DE60032617T2

DE60032617T2 - Multimedialer hall-effekt-sensor

Info

Publication number: DE60032617T2
Application number: DE60032617T
Authority: DE
Inventors: Vincent Hiligsmann; Rudi De Winter
Original assignee: Melexis NV
Current assignee: Melexis NV
Priority date: 1999-09-17
Filing date: 2000-09-15
Publication date: 2007-10-11
Anticipated expiration: 2020-09-16
Also published as: EP1218700B1; AU7396200A; WO2001022037A1; ATE349680T1; EP1218700A1; US6522131B1; DE60032617D1

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Ein Hall-Effekt-Sensor kann mit einem vorspannenden Magnet aufgebaut werden und verwendet werden, um das Vorhandensein oder Fehlen eines Zahns an einem Getrieberad festzustellen. Derartige Sensoren werden häufig verwendet, um die Position der Nocke und der Kurbelwellen in einem modernen Benzin- oder Dieselverbrennungsmotor festzustellen. Die Leistungsanforderungen, die von einem derartigen Sensor in Kraftfahrzeuganwendungen verlangt werden, werden durch die Zeittaktgenauigkeit und die Wiederholbarkeit, die benötigt werden, um sicherzustellen, dass die durch den Motor erzeugten Emissionen die gesetzlichen Anforderungen erfüllen, diktiert.
Eine weitere Anforderung für Kraftfahrzeuganwendungen ist, dass die Position des Getrieberads, des Zahns oder der Lücke, beim Einschalten beinahe augenblicklich festgestellt wird, was als "tatsächliches Einschalten (True Power On, TPO)" bekannt ist. Eine derartige Anforderung verlangt eine Messgenauigkeit, die aus reicht, um ohne jegliche Gelegenheit für das System, etwas über die Umstände, unter denen es tätig ist, zu lernen, Zähne von Lücken zu unterscheiden.
Das Erreichen der Genauigkeit, die für die TPO-Bestimmung nötig ist, verlangt besondere Techniken. Eine derartige Technik verwendet Zerhackerverstärker, die Phasenverzögerungen einbringen, welche mit den Anforderungen des Zeittakts, der nötig ist, um die verlangte mechanische Positionsgenauigkeit zu erzielen, unvereinbar sind. Gegenwärtigen Echtzeittechniken fehlt es an der Genauigkeit, die für TPO-Bestimmungen benötigt wird.
Die US-Patentschrift Nr. 5,694,083 und die europäische Patentanmeldung Nr. EP-0 875 733 A2, die einen Annäherungsdetektor offenbaren, der fähig ist, die ansteigenden und abfallenden Getrieberadzahnflanken eines sich benachbart drehenden Getrieberads aus Eisen festzustellen, sind aus dem Stand der Technik bekannt. Der Detektor umfasst einen Magnetfeld-Spannungs-Wandler, um ein Umgebungsmagnetfeld abzutasten und eine Spannung zu erzeugen, die eine Amplitude aufweist, welche direkt mit dem Magnetfeld in Zusammenhang steht.
In der US-Patentschrift Nr. 5,694,038 ist ein digital verstärkungsgeregelter Verstärker an den Wandler angeschlossen, um eine Spannung Vsig, die durch den Wandler erzeugt wird, zu verstärken. Eine Gleichstrom-Spannungsquelle ist bereitgestellt, um eine Zielspannung VTG zu erzeugen, und ein Vergleichermittel weist Eingänge auf, die an den Ausgang des Verstärkers und an eine Gleichstrom-Bezugsspannung angeschlossen sind, um ein binäres Signal Vbig zu erzeugen, dass sich jedes Mal, wenn Vsig VTG überschreitet, von einem zum anderen Binärpegel verändert. Die Verstärkung des digital verstärkungsgeregelten Verstärkers wird automatisch eingestellt, wenn sich Vbig vom einen zum anderen Binärpegel verändert, um eine optimale Wandler-Spannungsverstärker-Verstärkung für die Bedingungen beim Anlassen zu erhalten und danach eine konstante Verstärkung beizubehalten.
