukturelle Symmetrie um die Symmetrieachse 21. Zum Beispiel kann der Magnet 20b ein Scheibenmagnet, ein Zylindermagnet, ein Ringmagnet, ein Würfelmagnet und dergleichen sein. Der in der 3 gezeigte Magnet 20b ist ein Ringmagnet, ist aber nicht darauf beschränkt. Somit weist der Magnet 20b ferner einen Hohlraum 23 auf, der sich entlang der Symmetrieachse 21 von der ersten Fläche 24 zur zweiten Fläche 25 erstreckt.
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Ein Querschnitt des Magneten 20b beinhaltet eine erste Seite 26 und eine zweite Seite 27, die gegenüber der ersten Seite 26 angeordnet ist. Der Südpol S und der Nordpol N sind an einer Schnittstelle miteinander gekoppelt, die sich von der ersten Seite 26 zur zweiten Seite 27 erstreckt. Eine Dicke des Nordpols N nimmt von der ersten Seite 26 zur zweiten Seite 27 zu, und, umgekehrt, nimmt eine Dicke des Südpols S von der ersten Seite 26 zur zweiten Seite 27 ab. Infolgedessen nimmt die Feldstärke des durch den Magneten 20b erzeugten Magnetfeldes B (d.h. die Länge der Magnetfeldvektoren 22) von der ersten Seite 26 zur zweiten Seite 27 zu. Die Feldstärke kann linear von einer Seite zur anderen Seite des Magneten 20b variieren. Somit variieren die Magnetisierungsvektoren 22 des Magneten 20b in der Größe und haben eine Magnetisierungsrichtung, die von der Symmetrieachse 21 durch den Standardverschiebungswinkel 9 geneigt ist.
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Der Magnet 20b ist so angeordnet, dass die Magnetisierungsvektoren 22, wenn sie auf die Drehachse 15 projiziert werden, von der Drehachse 15 um den Standardverschiebungswinkel θ versetzt sind, der größer als Null ist, wenn sich der Magnet 20b in einer Standardraumposition befindet. Der Magnet 20b ist so ausgelegt, dass er von der Standardraumposition zu einer verschobenen räumlichen Position verschoben wird, basierend auf einer angelegten räumlichen Kraft, die in einem Verschiebungsvektor von der Standardraumposition zu der verschobenen räumlichen Position im euklidischen Raum resultiert. Infolgedessen variiert das Magnetfeld B am 3D-Magnetsensor 30 inhomogen, während sich der Magnet 20b zumindest in der Standardraumposition um die Drehachse 15 dreht. Somit können die gleichen Vorteile, die oben für die Drehknopfsensoranordnung 100 beschrieben wurden, auch in dieser Anordnung erreicht werden.
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4 ist eine perspektivische Ansicht einer Drehknopfsensoranordnung 300 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Die Drehknopfsensoranordnung 300 ist den Drehknopfsensoranordnungen 100 und 200 ähnlich mit Ausnahme der Konfiguration von Magnet 20. In der 4 ist anstelle der Magnete 20a und 20b der Magnet 20c verwendet.
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Der Magnet 20c ist inhomogen magnetisiert. Der Magnet 20c ist ebenfalls axial magnetisiert. In diesem Fall sind seine Magnetisierungsvektoren 22 parallel zur Drehachse 15, wenn sich der Magnet 20c in seiner Standardraumposition befindet. Die Feldstärke des durch den Magneten 20c erzeugten Magnetfeldes (d.h. die Länge der Magnetisierungsvektoren 22) variiert jedoch so, dass sie von der ersten Seite 26 zur zweiten Seite 27 abnimmt. Die Änderung der Feldstärke kann über den Magneten 20c linear verlaufen. In dieser Anordnung sind die Magnetisierungsvektoren 22 parallel sowohl zur Drehachse 15 als auch zur Symmetrieachse 21 des Magneten, wenn sich der Magnet 20c in seiner Standardraumposition befindet. Es kann ferner gewürdigt werden, dass die Symmetrieachse 21 des Magneten parallel zur Drehachse 15 ist und, genauer, mit der Drehachse 15 ausgerichtet sein kann, wenn in seiner Standardraumposition. Infolgedessen muss die Orientierung des Magneten 20c selbst nicht in einer geneigten Orientierung orientiert sein, wenn mit dem Drehknopf 10 innerhalb oder außerhalb der Bohrung 17 gekoppelt.
