DE4422868A1

DE4422868A1 - Magnet rotation angle sensor

Info

Publication number: DE4422868A1
Application number: DE19944422868
Authority: DE
Inventors: Soenke Dr Rer Nat Mehrgardt; Ulrich Dr Ing Theus; Mario Dipl Ing Motz
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1994-06-30
Filing date: 1994-06-30
Publication date: 1996-01-11
Anticipated expiration: 2014-07-01
Also published as: DE4422868C2

Abstract

An adjustable unit (11) is provided, connected with the Hall sensors (1,2), and is controlled by adjusting values (P). In which at least one of the measurement signals (x,y) is multiplied with function valves (w) of a function (f). The function (f) is so selected, that for each angle of rotation(alpha) of a sector, an unambiguous adjusting value (P) is given. With which the output signals of the adjusting unit (11) are of equal size. A comparator (6) is provided, to which at least one output signal of the adjusting unit is supplied, for comparison with a reference signal. A control unit (8) alters the adjusting value (P), until the adjusting value (P) allocated to the angle of rotation (alpha) is found.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Dreh winkels eines drehbaren Magneten.The invention relates to a method and a device for determining a rotation angle of a rotatable magnet.

Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung finden ihre Anwendung bei Rich tungssensoren wie Navigationssysteme und Kompaß und bei der Winkelbestimmung von sich drehenden Wellen wie Drehgeber etc. Der Drehwinkel kann einerseits dann be stimmt werden, wenn der Magnet sich kontinuierlich dreht, andererseits dann, wenn sich der Magnet in einer statischen Lage befindet und eine feste Winkellage bzw. einen festen Drehwinkel einnimmt.Such a method and device are used by Rich tion sensors such as navigation systems and compass and when determining the angle of rotating shafts like encoders etc. The angle of rotation can then be on the one hand be true when the magnet rotates continuously, on the other hand when the magnet is in a static position and a fixed angular position or a fixed one Angle of rotation.

Die Drehwinkelbestimmung bei solchen Verfahren und Vorrichtungen erfolgt in der Praxis dadurch, daß mit zwei Magnetfeldsensoren zwei Komponenten des von dem sich drehenden Magneten erzeugten Magnetfeldes gemessen werden. Die Magnetfeldsensoren sind üblicherweise konzentrisch zu der Drehachse des Magneten, beispielsweise um 90° versetzt, angeordnet. Die zueinander beispielsweise um 90°, phasenverschobenen Meßsi gnale der Magnetfeldsensoren werden jeweils auf einen Analog/Digital-Wandler gegeben und von diesem einer Recheneinrichtung zugeführt. In der Recheneinrichtung wird aufgrund der Phasenbeziehung zwischen den beiden Signalen für jeden Meßwert der Drehwinkel berechnet. Ebenfalls kann in der Recheneinrichtung der Betrag der Meßsigna le berechnet werden. Die Betragsbestimmung dient dabei zur Überprüfung der Funktion der Vorrichtung.The determination of the angle of rotation in such methods and devices takes place in the Practice in that with two magnetic field sensors two components of which rotating magnet generated magnetic field can be measured. The magnetic field sensors are usually concentric to the axis of rotation of the magnet, for example by 90 ° offset, arranged. The phase-shifted measuring si to each other, for example by 90 ° Signals of the magnetic field sensors are each transferred to an analog / digital converter and fed by this to a computing device. In the computing device due to the phase relationship between the two signals for each measured value Angle of rotation calculated. The amount of the measurement signal can also be in the computing device le can be calculated. The amount determination serves to check the function the device.

Nachteilig an einem solchen Verfahren und an einer solchen Vorrichtung sind die Vielzahl der notwendigen, aufeinanderfolgenden Verfahrensschritte, der Platzbedarf und die Kosten für die dafür notwendigen Schaltungsblöcke. Dies steht einer monolithischen Integration dieses Verfahrens und dieser Anordnung entgegen.The disadvantage of such a method and such a device are Large number of necessary, successive process steps, the space requirement and the cost of the necessary circuit blocks. This is a monolithic Integration of this method and this arrangement counter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen eines Drehwinkels eines drehbaren Magneten zu schaffen, wobei der Dreh winkel einfacher bestimmbar ist und der Platzbedarf der Vorrichtung geringer ist.The invention has for its object a method and an apparatus for Determine an angle of rotation of a rotatable magnet to create the rotation angle is easier to determine and the space requirement of the device is less.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein erstes und ein zweites von dem Drehwinkel abhängiges Meßsignal mit vorbestimmter Phasenverschie bung einer steuerbaren Einstelleinrichtung zugeführt werden, in der wenigstens eines der Meßsignale mit Funktionswerten w einer Funktion f von Einstellwerten P multipliziert wird, wobei die Funktion so gewählt ist, daß es für jede Drehwinkel eines Winkelberei ches einen eindeutigen Einstellwert P gibt, bei dem die Ausgangssignale der Einstell einrichtung gleich groß sind, und der Einstellwert P so lange verändert wird, bis der dem Drehwinkel zugeordnete Einstellwert P gefunden ist.With regard to the method, the object is achieved in that a first and a second measurement signal dependent on the angle of rotation with a predetermined phase shift Exercise a controllable setting device in which at least one of the Measurement signals multiplied by function values w of a function f of setting values P. is, the function is selected so that it for each angle of rotation of an angular range ches a clear setting value P, at which the output signals of the setting device are the same size, and the set value P is changed until the Setting value P assigned to the angle of rotation is found.

Ferner wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit einem ersten und einem zweiten Magnetfeldsensor gelöst, die so angeordnet sind, daß ein erstes und ein zweites vom Drehwinkel abhängiges Meßsignal mit einer vorbestimmten Phasenverschiebung meßbar sind, mit einer mittels Einstellwerten P steuerbaren, mit den Magnetfeldsensoren ver bundenen Einstelleinrichtung, in welcher wenigstens eines der Meßsignale mit Funktions werten w einer Funktion f multipliziert wird, wobei die Funktion f so gewählt ist, daß es für jeden Drehwinkel eines Winkelbereiches einen eindeutigen Einstellwert P gibt, bei dem die Ausgangssignale der Einstelleinrichtung gleich groß sind, mit einem Kom parator, dem wenigstens ein Ausgangssignal der Einstelleinrichtung zum Vergleich mit einem Referenzsignal zugeführt wird, und mit einer Steuereinrichtung, mit der der Einstellwert P so lange veränderbar ist, bis der dem Drehwinkel zugeordnete Einstell wert P gefunden ist.Furthermore, the object is achieved by a device with a first and a second Solved magnetic field sensor, which are arranged so that a first and a second from Measurement signal dependent on the angle of rotation can be measured with a predetermined phase shift are, with a controllable by means of setting values P, with the magnetic field sensors bound setting device in which at least one of the measurement signals with function value w of a function f is multiplied, the function f being chosen so that it gives a unique setting value P for each angle of rotation of an angular range which the output signals of the setting device are the same size, with a comm parator, the at least one output signal of the setting device for comparison with a reference signal is supplied, and with a control device with which the The setting value P can be changed until the setting assigned to the angle of rotation value P is found.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung kann der Drehwinkel auf einfache Weise bestimmt werden. Es ist zu der Drehwinkelbestimmung keine Recheneinrichtung und daher kein A/D-Wandler erforderlich. Die Drehwinkelbe stimmung kann aufgrund einer analogen Anordnung erfolgen. Eine solche Auswertevor richtung hat auch den Vorteil, daß sie sich sehr leicht auf einem Chip integrieren läßt und kein Abgleich erforderlich ist.Through the method and the device according to the invention, the Angle of rotation can be determined in a simple manner. It is about determining the angle of rotation no computing device and therefore no A / D converter required. The rotation angle mood can be based on an analog arrangement. Such an evaluation direction also has the advantage that it can be integrated very easily on a chip and no adjustment is required.