In der europäischen Patentanmeldung Nr. EP-0 875 733 A2 umfasst der Annäherungsdetektor einen Spitze-Spitze-Prozentsatz-Schwellendetektor, der mit dem Wandler gekoppelt ist, um eine durch den Wandler erzeugte Signalspannung Vsig zu erhalten, und um eine Ausgangssignalspannung Vaus zu erzeugen. Der Detektor umfasst auch einen Anregungskreis, der mit dem Spitze-Spitze-Prozentsatz-Schwellendetektor gekoppelt ist, um den Wert der Ausgangssignalspannung Vaus während eines anfänglichen Anlassintervalls des Annäherungsdetektors bei einem vorbestimmten Wert anzuregen und zu behalten. Der Annäherungsdetektor kann ferner einen automatischen Verstärkungssteuerungskreis umfassen, der mit dem Anregungskreis gekoppelt ist, um einen Annäherungsdetektor bereitzustellen, der fähig ist, in einer Spitze-Spitze-Prozentsatz-Schwellendetektor-Betriebsart mit automatischer Verstärkungssteuerung tätig zu sein.
Die US-Patentschrift Nr. 5,541,506 offenbart einen Drehpositionsdetektor, der eine anfängliche Einstellfunktion aufweist, und der fähig ist, die Drehposition eines Rotors unmittelbar nach dem Beginn der Drehung des Rotors bei einem Motoranlassen festzustellen. Der Rotor weist einen Zahn auf, der um einen halbkreisförmigen Abschnitt davon ausgebildet ist, und eine Ver tiefung auf, die um einen anderen halbkreisförmigen Abschnitt davon ausgebildet ist. Der Detektor umfasst ein Abnahmemittel, das aus einem Magnet besteht, welcher eine Vorspannung gegen den Rotor vornimmt, und einen Magnetschwankungsfeststellkreis, der ein Hall-Element enthält und sich zwischen dem Rotor und dem Magnet befindet. Wenn sich der Rotor dreht, gibt das Abnahmemittel ein Signal aus, das sich gemäß der Position des Zahns zyklisch verändert. Aus dem Signal des Abnahmemittels wird ein Impulssignal erzeugt; und der Impulssignalpegel verändert sich gemäß der Position des Zahns in Bezug auf das Abnahmemittel. Wenn sich der Rotor aus dem stillstehenden Zustand zu drehen beginnt, wird das Impulssignal ungeachtet der Position des Zahns zu einem anfänglichen Wert angeregt.
Die Sensoranordnungen des Stands der Technik erfüllen jedoch nicht die Anforderungen von TPO-Bestimmungen, der mechanischen Positionsgenauigkeit und der Wiederholbarkeit.
Demgemäss ist es wünschenswert, eine Sensoranordnung zu schaffen, die die Anforderungen von TPO-Bestimmungen, der mechanischen Positionsgenauigkeit und der Wiederholbarkeit erfüllt.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein neuartiges Sensorsystem bereit, das eine Umschaltanordnung umfasst, die die Bedürfnisse von TPO-Bestimmungen, der mechanischen Positionsgenauigkeit und der Wiederholbarkeit erfüllt und auch Temperatur- und Langzeitabweichungen ausgleicht. Die Umschaltanordnung nach der vorliegenden Erfindung konfiguriert die Elemente eines Hall-Effekt- Sensors zum Betrieb in verschiedenen Betriebsarten. Eine erste Betriebsart ist zur Bestimmung des Vorhandenseins oder Fehlens eines Getrieberadzahns beim Anlassen optimiert, und eine zweite Betriebsart ist für die Zeittaktgenauigkeit optimiert. Ein zusätzlicher Schaltungsaufbau ist zum Messen, Berechnen und Speichern von Werten für Fehlersignale und Schwellen bereitgestellt.
Das Sensorsystem der vorliegenden Erfindung umfasst magnetische Abtastelemente und einen Schaltungsaufbau, die dazu gestaltet sind, in einer ersten Betriebsart das Vorhandensein oder Fehlen eines Gegenstands wie etwa eines Getrieberadzahns festzustellen, und in einer zweiten Betriebsart die Zeittaktgenauigkeit zu bestimmen. Es ist ein Steuerschaltungsaufbau bereitgestellt, um den Umschalt-Schaltungsaufbau so zu steuern, dass er auf eine vorbestimmte Weise und zu vorbestimmten Zeiten abhängig von den Spannungen und Magnetfeldern zwischen den Betriebsarten umschaltet. Die magnetischen Abtastelemente wie auch der Umschalt-Schaltungsaufbau, der Schnittstellen-Schaltungsaufbau und der Steuerschaltungsaufbau sind vorzugsweise auf einem einzelnen Siliziumchip integriert, um ein leistungsfähiges und verlässliches Sensorsystem zu ergeben. Beim Einschalten wird der Sensor in die erste Betriebsart konfiguriert, um das Vorhandensein oder Fehlen des Gegenstands nächst dem Sensor zu bestimmen. Nach einer Anzahl von Übergängen der Hall-Spannung, was z.B. anzeigt, dass eine vorbestimmten Anzahl von Getrieberadzähnen den Sensor passiert hat, wird der Sensor in die zweite Betriebsart geschaltet, und ist der Sensor in einer dynamischen zeitkontinuierlichen Weise tätig, um Geschwin digkeits- und Zeittaktparameter zu bestimmen.