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Wie die Magnete 20a und 20b enthält auch der Magnet 20c einen ersten Pol N (z.B. einen Nordpol) und einen zweiten Pol S (z.B. einen Südpol) mit entgegengesetzter Polarität zum ersten Pol. Der erste Pol N und der zweite Pol S können die erste Fläche 24 bzw. die zweite Fläche 25 des Magneten 20c ausbilden. Der Magnet 20c enthält auch eine Symmetrieachse 21 und hat eine strukturelle Symmetrie um die Symmetrieachse 21. Zum Beispiel kann der Magnet 20c ein Scheibenmagnet, ein Zylindermagnet, ein Ringmagnet, ein Würfelmagnet und dergleichen sein. Der in der 4 gezeigte Magnet 20c ist ein Ringmagnet, ist aber nicht darauf beschränkt. Somit weist der Magnet 20c ferner einen Hohlraum 23 auf, der sich entlang der Symmetrieachse 21 von der ersten Fläche 24 bis zur zweiten Fläche 25 erstreckt.
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Ein Querschnitt des Magneten 20c beinhaltet die erste Seite 26 und die zweite Seite 27, die gegenüber der ersten Seite 26 angeordnet ist. Der Südpol S und der Nordpol N sind bei einer Schnittstelle miteinander gekoppelt, die sich von der ersten Seite 26 zur zweiten Seite 27 erstreckt. Die Dicken des Nordpols N und des Südpols S sind von der ersten Seite 26 bis zur zweiten Seite 27 konstant, aber jeder Pol ist über den Magneten 20c inhomogen magnetisiert. Infolgedessen nimmt die Feldstärke des durch den Magneten 20c erzeugten Magnetfeldes B (d.h. die Länge der Magnetfeldvektoren 22) von der ersten Seite 26 zur zweiten Seite 27 ab. Die Feldstärke kann linear von einer Seite zur anderen Seite des Magneten 20c variieren. Somit variieren die Magnetisierungsvektoren 22 des Magneten 20b in der Größe und haben eine Magnetisierungsrichtung, die parallel zur Symmetrieachse 21 ist.
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Der Magnet 20c ist so angeordnet, dass die Magnetisierungsvektoren 22, wenn sie auf die Drehachse 15 projiziert werden, mit der Drehachse 15 ausgerichtet sind, wenn der Magnet 20c in seiner Standardraumposition ist. Der Magnet 20c ist so ausgelegt, dass er von der Standardraumposition zu einer verschobenen räumlichen Position verschoben ist, basierend auf einer angelegten räumlichen Kraft, die in einem Verschiebungsvektor von der Standardraumposition zu der verschobenen räumlichen Position im euklidischen Raum resultiert. Infolgedessen variiert das Magnetfeld B beim 3D-Magnetsensor 30 inhomogen, während sich der Magnet 20c zumindest in der Standardraumposition um die Drehachse 15 dreht. Somit können die gleichen Vorteile, die oben für die Drehknopfsensoranordnung 100 beschrieben sind, auch in dieser Anordnung erreicht werden.
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5 ist eine perspektivische Ansicht einer Drehknopfsensoranordnung 400 gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen. Die Drehknopfsensoranordnung 400 ist den Drehknopfsensoranordnungen 100, 200 und 300 ähnlich mit Ausnahme der Konfiguration von Magnet 20. In der 4 ist der Magnet 20d anstelle der Magnete 20a, 20b und 20c verwendet.
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Der Magnet 20d ist inhomogen magnetisiert. Der Magnet 20d ist auch axial magnetisiert. In diesem Fall sind seine Magnetisierungsvektoren 22 parallel zur Drehachse 15, wenn der Magnet 20d in seiner Standardraumposition ist. Die Feldstärke und die Richtung des durch den Magneten 20d erzeugten Magnetfeldes (d.h. die Länge der Magnetisierungsvektoren 22) variieren jedoch inhomogen.
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Der Magnet 20d selbst ist symmetrisch zu einer Symmetrieachse 21, die parallel zur Drehachse 15 ist, wenn der Magnet 20c in seiner Standardraumposition ist. Genauer kann die Symmetrieachse 21 mit der Drehachse 15 ausgerichtet sein, wenn in seiner Standardraumposition. Infolgedessen muss die Ausrichtung des Magneten 20d selbst nicht in einer geneigten Ausrichtung orientiert sein, wenn er mit dem Drehknopf 10 innerhalb oder außerhalb der Bohrung 17 gekoppelt ist.