Der Winkelbereich, in dem aufgrund der Funktion den Drehwinkeln ein eindeutiger Wert P zugeordnet ist, kann abhängig von dem Anwendungsfall unterschiedlich groß gewählt werden. Die Funktion f kann durch eine einfache Näherungsfunktion in begrenzten Winkelbereichen angenähert werden. In kleinen Winkelbereichen läßt sich dies häufig durch eine lineare Funktion realisieren. So kann z. B. bei der Verwendung eines sinusför migen Meßsignals der untere Winkelbereich der Funktion f durch eine lineare Funktion angenähert werden. Voraussetzung für die Durchführung des Verfahrens ist, daß das erste und das zweite Meßsignal gleich groß sind, d. h. gleiche Spitzenamplitude haben. Die Meßsignale lassen sich mit B·f(α) beschreiben.The angular range in which, due to the function, the rotation angle is a clear value P is assigned, can be selected to be different in size depending on the application will. The function f can be limited by a simple approximation function Angular ranges are approximated. This can often be done in small angular ranges by a linear function. So z. B. when using a sinusoidal measurement signal, the lower angular range of the function f by a linear function be approximated. A prerequisite for carrying out the procedure is that the first and the second measurement signal are the same size, d. H. have the same peak amplitude. The measurement signals can be described with B · f (α).

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart.Preferred embodiments of the invention are disclosed in the subclaims.

Vorteilhafterweise weisen die Magnetfeldsensoren Hallelemente auf. Die Hallelemente lassen sich sehr einfach zusammen mit der Auswerteeinrichtung auf einem Chip integrie ren.The magnetic field sensors advantageously have Hall elements. The Hall elements can be integrated very easily on a chip together with the evaluation device ren.

Es ist vorteilhaft, wenn die Einstelleinrichtung digital ansteuerbar ist. Dann können die Einstellwerte mit der Steuereinrichtung einfach verändert werden. Ferner ist es günstig, wenn die Einstelleinrichtung eine erste Widerstandskette aufweist, deren Widerstände so ausgebildet und in Reihe geschaltet sind, daß für einen Einstellwert ein Ausgangssignal abgreifbar ist, welches dem dem Einstellwert P zugeordneten Funktionswert w der Funk tion f entspricht. So kann das Meßsignal auf einfache Weise mit der Funktion multipli ziert werden. Soll die Funktion eine lineare Funktion sein, werden gleiche Widerstände verwendet, so daß man einen linearen Widerstandsteiler erhält. Dieser kann auch für eine lineare Annäherung der Funktion in einem Winkelbereich verwendet werden. Außerhalb dieses Winkelbereiches können dann die bestimmten eindeutigen Werte P mittels einer Tabelle oder mittels eines Rechners korrigiert werden. Falls die Winkel außerhalb des Winkelbereiches für die Anwendung unbedeutend sind, brauchen sie nicht berücksichtigt zu werden. Wenn die Meßsignale und damit die Funktion f in dem Winkelbereich nicht linear sind, müssen die Widerstände der Widerstandskette unterschiedlich groß gewählt werden, so daß die den Einstellwerten zugeordneten Funktionswerte realisiert werden. Die Widerstandskette kann aus mittels Schalter verbundenen Einzelwiderständen bestehen. Die Schalter können digital ansteuerbar sein.It is advantageous if the setting device can be controlled digitally. Then they can Setting values can be easily changed with the control device. It is also convenient if the adjusting device has a first resistor chain, the resistors of this type trained and connected in series that an output signal for a setting value It can be tapped which the function value w assigned to the setting value P is radio tion f corresponds. So the measurement signal can easily with the function multipli be decorated. If the function is to be a linear function, equal resistances are used used so that you get a linear resistance divider. This can also be used for a linear approximation of the function can be used in an angular range. Outside of this angular range can then be determined by means of a definite unique value P. Table or be corrected using a computer. If the angles are outside the Angular range are insignificant for the application, they do not need to be taken into account to become. If the measurement signals and thus the function f are not in the angular range are linear, the resistors of the resistor chain must be selected to be different sizes so that the function values assigned to the setting values are realized. The resistor chain can consist of individual resistors connected by means of switches consist. The switches can be controlled digitally.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das erste Meßsignal ein Sinussignal und das zweite Meßsignal ein Cosinussignal. Diese Meßsignale werden auf einfache Weise durch einen sich um eine feste Achse drehenden Magneten erreicht, dessen Nord- und Südpol auf einer zu der Drehachse senkrechten Linie angeordnet sind.According to an advantageous embodiment of the invention, the first measurement signal a sine signal and the second measurement signal a cosine signal. These measurement signals are easily achieved by a magnet rotating around a fixed axis, whose north and south poles are arranged on a line perpendicular to the axis of rotation.

Es ist vorteilhaft, wenn jeder Magnetfeldsensor mit einem Inversionselement zum Inver tieren des jeweiligen Meßsignals verbunden ist. Bei der Verwendung von Sinus- und Cosinussignalen kann man dann durch entsprechendes Invertieren der Meßsignale jeweils ein Sinus- und ein Cosinussignal in dem ersten Quadranten erzeugen. Auch kann zwischen den Magnetfeldsensoren und der Einstellrichtung ein Signaltauschelement vorgesehen sein. Mit diesem können die beiden Meßsignale bei Bedarf miteinander vertauscht werden. Das Vertauschen der Meßsignale bzw. der invertierten Meßsignale dient ebenfalls dazu, zu erreichen, daß die Ausgangssignale des Signaltauschelements Meßsignalen in einem bestimmten Winkelbereich entsprechen, z. B. einem Sinus- und einem Cosinussignal zwischen 0 und 45°.It is advantageous if each magnetic field sensor has an inversion element for inverting animals of the respective measurement signal is connected. When using sine and Cosine signals can then be converted by inverting the measurement signals accordingly each generate a sine and a cosine signal in the first quadrant. Can too a signal exchange element between the magnetic field sensors and the setting direction be provided. With this, the two measurement signals can be used together if necessary be exchanged. The swapping of the measurement signals or the inverted measurement signals also serves to achieve that the output signals of the signal exchange element Correspond measurement signals in a certain angular range, for. B. a sine and a cosine signal between 0 and 45 °.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Widerstandskette so ausgebildet, daß das abgreifbare Ausgangssignal dem mit einer tan-Funktion multipli zierten Meßsignal entspricht. Dabei sind die einzelnen Widerstände der Widerstandskette so gewählt, daß beim Abgreifen zwischen den Widerständen jeweils eine Multiplikation mit der tan-Funktion erhalten wird. Diese Funktion ist dann sinnvoll, wenn die Meßsi gnale ein Sinus- und ein Cosinussignal sind, und nur das Sinussignal die Widerstands kette durchläuft. Wenn dem Komparator zur Differenzbildung das Ausgangssignal der Widerstandskette und das andere Meßsignal zugeführt werden, gibt es für alle Drehwin kel von 0 bis 90° einen eindeutigen Einstellwert P, bei dem die Ausgangssignale, d. h. das Ausgangssignal der Widerstandskräfte und das andere Meßsignal, gleich groß sind. Dieser Einstellwert P liegt dann vor, wenn an dem Komparator gleich große Signale anliegen, was durch das Ausgangssignal des Komparators angezeigt wird. Die außerhalb des 0 bis 90°-Winkelbereichs liegenden Winkelbereiche werden durch die oben beschriebene Inversion und Signalvertauschung erhalten.According to an advantageous embodiment of the invention, the resistance chain designed so that the tapped output signal multipli with a tan function adorned measurement signal corresponds. The individual resistors in the resistor chain chosen so that when tapping between the resistors a multiplication is obtained with the tan function. This function is useful if the meas signals are a sine and a cosine signal, and only the sine signal is the resistance chain goes through. If the comparator for difference formation the output signal of Resistor chain and the other measurement signal are supplied, there is for all Drehwin kel from 0 to 90 ° a unique setting value P, at which the output signals, d. H. the Output signal of the resistance forces and the other measurement signal are the same size. This The setting value P is present when the comparator has signals of the same size, which is indicated by the output signal of the comparator. The outside of the 0 to 90 ° angular ranges are described by the above Get inversion and signal swap.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist eine mit wenigstens einem Meßsignal verbundene Betragswiderstandskette vorgesehen, die so ausgebildet ist, daß für jeden Einstellwert P des Winkelbereichs ein eindeutiges Betragssignal abgreifbar ist, welches dem mit dem Kehrwert der Funktion f multiplizierten Meßsignal an der Stelle des Einstellwertes P entspricht. Somit läßt sich auf einfache Weise der Betrag des Meßsi gnals ermitteln, wodurch eine Überprüfung der Funktionsweise der Vorrichtung möglich ist. Ferner läßt sich überprüfen, ob die Amplitude ständig konstant bleibt. Auf diese Weise ist auch ein Abgleichen der Vorrichtung möglich.According to an advantageous development of the invention, one with at least one Measurement signal connected amount resistance chain is provided, which is designed such that a unique magnitude signal can be tapped for each setting value P of the angular range, which is the measurement signal multiplied by the reciprocal of the function f at the point corresponds to the setting value P. Thus, the amount of the measurement si can be obtained in a simple manner Determine gnals, which makes it possible to check the functioning of the device is. It can also be checked whether the amplitude remains constant. To this An adjustment of the device is also possible.