Nach der vorliegenden Erfindung wird ein Sensorsystem bereitgestellt, das typischerweise eine Hall-Platte und einen ersten Umschalt-Schaltungsaufbau zur Verbindung von Versorgungs- und Messknoten mit Paaren von diagonal entgegengesetzten Knoten der Hall-Platte umfasst. Der Sensor umfasst typischerweise auch einen Zerhackerverstärker, dessen Eingang an die Messknoten angeschlossen ist, ein Taktsystem zur Steuerung des Zeittakts des Umschalt-Schaltungsaufbaus und des Zeittakts des Zerhackerverstärkers, und einen Vergleicher, der den Pegel des Zerhackerverstärkerausgangs in Bezug auf eine Bezugsspannung bestimmt und einen digitalen Ausgang auf einen ersten Pegel setzt, wenn der Wert der Ausgangsspannung größer als ein ersten Schwellenwert ist, und ihn auf einen zweiten Pegel setzt, wenn die Ausgangsspannung geringer als ein zweiter Schwellenwert ist. Zusätzlich sind die Sensorelemente der vorliegenden Erfindung typischerweise so untereinander tätig, dass die Hall-Platte in einer geschalteten Anordnung verwendet wird, die mit dem Zerhackerverstärker synchronisiert ist, die Hall-Spannungen von den beiden orthogonalen Messungen gemittelt werden, um den Zerhackerverstärkerausgang zu erzeugen, und die Hall-Spannungen von den beiden orthogonalen Messungen voneinander subtrahiert werden, um einen Wert für das Fehlersignal zu bestimmen.
Der Sensor umfasst typischerweise auch einen Umschalt-Schaltungsaufbau, der die Bestandteile selektiv in einer Anzahl von Konfigurationen verbindet und trennt, und einen Steuerschaltungsaufbau, der den Sensor in eine erste Betriebsart konfiguriert, wenn die Leistung zum ersten Mal an den Sensor angelegt wird, und in eine zweite dynamische Betriebsart konfiguriert, nachdem in der ersten Betriebsart eine anfängliche Messung vorgenommen wurde. Der Umschalt-Schaltungsaufbau schaltet den Sensor nach einem vordefinierten Zeitraum in eine zweite Betriebsart, worin die Hall-Platte in einem stationären Zustand gehalten wird. In der zweiten Betriebsart wird die Hall-Platte über ein Paar von entgegengesetzten Anschlüssen angetrieben, sind die Messpunkte mit dem anderen Paar von entgegengesetzten Anschlüssen verbunden, und sind die Hall-Platten-Messpunkte an einen stationären Verstärker angeschlossen, dessen Ausgang an einen Vergleicherkreis angeschlossen ist. Die Vergleicherkreisschwellen werden aus einer Berechnung der über einen Zeitraum gemittelten größten und kleinsten Hall-Spannung, die in einer solchen Weise zum bestimmten Wert des Fehlersignals hinzugefügt wird, dass den Auswirkungen des Fehlersignals auf die Genauigkeit des Zeittakts der Umschaltung des Vergleichers in Bezug auf die mechanische Bewegung des abgetasteten Gegenstands entgegengewirkt wird, erlangt.
Nach einem Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Magnetsensorsystem bereitgestellt, das typischerweise Folgendes umfasst: eine Hall-Platte, die zwei Paare von Anschlussknoten aufweist, eine Leistungsversorgung, um der Hall-Platte Leistung bereitzustellen, und einen Umschaltkreis, der dazu gestaltet ist, abwechselnd ein Paar der Anschlussknoten mit der Leistungsversorgung und das andere Paar der Anschlussknoten mit Messknoten zu verbinden. Das System umfasst auch typischerweise einen ersten Verstärkerkreis, einen zweiten Verstärkerkreis, und einen Betriebsartumschaltkreis, der mit dem Umschaltkreis gekoppelt ist und dazu gestaltet ist, den Umschaltkreis so zu steuern, dass er in einer ersten Betriebsart die Messknoten des ersten Verstärkers mit der Hall-Platte verbindet, und in einer zweiten Betriebsart die Messknoten des zweiten Verstärkers mit der Hall-Platte verbindet. Beim Betrieb steuert der Betriebsartumschaltkreis den Umschaltkreis in der ersten Betriebsart so, dass die Paare von Anschlussknoten in einer abwechselnden Weise mit der Leistungsversorgung und den Messknoten des ersten Verstärkerkreises verbunden werden, und steuert der Betriebsartumschaltkreis den Umschaltkreis in der zweiten Betriebsart so, dass eines der Paare von Anschlussknoten mit der Leistungsversorgung und das andere Paar mit den Messknoten des zweiten Verstärkerkreises verbunden wird.