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Der Magnet 20d enthält erste Pole N (z.B. einen Nordpol) und zweite Pole S (z.B. einen Südpol), die eine entgegengesetzte Polarität zu den ersten Polen haben. Ein erster der ersten Pole N und ein erster der zweiten Pole S können die erste Fläche 24 ausbilden. Ein zweiter der ersten Pole N und ein zweiter der zweiten Pole S können die zweite Fläche 25 ausbilden. Der Magnet 20d kann ein Scheibenmagnet, ein Zylindermagnet, ein Ringmagnet, ein Würfelmagnet und dergleichen sein. Der in der 5 gezeigte Magnet 20d ist ein Ringmagnet, ist aber nicht darauf beschränkt. Somit weist der Magnet 20d ferner einen Hohlraum 23 auf, der sich entlang der Symmetrieachse 21 von der ersten Fläche 24 bis zur zweiten Fläche 25 erstreckt.
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Ein Querschnitt des Magneten 20d beinhaltet einen ersten Abschnitt (z.B. eine linke Hälfte), der sich von der ersten Seite 26 zur Symmetrieachse 21 erstreckt, und einen zweiten Abschnitt (z.B. eine rechte Hälfte), der sich von der zweiten Seite 27 zur Symmetrieachse 21 erstreckt. Der Magnet 20d hat eine erste Vielzahl von Magnetisierungsvektoren 22a, die parallel zur Drehachse 15 sind, wenn der Magnet 20 in der Standardraumposition ist. Die erste Vielzahl von Magnetisierungsvektoren 22a wird im ersten Abschnitt des Magneten 20d erzeugt.
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Der Magnet 20d enthält ferner eine zweite Vielzahl von Magnetisierungsvektoren 22b, die parallel zur Drehachse 15 verlaufen, wenn sich der Magnet 20d in der Standardraumposition befindet. Die zweite Vielzahl von Magnetisierungsvektoren 22b wird im zweiten Abschnitt des Magneten 20d erzeugt und ist antiparallel zu der ersten Vielzahl von Magnetisierungsvektoren 22a. Daher sind die Pole des Magneten 20d so angeordnet, dass die erste Vielzahl von Magnetisierungsvektoren 22a und die zweite Vielzahl von Magnetisierungsvektoren 22b entgegengesetzte Richtungen haben. Außerdem nimmt eine Feldstärke des durch den Magneten 20d erzeugten Magnetfeldes B von der Symmetrieachse 21 zur ersten Seite 26 zu und nimmt von der Symmetrieachse 21 zur zweiten Seite 27 zu. Somit nimmt eine Länge der ersten Vielzahl von Magnetisierungsvektoren 22a von der Symmetrieachse 21 zur ersten Seite 26 zu und nimmt eine Länge der zweiten Vielzahl von Magnetisierungsvektoren 22b von der Symmetrieachse 21 zur zweiten Seite 27 zu. Die Feldstärke des Magnetfeldes B im ersten und zweiten Abschnitt des Magneten 20d kann sich mit zunehmendem Abstand von der Symmetrieachse 21 in gleichen, aber entgegengesetzten Größenordnungen zueinander ändern. Die Feldstärke kann in jedem jeweiligen Abschnitt des Magneten 20d auf lineare Weise variieren.
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Der Magnet 20d ist so angeordnet, dass die Magnetisierungsvektoren 22a und 22b, wenn sie auf die Drehachse 15 projiziert werden, mit der Drehachse 15 ausgerichtet sind, wenn sich der Magnet 20d in seiner Standardraumposition befindet. Der Magnet 20d ist so ausgelegt, dass er von der Standardraumposition zu einer verschobenen räumlichen Position verschoben wird, basierend auf einer angelegten räumlichen Kraft, die in einem Verschiebungsvektor von der Standardraumposition zu der verschobenen räumlichen Position im euklidischen Raum resultiert. Infolgedessen variiert das Magnetfeld B am 3D-Magnetsensor 30 inhomogen, während sich der Magnet 20d zumindest in der Standardraumposition um die Drehachse 15 dreht. Somit können die gleichen Vorteile, die oben für die Drehknopfsensoranordnung 100 beschrieben sind, auch in dieser Anordnung erreicht werden.