Für die Betragswiderstandskette kann entweder die erste Widerstandskette verwendet werden. In diesem Fall müssen zusätzliche Abgriffe vorgesehen sein, an denen das ent sprechende Betragssignal abgreifbar ist. In diesem Fall muß, nachdem der Wert P, der dem Drehwinkel zugeordnet ist, bestimmt worden ist, ein diesem Wert P zugeordneter Einstellwert für die Betragsfunktion angesteuert werden, bei dem das entsprechende Betragssignal abgegriffen wird. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß sie sehr platz sparend ist. Die Betragswiderstandskette kann auch als zweite Widerstandskette ausgebil det sein. In diesem Fall kann die Betragswiderstandskette parallel zu der Widerstands kette geschaltet sein, und die Widerstände können so gewählt und angeordnet sein, daß an der Stelle, an der der eindeutige Wert P der ersten Widerstandskette liegt, der ent sprechende Einstellwert für das Betragssignal liegt und somit direkt an der gleichen Stelle abgelesen werden kann.Either the first resistance chain can be used for the magnitude resistance chain will. In this case, additional taps must be provided on which the ent speaking amount signal can be tapped. In this case, after the value P, the assigned to the angle of rotation has been determined, one assigned to this value P. Setting value for the amount function can be controlled at which the corresponding Amount signal is tapped. This arrangement has the advantage that it is very spacious is saving. The magnitude resistance chain can also be designed as a second resistance chain det be. In this case, the magnitude resistance chain can be parallel to the resistance be switched chain, and the resistors can be chosen and arranged so that at the point where the unique value P of the first resistor chain lies, the ent speaking setting value for the magnitude signal and is therefore directly in the same place can be read.

Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Erfindung kann das Betragssignal dem mit dem Kehrwert der Cosinusfunktion multiplizierten Meßsignal entsprechen. Dies ist dann sinnvoll, wenn die Meßsignale ein Sinus- und ein Cosinussignal sind, und das Sinussignal die erste Widerstandskette und die Betragswiderstandskette durchläuft. In diesem Fall erhält man den Betrag der Meßsignale auf einfache Weise. Günstigerweise werden das Betragssignal und ein Referenzsignal zur Differenzbildung auf einen Kom parator gegeben. Es wird dann auf einfache Weise überprüft, daß das Betragssignal stets eine bestimmte Höhe aufweist. Es kann dabei der gleiche Komparator verwendet werden, der zur Differenzbildung des Ausgangssignals der Widerstandskette und des anderen Meßsignals verwendet wird. Dem Komparator kann dann ein Schaltelement vorgeschaltet werden, mit welchem die Signale zur Drehwinkelbestimmung und die Signale zur Betragsbestimmung verbunden werden.According to an advantageous embodiment of the invention, the magnitude signal correspond to the measurement signal multiplied by the reciprocal of the cosine function. This is useful if the measurement signals are a sine and a cosine signal, and that Sinus signal passes through the first resistance chain and the magnitude resistance chain. In in this case the amount of the measurement signals is obtained in a simple manner. Conveniently the magnitude signal and a reference signal for difference formation on a com given parator. It is then checked in a simple manner that the amount signal always has a certain height. The same comparator can be used the difference between the output signal of the resistor chain and the other Measurement signal is used. A switching element can then be connected upstream of the comparator with which the signals for determining the angle of rotation and the signals for Amount determination can be connected.

Gemäß einem weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel kann das erste Meßsi gnal an einem Ende und das zweite Meßsignal an einem anderen Ende der ersten Wider standskette zugeführt werden, und das Ausgangssignal der Widerstandskette dem Komparator mit einem Referenzsignal zugeführt werden. In diesem Fall werden sowohl das erste als auch das zweite Meßsignal mit einer Funktion multipliziert. Es kann z. B. das erste und das zweite Meßsignal jeweils mit der zu dem Verlauf des Meßsignals inversen Funktion multipliziert werden, und die Differenz der multiplizierten Signale gebildet wird. Dies kann dadurch bewirkt werden, daß das erste und das zweite Meßsignal mit entgegengesetztem Vorzeichen der selben Widerstandskette mit geeignet gewählten Widerständen zugeführt werden und sich darin überlagern. Das Ausgangssignal wird dann mit dem Wert Null verglichen.According to a further embodiment of the invention, the first Meßsi gnal at one end and the second measurement signal at another end of the first counter Standchain be supplied, and the output signal of the resistor chain Comparator can be supplied with a reference signal. In this case, both the first and the second measurement signal multiplied by a function. It can e.g. B. that first and second measurement signals each with the inverse of the course of the measurement signal Function are multiplied, and the difference of the multiplied signals is formed becomes. This can be brought about by the fact that the first and the second measurement signal also opposite sign of the same resistor chain with suitably chosen Resistors are supplied and superimposed therein. The output signal is then compared to zero.

Vorteilhafterweise wird das erste Meßsignal an einem Ende und das zweite Meßsignal an einem anderen Ende der Betragswiderstandskette zugeführt. Die Betragsfunktion der Widerstandskette ist dann so gewählt, daß die Betragsbestimmung durch eine geeignete Multiplikation sowohl des ersten als auch des zweiten Meßsignals mit der Betrags funktion erfolgt. Das erste und das zweite Meßsignal werden mit gleichem Vorzeichen auf die Betragswiderstandskette gegeben, in welcher sie sich überlagern.The first measurement signal is advantageously connected to one end and the second measurement signal fed to another end of the amount resistance chain. The amount function of Resistance chain is then chosen so that the amount can be determined by a suitable one Multiplication of both the first and the second measurement signal by the amount function takes place. The first and the second measurement signal are of the same sign given on the amount resistance chain in which they overlap.

Ferner ist es vorteilhaft, wenn mit der Steuereinrichtung aufgrund des Ausgangssignals des Komparators die Widerstandskette bzw. die Betragswiderstandskette, die Inversions elemente und das Signaltauschelement gesteuert werden, und die Steuereinrichtung einen Ausgang zur Ausgabe eines den Drehwinkel darstellenden Signals aufweist.It is also advantageous if with the control device based on the output signal of the comparator, the resistance chain or the magnitude resistance chain, the inversions elements and the signal exchange element are controlled, and the control device one Output for outputting a signal representing the angle of rotation.

Vorteilhafterweise kann ein dritter und ein vierter Magnetfeldsensor vorgesehen sein, wobei der dritte Magnetfeldsensor zu dem ersten und der vierte Magnetfeldsensor zu dem zweiten antiparallel geschaltet ist und die Magnetfeldsensoren jeweils um 90° versetzt zueinander angeordnet sind, so daß sie zusammen eine quadratische Anordnung bilden, wobei die antiparallelgeschalteten Magnetfeldsensoren um 180° zueinander versetzt angeordnet sind. Diese Anordnung ist insbesondere bei Hallelementen auf einem integrierten Schaltkreis (IC) günstig. Es können mechanische Positionierungenauigkeiten der Hallelemente auf dem IC kompensiert werden. Es kann eine Mittelwertbildung der Beträge der Meßsignale der antiparallel geschalteten Hallelementen durchgeführt werden. Die Hallelemente können dazu in den Ecken des IC′s angeordnet werden. A third and a fourth magnetic field sensor can advantageously be provided, wherein the third magnetic field sensor to the first and the fourth magnetic field sensor the second is connected in anti-parallel and the magnetic field sensors each by 90 ° are offset from each other so that together they are a square arrangement form, the anti-parallel magnetic field sensors by 180 ° to each other are staggered. This arrangement is particularly in the case of Hall elements on one integrated circuit (IC) cheap. There may be mechanical positioning inaccuracies of the Hall elements on the IC are compensated. It can be averaged Amounts of the measurement signals of the anti-parallel Hall elements are carried out. The Hall elements can be arranged in the corners of the IC.

Auch können die Meßanschlüsse und die Signalversorgungsanschlüssen des jeweiligen Hallelements innerhalb eines Meßzyklus orthogonal umschaltbar sein, und die Meßsigna le von zwei verschiedenen Schaltzuständen zur Signalauswertung miteinander verglichen werden. Dadurch werden Offsetfehler der Hallelemente von vornherein stark reduziert, so daß eine größere Meßgenauigkeit erreicht wird, siehe hierzu EP 0 548391 A1 (ITT-case C-DIT-1445). Ferner kann eine Kompensationseinrichtung zur Kompensation des Offsets des jeweiligen Hallelements und der Vorrichtung vorgesehen ist. Damit kann der Offset der Hallelemente weiter reduziert werden; zudem wird der Einfluß der Offsetkom ponenten der gesamten Vorrichtung, d. h. ihrer einzelnen Komponenten, welche zu dem Offset beitragen, beseitigt.The measuring connections and the signal supply connections of the respective Hall elements can be switched orthogonally within a measurement cycle, and the measurement signal le of two different switching states for signal evaluation compared will. This greatly reduces offset errors of the Hall elements from the outset, so that greater measurement accuracy is achieved, see EP 0 548391 A1 (ITT-case C-DIT-1445). Furthermore, a compensation device for compensating the offset of the respective Hall element and the device is provided. This allows the offset the Hall elements are further reduced; in addition, the influence of the offset comm components of the entire device, d. H. of their individual components, which lead to the Contribute offset, eliminated.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing:

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine schematische Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 1 shows a schematic arrangement of the device according to the invention.

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 shows a first embodiment of the device according to the invention,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 3 shows a second embodiment of the device according to the invention and

Fig. 1 zeigt eine schematische Anordnung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Zwei Magentfeldsensoren, hier ein erster Hallsensor 1 und ein zweiter Hallsensor 2 sind um 90° versetzt konzentrisch zu einer Drehachse A angeordnet. Ein Magnet 20, dessen Nordpol N und Südpol S symmetrisch auf einer senkrecht zu der Drehachse A ver laufenden Geraden liegen, ist um die Achse A drehbar angeordnet. Aufgrund der Drehung des Magneten 20 wird in dem Hallsensor 1 ein Signal x, welches einem Sinussi gnal und in dem Detektor 2 ein Signal y, welches einem Kosinussignal entspricht, erzeugt. Die Meßsignale x, y werden einer Auswerteeinrichtung 21 zugeführt, welche eine in Fig. 2 und 3 gezeigte Einstelleinrichtung 11, einen Komparator 6 und eine Steuer einrichtung 8 enthält. Von der Auswerteeinrichtung 21 wird ein Signal D ausgegeben, welches eine Information über den Drehwinkel α des Magneten 20 enthält. Aufgrund des Signales D ist der Drehwinkel α bekannt. Fig. 1 shows a schematic arrangement of the apparatus according to the invention. Two magnetic field sensors, here a first Hall sensor 1 and a second Hall sensor 2 are arranged offset by 90 ° concentrically to an axis of rotation A. A magnet 20 , the north pole N and south pole S of which lie symmetrically on a straight line running perpendicular to the axis of rotation A, is arranged to be rotatable about the axis A. Due to the rotation of the magnet 20 , a signal x, which is a sinus signal and in the detector 2, a signal y, which corresponds to a cosine signal, is generated in the Hall sensor 1 . The measurement signals x, y are fed to an evaluation device 21 which contains an adjusting device 11 shown in FIGS. 2 and 3, a comparator 6 and a control device 8 . The evaluation device 21 outputs a signal D which contains information about the angle of rotation α of the magnet 20 . The angle of rotation α is known on the basis of the signal D.

Fig. 2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bestimmen des Drehwinkels α des drehbaren Magneten 20. Der Magnet 20 ist in der Fig. 2 nicht gezeigt. Der Aufbau der Auswerteeinrichtung 21, welcher die Meßsignale x, y zugeführt werden, ist genauer dargestellt. Fig. 2 shows a first embodiment of the device according to the invention for determining the angle of rotation α of the rotary magnet 20. The magnet 20 is not shown in FIG. 2. The structure of the evaluation device 21 , to which the measurement signals x, y are supplied, is shown in more detail.