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Während verschiedene Ausführungsformen beschrieben wurden, wird es für den Fachmann offensichtlich sein, dass im Umfang der Offenbarung viele weitere Ausführungsformen und Implementierungen möglich sind. Dementsprechend soll die Erfindung nicht eingeschränkt sein, außer im Hinblick auf die beigefügten Ansprüche und ihre Äquivalente. Im Hinblick auf die verschiedenen Funktionen, welche die oben beschriebenen Komponenten oder Strukturen (Baugruppen, Vorrichtungen, Schaltkreise, Systeme, usw.) erfüllen, sollen die zur Beschreibung dieser Komponenten verwendeten Begriffe (einschließlich eines Verweises auf ein „Mittel“), sofern nicht anders angegeben, jeder Komponente oder jeder Struktur entsprechen, welche die beschriebene Funktion des beschriebenen Bauteils erfüllt (d.h. funktionell äquivalent ist), auch wenn sie nicht strukturell äquivalent zu der offenbarten Struktur sind, welche die Funktion in den hierin dargestellten beispielhaften Ausführungsformen der Erfindung erfüllt.
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Darüber hinaus sind hiermit die folgenden Ansprüche in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wobei jeder Anspruch für sich allein als separate Beispielausführungsform stehen kann. Während jeder Anspruch für sich allein als separate Beispielausführungsform stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl sich ein abhängiger Anspruch in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispielausführungsformen auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs enthalten können. Solche Kombinationen werden hierin vorgeschlagen, es sei denn, es wird angegeben, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Darüber hinaus ist beabsichtigt, auch Merkmale eines Anspruchs in jeden anderen unabhängigen Anspruch aufzunehmen, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt vom unabhängigen Anspruch abhängig gemacht wird.
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Ferner ist zu beachten, dass die in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbarten Verfahren durch eine Vorrichtung implementiert werden können, die über Mittel zur Durchführung jeder der jeweiligen Handlungen dieser Verfahren verfügt.
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Ferner ist zu beachten, dass die Offenbarung mehrerer Handlungen oder Funktionen, die in der Beschreibung oder in den Ansprüchen offenbart sind, nicht so ausgelegt werden kann, dass sie innerhalb der spezifischen Reihenfolge liegt. Daher wird die Offenbarung von mehreren Handlungen oder Funktionen diese nicht auf eine bestimmte Reihenfolge beschränken, es sei denn, diese Handlungen oder Funktionen sind aus technischen Gründen nicht austauschbar. Darüber hinaus kann in einigen Ausführungsformen eine einzelne Handlung mehrere Unterhandlungen aufweisen oder in mehrere Unterhandlungen unterteilt sein. Solche Unterhandlungen können eingeschlossen und Teil der Offenbarung dieser einzelnen Handlung sein, sofern sie nicht ausdrücklich ausgeschlossen sind.
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Die in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken können zumindest teilweise in Hardware, Software, Firmware oder einer Kombination davon implementiert sein. Beispielsweise können verschiedene Aspekte der beschriebenen Techniken in einem oder mehreren Prozessoren implementiert sein, einschließlich eines oder mehrerer Mikroprozessoren, digitaler Signalprozessoren (DSPs), anwendungsspezifischer integrierter Schaltungen (ASICs) oder anderer äquivalenter integrierter oder diskreter Logikschaltungen sowie beliebiger Kombinationen solcher Komponenten. Der Begriff „Prozessor“ oder „Verarbeitungsschaltung“ kann sich im Allgemeinen auf jede der vorgenannten Logikschaltungen, allein oder in Kombination mit anderen Logikschaltungen, oder jede andere äquivalente Schaltung beziehen. Eine Steuereinheit einschließlich Hardware kann auch eine oder mehrere der Techniken dieser Offenbarung ausführen. Solche Hardware, Software und Firmware können innerhalb derselben Vorrichtung oder in getrennten Vorrichtungen implementiert sein, um die verschiedenen in dieser Offenbarung beschriebenen Techniken zu unterstützen.
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Obwohl verschiedene beispielhafte Ausführungsformen offenbart worden sind, wird es für den Fachmann offensichtlich sein, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, die einige der Vorteile der hierin offenbarten Konzepte erreichen, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Für den Fachmann wird es offensichtlich sein, dass andere Komponenten, welche die gleichen Funktionen erfüllen, in geeigneter Weise ersetzt werden können. Es ist davon auszugehen, dass andere Ausführungsformen verwendet und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne dass vom Umfang der vorliegenden Erfindung abgewichen wird. Es ist zu erwähnen, dass Merkmale, die mit Bezug auf eine bestimmte Figur erklärt sind, mit Merkmalen anderer Figuren kombiniert werden können, auch in solchen, die nicht ausdrücklich erwähnt werden. Solche Änderungen des allgemeinen erfinderischen Konzepts sollen durch die beigefügten Ansprüche und ihre rechtlichen Äquivalente abgedeckt sein.