Die Meßsignale x, y werden der Einstelleinrichtung 11 zugeführt. In dieser durchlaufen sie jeweils ein Inversionselement 3, 4 und ein Signaltauschelement 5. Die durch wahlwei se Inversion und Vertauschen der Signale x, y in den Inversionselementen 3, 4 und dem Signaltauschelement 5 erhaltenen Signale x′, y′ werden dem Komparator 6 zugeführt. Dabei wird das Signal y′ direkt auf einen Eingang des Komparators 6 gegeben. Das Signal x′ durchläuft, bevor es auf den anderen Eingang des Komparators 6 gegeben wird, eine erste Widerstandskette 7. Die Steuereinheit 8 bewirkt das sequenzielle Abtasten der ersten Widerstandskette 7. Durch das Abtasten der Widerstandskette 7 wird das Ein gangssignal des Komparators 6 beeinflußt. Das Ausgangssignal des Komparators 6 wird auf die Steuereinheit 8 gegeben. Die Inversionselemente 3, 4 und das Signaltauschelement 5 werden ebenfalls von der Steuereinheit 8 angesteuert. Von der Steuereinheit 8 wird ein Signal D ausgegeben, welches dem Drehwinkel des sich drehenden Magneten entspricht. Das Ausgangssignal x′ des Signaltauschelements 5 durchläuft eine Betragswiderstands kette 9 und wird als Betragssignal B weitergeführt.The measurement signals x, y are fed to the setting device 11 . They each pass through an inversion element 3 , 4 and a signal exchange element 5 . The signals x ', y' obtained by optional inversion and exchange of the signals x, y in the inversion elements 3 , 4 and the signal exchange element 5 are fed to the comparator 6 . The signal y 'is given directly to an input of the comparator 6 . The signal x 'passes through a first resistor chain 7 before it is passed to the other input of the comparator 6 . The control unit 8 effects the sequential scanning of the first resistor chain 7 . By scanning the resistor chain 7 , the input signal of the comparator 6 is influenced. The output signal of the comparator 6 is given to the control unit 8 . The inversion elements 3 , 4 and the signal exchange element 5 are also controlled by the control unit 8 . The control unit 8 outputs a signal D which corresponds to the angle of rotation of the rotating magnet. The output signal x 'of the signal exchange element 5 passes through an amount resistance chain 9 and is continued as an amount signal B.

Im folgenden wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels erläutert. Die von den Hallsensoren 1, 2 gemessenen Meßsignale x, y durchlaufen die Inversionselemente 3, 4 und das Signaltauschelement 5, ohne daß eine Inversion oder Vertauschung der Signale x, y vorliegen. Das Signal x′, welches hier dem Signal x entspricht, wird auf die erste Widerstandskette 7 gegeben. Die Widerstandskette 7 besteht z. B. aus in Reihe geschalteten Einzelwiderständen, von denen jeder über einen mittels der Steuereinheit 8 ansteuerbaren Schalter mit dem Komparator verbindbar ist. Durch die Verbindung eines bestimmten Einzelwiderstands mit dem Komparator wird festgelegt, über welchen bzw. über wievielen der Einzelwiderstände die Spannung abgegriffen wird. Die Widerstände sind so gewählt, daß die Widerstandskette in Abhängigkeit ihrer mittels der Steuereinheit 8 ansteuerbaren Einstellwerte die Multiplikation des einlaufenden Signales mit der Tangensfunktion bewirkt. Das Signal, welches über die erste Wider standskette 7 auf den einen Eingang des Komparators 6 gelangt, hat somit den Verlauf von x·tan α, wobei α dem Drehwinkel entspricht. Auf den anderen Eingang des Komparators 6 wird das Ausgangssignal y′ des Signaltauschelements 5 geführt. Wenn die Eingangssignale des Komparators 6 gleiche Größe haben, ändert das Ausgangssignal des Komparators 6 seinen Zustand. Da das Ausgangssignal des Komparators 6 der Steuer einheit 8 zugeführt wird, kann mit dieser folgende Bedingung überprüft werden:The mode of operation of the exemplary embodiment according to the invention is explained below. The measurement signals x, y measured by the Hall sensors 1 , 2 pass through the inversion elements 3 , 4 and the signal exchange element 5 without there being an inversion or interchange of the signals x, y. The signal x ', which corresponds to the signal x here, is given to the first resistor chain 7 . The resistance chain 7 consists, for. B. from series-connected individual resistors, each of which can be connected to the comparator via a switch which can be controlled by the control unit 8 . By connecting a specific individual resistor to the comparator, it is determined via which or via how many of the individual resistors the voltage is tapped. The resistors are selected so that the resistance chain, depending on its setting values which can be controlled by the control unit 8, causes the incoming signal to be multiplied by the tangent function. The signal which reaches the one input of the comparator 6 via the first resistance chain 7 thus has the profile of x · tan α, where α corresponds to the angle of rotation. On the other input of the comparator 6 , the output signal y 'of the signal exchange element 5 is performed . If the input signals of the comparator 6 have the same size, the output signal of the comparator 6 changes its state. Since the output signal of the comparator 6 is supplied to the control unit 8 , the following condition can be checked with this:

x′·tan α - y′ = 0 (1)x ′ · tan α - y ′ = 0 (1)

Durch die Gleichung 1) ist der Zusammenhang zwischen den Signalen:The relationship between the signals is given by equation 1):

x′ = B·cos α
y′ = B·sin α (2)x ′ = B · cos α
y ′ = BSin α (2)

gegeben, wobei B der Amplitude der Signale entspricht.given, where B corresponds to the amplitude of the signals.

Voraussetzung für die Anwendung der Formel 1) ist, daß α zwischen 0 und 45° liegt. Diese Voraussetzung muß wegen der Realisierung der Tangensfunkion mit der Wider standskette 7 vorliegen, andererseits muß für den Vergleich durch den Komparator 6 die Bedingung x′ y′ 0 erfüllt sein.A prerequisite for the application of formula 1) is that α is between 0 and 45 °. This requirement must be met because of the realization of the tangent function with the resistance chain 7 , on the other hand, the condition x 'y' 0 must be met for the comparison by the comparator 6 .

Mit der Steuereinheit 8 wird die erste Widerstandskette 7 so lange mittels Einstellwerten gesteuert, bis sich das Ausgangssignal des Komparators 6 ändert und somit die Glei chung 1 erfüllt ist. Der unter dieser Bedingung von der Steuereinrichtung 8 bestimmte Einstellwert entspricht einem eindeutigen Einstellwert P, der dem Drehwinkel α zugeord net ist. Wird bei diesem Durchgang der eindeutige Einstellwert P gefunden, so wird von der Steuereinrichtung 8 ein dem Drehwinkel α zugeordnetes Signal D ausgegeben.With the control unit 8 , the first resistor chain 7 is controlled by means of setting values until the output signal of the comparator 6 changes and thus the equation 1 is satisfied. The setting value determined by the control device 8 under this condition corresponds to a unique setting value P, which is assigned to the angle of rotation α. If the clear setting value P is found during this passage, the control device 8 outputs a signal D assigned to the angle of rotation α.

In dem Fall, in dem von der Steuereinrichtung 8 das Spektrum der Einstellwerte ange steuert worden ist und keine Änderung des Ausgangssignals des Komparators 6 regi striert worden ist, stellt die Steuereinrichtung 8 fest, daß die Gleichung 1 nicht erfüllt worden ist. Daraufhin steuert die Steuereinrichtung 8 die Inversionselemente 3, 4 und/ oder das Signaltauschelement 5 derart an, daß die Meßsignale x und/oder y wahlweise invertiert und/oder miteinander vertauscht werden. Danach steuert die Steuereinrichtung 8 die erste Widerstandskette 7 mittels den Einstellwerten wieder an und beobachtet das Ausgangssignal des Komparators 6. Ändert sich das Ausgangssignal des Komparators 6, so wird aufgrund der Gleichung 1 und der dem Steuerwerk bekannten Information über den Zustand der Inversionselemente 3, 4 und des Signalaustauschelements 5 ein den Drehwinkel α zugeordnetes Signal D bestimmt und ausgegeben. Ändert sich das Aus gangssignal des Komparators 6 nicht, so werden die Inversionselemente 3, 4 und/oder das Signaltauschelement 5 von neuem angesteuert und der Ansteuervorgang der ersten Widerstandskette 7 mittels der Einstellwerte wiederholt. Die Art und Reihenfolge der Inversion und der Signalvertauschung mit den Inversionselementen 3, 4 und dem Signaltauschelement 5 erfolgt so, daß das Sinus- und das Cosinussignal x, y in 45° Abschnitte unterteilt werden, die jeweils so lange invertiert und vertauscht werden, bis sie der Bedingung der Sinus- und Cosinusfunktion zwischen 0 und 45° entsprechen. Je nach Anwendungszweck können mit dem Steuerwerk 8 zum Ansteuern der ersten Widerstandskette 7 mit den Einstellwerten auch Grobrasterungen vorgenommen werden, bei denen nicht alle Einstellwerte kontinuierlich angesteuert werden.Has been in the case in which by the control device 8 is the spectrum of the setting controls and no change of the output signal of the comparator is strated regi 6, the control device 8, that the equation 1 is not been met. The control device 8 then controls the inversion elements 3 , 4 and / or the signal exchange element 5 in such a way that the measurement signals x and / or y are optionally inverted and / or interchanged with one another. Thereafter, the control device 8 controls the first resistor chain 7 again by means of the setting values and observes the output signal of the comparator 6 . If the output signal of the comparator 6 changes , a signal D associated with the angle of rotation α is determined and output on the basis of equation 1 and the information about the state of the inversion elements 3 , 4 and the signal exchange element 5 known to the control unit. From the input signal does not change the comparator 6, the inversion elements 3, 4 and / or signal exchange element 5 are driven again, and the driving operation of the first resistor string 7 was repeated by means of the setting values. The type and sequence of the inversion and the signal exchange with the inversion elements 3 , 4 and the signal exchange element 5 is such that the sine and cosine signals x, y are divided into 45 ° sections, which are inverted and interchanged until they meet the condition of the sine and cosine function between 0 and 45 °. Depending on the application, the control unit 8 can also be used to control the first resistor chain 7 with the setting values, in which it is not possible to continuously control all the setting values.

Wenn der eindeutige Wert P gefunden ist und das den Drehwinkel bestimmende Signal D von der Steuereinrichtung 8 ausgegeben wird, wird eine Betragswiderstandskette 9 mit dem eindeutigen Wert P angesteuert, so daß diese ein Betragssignal B liefert.When the unique value P is found and the signal D determining the angle of rotation is output by the control device 8 , an absolute value resistance chain 9 is driven with the unique value P, so that it supplies an absolute value signal B.

Die Betragswiderstandskette 9 kann z. B. ebenfalls aus in Reihe geschalteten Einzelwider ständen bestehen, welche über mittels dem Steuerwerk 8 ansteuerbaren Schaltern mit dem Betragsausgang verbindbar sind. Die Widerstände sind so gewählt, daß das Signal x′ beim Durchlaufen der Betragswiderstandskette 9 eine Multiplikation mit der inversen Cosinusfunktion erfährt. Damit ist der Betrag B der Meßsignale gegeben. Für diesen gilt nämlich bei Verwendung der in Gleichung 2 dargestellten Signale x′, y′ folgende Bedingung:The amount resistance chain 9 can, for. B. also consist of individual resistors connected in series, which can be connected to the amount output via switches 8 which can be controlled by the control unit. The resistors are chosen so that the signal x 'undergoes a multiplication by the inverse cosine function when it passes through the magnitude resistance chain 9 . The amount B of the measurement signals is thus given. This is because the following condition applies when using the signals x ′, y ′ shown in equation 2:

B = x · 1/cos α. (3)B = x1 / cos α. (3)

Es sind auch Modifikationen des ersten Ausführungsbeispiels möglich. So kann die Betragswiderstandskette 9 in der ersten Widerstandskette 7 enthalten sein. Das den Betrag B enthaltende Betragssignal kann ebenfalls auf den Komparator 6 gegeben werden und dort mit einem festen Referenzwert verglichen werden.Modifications of the first exemplary embodiment are also possible. The magnitude resistance chain 9 can thus be contained in the first resistance chain 7 . The amount signal containing the amount B can also be sent to the comparator 6 and compared there with a fixed reference value.

In Fig. 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es sind zwei Hallsensoren 1, 2 angeordnet, deren Meßsignale einer Einstelleinrichtung zugeführt werden, welche mit der Einstelleinrichtung 11 aus Fig. 1 vergleichbare Elemente aufweist. Für die Einstelleinrichtung ist ein symmetrischer Aufbau gewählt, da dadurch sym metrische Störeinflüsse eliminiert werden können. Zudem können sonst notwendige Konvertierungen der Signale vermieden werden, da die hohen Gleichtaktanteile der Hall- Signalspannungen den Meßablauf nicht beeinflussen. Zu diesem Zweck werden die Aus gangssignale der Hallsensoren 1 und 2 jeweils in zwei Hälften aufgeteilt und somit als Signale x/2 und y/2 auf die Einstelleinrichtung gegeben.In Fig. 3 shows a second embodiment of the invention is shown. Two Hall sensors 1 , 2 are arranged, the measurement signals of which are fed to an adjusting device which has elements comparable to the adjusting device 11 from FIG. 1. A symmetrical structure has been selected for the setting device, as this can eliminate symmetrical interference. In addition, otherwise necessary conversions of the signals can be avoided, since the high common-mode components of the Hall signal voltages do not influence the measurement process. For this purpose, the output signals from Hall sensors 1 and 2 are each split in half and thus given as signals x / 2 and y / 2 to the setting device.

Die Hallsensoren 1, 2 sind direkt mit den Inversionselementen 3, 4 verbunden, welche zugleich auch jeweils ein Signaltauschelement darstellen. Die Inversionselemente 3, 4 sind in jedem Zweig der Einstelleinrichtung mit der ersten Widerstandskette 7, 7′ verbunden. Auf die Widerstandsketten 7, 7′ wird somit von der einen Seite das Signal y/2 oder ein entsprechend invertiertes Signal und von der anderen Seite x/2 oder ein entsprechend invertiertes Signal gegeben. An den Widerstandsketten 7, 7′ werden die Signale a, a′ abgegriffen und dem Komparator 6 zugeführt. Der Abgriff der Signale a, a′ ist mittels der Steuereinrichtung 8 steuerbar. So sind beispielsweise auch die Abgriffe der Signale b, b′ möglich.The Hall sensors 1 , 2 are connected directly to the inversion elements 3 , 4 , which at the same time also represent a signal exchange element. The inversion elements 3 , 4 are connected in each branch of the setting device with the first resistor chain 7 , 7 '. On the resistance chains 7 , 7 'is thus given from one side the signal y / 2 or a correspondingly inverted signal and from the other side x / 2 or a correspondingly inverted signal. At the resistor chains 7 , 7 ', the signals a, a' are tapped and fed to the comparator 6 . The tapping of the signals a, a 'can be controlled by means of the control device 8 . For example, the taps of the signals b, b 'are also possible.

Ferner ist in jedem Zweig der Einstelleinrichtung eine Betragswiderstandskette 9, 9′ parallel zu den Widerstandsketten 7, 7′ vorgesehen. Auf die Betragswiderstandsketten 9, 9′ werden auf der einen Seite die Ausgangssignale des Inversionselementes 3, und auf der anderen Seite die Ausgangssignale des Inversionselements 4 gegeben.Furthermore, an amount resistance chain 9 , 9 'is provided in parallel with the resistance chains 7 , 7 ' in each branch of the adjusting device. On the magnitude resistance chains 9 , 9 'on one side the output signals of the inversion element 3 , and on the other side the output signals of the inversion element 4 are given.

Die Funktionsweise des gezeigten Ausführungsbeispiels ist ähnlich wie die des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels. Die Signale x/2 und y/2 der Hallsensoren 1, 2 werden auf die Widerstandsketten 7, 7′ gegeben. Die Signale x/2 und y/2 werden in den Widerstandsketten 7, 7′ mit entgegengesetztem Vorzeichen überlagert. Das überlagerte Ausgangssignal a wird auf den Komparator 6 gegeben. Die Widerstandsketten 7, 7′ sind so aufgebaut, daß die Abgriffe eine bestimmte Funktion wiedergeben, die so gewählt ist, daß aufgrund der Stelle, an der das Signal a, a′ oder b, b′ den Wert 0 annimmt, ein eindeutiger Drehwinkel gegeben ist. Wenn das Signal x ein Sinussignal und das Signal y ein Cosinussignal sind, so ist in der durch den Widerstand 7, 7′ wiedergegebenen Funktion die Tangensfunktion enthalten. Werden in diesem Fall eine bestimmte Anzahl von Teilwiderständen der Widerstandskette 7, 7′ mit dem Gesamtwiderstand R abgegrif fen, so ist der Teilwiderstand R T gegeben durch:The functioning of the exemplary embodiment shown is similar to that of the exemplary embodiment shown in FIG. 1. The signals x / 2 and y / 2 of the Hall sensors 1 , 2 are given to the resistor chains 7 , 7 '. The signals x / 2 and y / 2 are superimposed in the resistor chains 7 , 7 'with opposite signs. The superimposed output signal a is given to the comparator 6 . The resistance chains 7 , 7 'are constructed so that the taps represent a specific function, which is selected so that given the point at which the signal a, a' or b, b 'takes the value 0, there is a clear angle of rotation is. If the signal x is a sine signal and the signal y is a cosine signal, then the tangent function is contained in the function represented by the resistor 7 , 7 '. In this case, if a certain number of partial resistors of the resistor chain 7 , 7 'are tapped with the total resistance R, the partial resistance RT is given by:

R_T = R/(1 + tan α) (4)R _T = R / (1 + tan α) (4)

Mit der Steuereinrichtung 8 wird der Abgriff a, a′ , b, b′ der Widerstandsketten 7, 7′ solange variiert, bis der Wert Null über dem Komparator 6 in die Steuereinrichtung 8 eingegeben wird. Jeder Stelle, an der ein solcher Signalwert a, a′ , b, b′ abgegriffen wird, ist ein bestimmter Drehwinkel zugeordnet.With the control device 8 , the tap a, a ', b, b' of the resistor chains 7 , 7 'is varied until the value zero is entered into the control device 8 via the comparator 6 . Each point at which such a signal value a, a ', b, b' is tapped is assigned a specific angle of rotation.

Ist die Stelle bekannt, an der das Signal Null und damit der Drehwinkel bestimmt wurde, so wird die entsprechend parallele Stelle der jeweiligen Betragswiderstandsketten 9, 9′ angesteuert. Die Funktion der Betragswiderstandsketten 9, 9′ ist dabei so gewählt, daß das an dieser Stelle abgegriffene Signal den Betrag des Signales wiedergibt, welcher dem durch die Widerstandsketten 7, 7′ bestimmten Drehwinkel zugeordnet ist. Dieses Betrags signal kann entweder auf einen Komparator gegeben werden, der Steuereinrichtung 8 zugeführt werden oder einer anderen Steuereinheit zugeführt werden. Für die Betragser mittlung werden die Signale x/2 und y/2 mit gleichem Vorzeichen auf die Betrags widerstandsketten 9, 9′ gegeben.If the point is known at which the signal zero and thus the angle of rotation was determined, the corresponding parallel point of the respective magnitude resistance chains 9 , 9 'is driven. The function of the magnitude resistance chains 9 , 9 'is selected so that the signal tapped at this point reproduces the amount of the signal which is assigned to the angle of rotation determined by the resistance chains 7 , 7 '. This amount signal can either be given to a comparator, fed to the control device 8 or fed to another control unit. For the determination of the amount, the signals x / 2 and y / 2 are given the same sign on the amount resistance chains 9 , 9 '.

Es ist auch möglich, anstelle der parallel zu den Widerstandsketten 7, 7′ angeordneten Betragswiderstandsketten 9, 9′ die Betragswiderstandsketten in die Widerstandsketten 7, 7′ zu integrieren. Dann müssen die Widerstandsketten 7, 7′ Abgriffe aufweisen, die an verschiedenen Stellen den Drehwinkel und an anderen Stellen den Betrag der Meßsignale wiedergeben. Dabei muß die Zuordnung zwischen den Stellen, an denen der Drehwinkel und der dazu gehörende Betrag abgegriffen werden können, bekannt sein. Wenn der Drehwinkel bestimmt worden ist, muß dann an der Widerstandskette 7 die dem Dreh winkel zugeordnete Stelle angesteuert werden, an welcher sich das zugehörige Betrags signal abgreifen läßt. Die Anordnung und die Abgriffe der Widerstandsketten 7, 7′ und der Betragswiderstandsketten 9, 9′ können z. B. numerisch bestimmt werden.It is also possible, instead of the parallel to the resistance chains 7 , 7 'arranged amount resistance chains 9 , 9 ' to integrate the amount resistance chains in the resistance chains 7 , 7 '. Then the resistance chains 7 , 7 'must have taps that reflect the angle of rotation at different points and the amount of the measurement signals at other points. The assignment between the points at which the angle of rotation and the associated amount can be tapped must be known. If the angle of rotation has been determined, then the position assigned to the angle of rotation must be controlled on the resistor chain 7 , at which the associated amount signal can be tapped. The arrangement and taps of the resistance chains 7 , 7 'and the amount resistance chains 9 , 9 ' can, for. B. can be determined numerically.

Claims

1. Vorrichtung zum Bestimmen eines Drehwinkels (α) eines drehbaren Magneten, mit einem ersten und einem zweiten auf einem Halbleitersubstrat monolithisch integrier ten Hallsensor (1, 2), die so angeordnet sind, daß ein erstes und ein zweites vom Drehwinkel abhängiges Meßsignal (x, y) mit einer vorbestimmten Phasenverschie bung meßbar sind, mit einer mittels Einstellwerten P steuerbaren, mit den Hallsen soren (1, 2) verbundenen Einstelleinrichtung (11), in welcher wenigstens eines der Meßsignale (x, y) mit Funktionswerten w einer Funktion f multipliziert wird, wobei die Funktion f so gewählt ist, daß es für jeden Drehwinkel (α) eines Winkelbereiches einen eindeutigen Einstellwert P gibt, bei dem die Ausgangssignale der Einstell einrichtung (11) gleich groß sind, mit einem Komparator (6), dem wenigstens ein Ausgangssignal der Einstelleinrichtung (11) zum Vergleich mit einem Referenzsignal zugeführt wird, und mit einer Steuereinrichtung (8), mit der der Einstellwert P so lange veränderbar ist, bis der dem Drehwinkel (α) zugeordnete Einstellwert P gefunden ist.1. Device for determining an angle of rotation (α) of a rotatable magnet, with a first and a second on a semiconductor substrate monolithically integrated th Hall sensor ( 1 , 2 ), which are arranged so that a first and a second measurement signal dependent on the angle of rotation (x ,) y with a predetermined phase displacement bung measurable, are controllable with a means of setting values P, with the Hallsen sensors (1, 2) adjustment means (11) connected, in which at least one of the measurement signals (x, y) with function values w of a function f is multiplied, the function f being chosen so that there is a unique setting value P for each angle of rotation (α) of an angular range, in which the output signals of the setting device ( 11 ) are the same size, with a comparator ( 6 ), the at least an output signal of the setting device ( 11 ) for comparison with a reference signal is supplied, and with a control device ( 8 ) with which the setting The value P can be changed until the setting value P assigned to the angle of rotation (α) is found.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (11), der Komparator (6) und die Steuereinrichtung (8) auf dem Halbleitersubstrat monolithisch integriert sind.2. Device according to claim 1, characterized in that the adjusting device ( 11 ), the comparator ( 6 ) and the control device ( 8 ) are monolithically integrated on the semiconductor substrate.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstell einrichtung (11) digital ansteuerbar ist.3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the adjusting device ( 11 ) can be controlled digitally.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (11) eine Widerstandskette (7, 7′) aufweist, deren Widerstände so ausgebildet und in Reihe geschaltet sind, daß für einen Einstellwert P ein Ausgangs signal (a, a′, b, b′) abgreifbar ist, welches dem dem Einstellwert P zugeordneten Funktionswert w der Funktion f entspricht. 4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the adjusting device ( 11 ) has a resistance chain ( 7 , 7 '), the resistors are formed and connected in series so that an output signal for a setting value P (a , a ', b, b') can be tapped, which corresponds to the function value w assigned to the setting value P of the function f.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hallsensoren (1, 2) so angeordnet sind, daß das erste Meßsignal (x) ein Sinussignal und das zweite Meßsignal (y) ein Cosinussignal ist, jeder Magnetfeldsensor (1, 2) mit einem Inversionselement (3, 4) zum Invertieren des jeweiligen Meßsignals (x, y) verbunden ist.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the Hall sensors ( 1 , 2 ) are arranged so that the first measurement signal (x) is a sine signal and the second measurement signal (y) is a cosine signal, each magnetic field sensor ( 1 , 2 ) is connected to an inversion element ( 3 , 4 ) for inverting the respective measurement signal (x, y).

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwi schen den Hallsensoren (1, 2) und der Widerstandskette (7, 7′) ein Signaltausch element (5) vorgesehen ist.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that between the Hall sensors ( 1 , 2 ) and the resistance chain ( 7 , 7 ') a signal exchange element ( 5 ) is provided.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandskette (7, 7′) so ausgebildet ist, daß das abgreifbare Ausgangssignal dem mit einer Tangensfunktion multiplizierten Meßsignal (x) entspricht.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the resistance chain ( 7 , 7 ') is designed so that the tapped output signal corresponds to the measurement signal multiplied by a tangent function (x).

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem Komparator (6) zur Differenzbildung das Ausgangssignal der Widerstandskette (7, 7′) und das andere Meßsignal (y) zugeführt werden.8. The device according to claim 7, characterized in that the comparator ( 6 ) for difference formation, the output signal of the resistor chain ( 7 , 7 ') and the other measurement signal (y) are supplied.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung (11) eine mit wenigstens einem Meßsignal (x = B·f(α)) verbundene Betragswiderstandskette (9, 9′) aufweist, die sie so ausgebildet ist, daß für jeden Einstellwert P des Winkelbereichs ein eindeutiges Betragssignal abgreifbar ist, welches dem mit dem Kehrwert der Funktion f multiplizierten Meßsignal (x=B· f(α)) an der Stelle des Einstellwertes P entspricht.9. Device according to one of claims 2 to 8, characterized in that the adjusting device ( 11 ) with an at least one measurement signal (x = B · f (α)) connected amount resistance chain ( 9 , 9 '), which it is designed that a unique magnitude signal can be tapped for each setting value P of the angular range, which corresponds to the measuring signal (x = B · f (α)) multiplied by the reciprocal of the function f at the point of the setting value P.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Betragssignal dem mit dem Kehrwert der Cosinusfunktion multiplizierten Meßsignal (x = B·f(α)) an der Stelle des Einstellwertes P entspricht.10. The device according to claim 9, characterized in that the amount signal measurement signal multiplied by the reciprocal of the cosine function (x = B · f (α)) corresponds to the position of the setting value P.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10 dadurch gekennzeichnet, daß das Betrags signal und ein Referenzsignal zur Differenzbildung auf einen Komparator gegeben werden. 11. The device according to claim 9 or 10, characterized in that the amount signal and a reference signal for difference formation on a comparator will.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Meßsignal an einem Ende und das zweite Meßsignal an einem anderen Ende der Widerstandskette (7, 7′) zugeführt werden, und das Ausgangssignal der Wider standskette (7, 7′) dem Komparator (6) mit einem Referenzsignal zugeführt wird.12. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the first measurement signal at one end and the second measurement signal at another end of the resistance chain ( 7 , 7 ') are supplied, and the output signal of the resistance chain ( 7 , 7th ') The comparator ( 6 ) is supplied with a reference signal.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Meßsignal an einem Ende und das zweite Meßsignal an einem anderen Ende der Betragswider standskette (9, 9′) zugeführt wird.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the first measurement signal at one end and the second measurement signal at another end of the amount resistance chain ( 9 , 9 ') is supplied.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Steuereinrichtung (8) aufgrund des Ausgangssignals des Komparators (6) die Widerstandskette (7, 7′) bzw. die Betragswiderstandskette (9, 9′), die Inversionselemente (3, 4) und das Signaltauschelement (5) gesteuert werden, und die Steuer einrichtung (8) einen Ausgang zur Ausgabe eines den Drehwinkel (α) darstellenden Signals aufweist.14. Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that with the control device ( 8 ) due to the output signal of the comparator ( 6 ), the resistance chain ( 7 , 7 ') or the amount resistance chain ( 9 , 9 '), the inversion elements ( 3 , 4 ) and the signal exchange element ( 5 ) are controlled, and the control device ( 8 ) has an output for outputting a signal representing the angle of rotation (α).

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter und ein vierter Hallsensor vorgesehen ist, wobei der dritte Hallsensor zu dem ersten (1) und der vierte Hallsensor zu dem zweiten (2) antiparallel geschaltet ist und die Hallsensoren jeweils um 90° versetzt zueinander angeordnet sind, so daß sie zusammen eine quadratische Anordnung bilden, wobei die antiparallelgeschalteten Hallsensoren um 180° zueinander versetzt angeordnet sind.15. Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that a third and a fourth Hall sensor is provided, the third Hall sensor to the first ( 1 ) and the fourth Hall sensor to the second ( 2 ) is connected antiparallel and the Hall sensors are each offset by 90 ° to one another, so that together they form a square arrangement, the anti-parallel Hall sensors being arranged offset by 180 ° to one another.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüchen 2 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßanschlüsse und die Signalversorgungsanschlüsse des jeweiligen Hallsensors in nerhalb eines Meßzyklus orthogonal umschaltbar sind, und die Meßsignale von zwei verschiedenen Schaltzuständen zur Signalauswertung miteinander verglichen werden.16. Device according to one of claims 2 to 15, characterized in that the Measuring connections and the signal supply connections of the respective Hall sensor in can be switched orthogonally within one measuring cycle, and the measuring signals of two different switching states for signal evaluation compared will.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüchen 2 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompensationseinrichtung zur Kompensation des Offsets des jeweiligen Hallsensors und der Vorrichtung vorgesehen ist.17. Device according to one of claims 2 to 16, characterized in that a Compensation device for compensating the offset of the respective Hall sensor and the device is provided.