Nach einem anderen Gesichtspunkt der Erfindung umfasst das Magnetsensorsystem auch typischerweise einen ersten und einen zweiten Verstärkerkreis, die ein erstes bzw. ein zweites Spannungssignal bereitstellen, ein erstes Vergleichermittel, um das erste Spannungssignal, das vom ersten Verstärkerkreis erhalten wird, mit einer ersten Bezugsspannung zu vergleichen, und ein zweites Vergleichermittel, um das zweite Spannungssignal, das vom zweiten Verstärkerkreis erhalten wird, mit einer zweiten Bezugsspannung und einer dritten Bezugsspannung zu vergleichen. Beim Betrieb stellt das erste Vergleichermittel in der ersten Betriebsart ein erstes Signal bereit, wenn das erste Spannungssignal über einem ersten Schwellenwert liegt, und ein zweites Signal bereit, wenn das erste Spannungssignal unter dem ersten Schwellenwert liegt. In der zweiten Betriebsart, in einem stationären Zustand, stellt das zweite Vergleichermittel ein drittes Signal bereit, wenn das zweite Spannungssignal einen zweiten Schwellenwert überschreitet, und stellt es ein viertes Signal bereit, wenn das zweite Spannungssignal unter einen dritten Schwellenwert fällt.
Nach noch einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt, um unter Verwendung einer integrierten Sensoreinrichtung, die sich nahe dem Getrieberad befindet, Positions- und Zeittaktparameter von Getrieberadzähnen an einem Getrieberad zu bestimmen. Das Verfahren umfasst typischerweise die Schritte des Feststellens des Vorhandenseins oder Fehlens eines Getrieberadzahns nahe der Einrichtung in einer ersten Betriebsart, und danach des Feststellens von Zeittaktparametern des Getrieberads in einer zweiten Betriebsart. Der Schritt des Feststellens umfasst typischerweise das abwechselnde Verbinden von Messknoten eines ersten Verstärkers mit einem Paar von Anschlussknoten einer Hall-Platte und des anderen Paars von Anschlussknoten mit einer Leistungsversorgung unter Verwendung eines Umschaltkreises, um ein erstes Spannungssignal zu erzeugen, das Bereitstellen des ersten Spannungssignals vom ersten Verstärker an einen ersten Vergleicher, das Vergleichen des ersten Spannungssignals unter Verwendung des ersten Vergleichers mit einer ersten Bezugsspannung, und das Bereitstellen eines Anzeigesignals vom ersten Vergleicher, wobei das Anzeigesignal auf eines aus einem ersten Wert, wenn das erste Spannungssignal größer als die Bezugsspannung ist, und einem zweiten Wert, wenn das erste Spannungssignal ge ringer als die Bezugsspannung ist, gesetzt wird. Der Schritt des Bestimmens von Zeittaktparametern umfasst typischerweise das Verbinden von Messknoten eines zweiten Verstärkers in einer dauerhaften Weise mit einem Paar von Anschlussknoten und des anderen Paars von Anschlussknoten mit der Leistungsversorgung unter Verwendung des Umschaltkreises, um ein zweites Spannungssignal zu erzeugen, das Bereitstellen des zweiten Spannungssignals vom zweiten Verstärker an einen zweiten Vergleicher, das Vergleichen des zweiten Spannungssignals unter Verwendung des zweiten Vergleichers mit einer zweiten und einer dritten Bezugsspannung, und das Bereitstellen eines zweiten Anzeigesignals vom zweiten Vergleicher, wobei das zweite Anzeigesignal auf eines aus einem ersten Wert, wenn das zweite Spannungssignal über die zweite Bezugsspannung steigt, und einem zweiten Wert, wenn das zweite Spannungssignal unter die dritte Bezugsspannung fällt, gesetzt wird.
Die Bezugnahme auf die verbleibenden Abschnitte der Beschreibung einschließlich der Zeichnungen und der Ansprüche wird andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung klar machen. Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung wie auch der Aufbau und der Betrieb verschiedener Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlich beschrieben. In den Zeichnungen geben gleiche Bezugszeichen identische oder funktional gleichartige Elemente an.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1a veranschaulicht ein beispielhaftes Sensorsystem, das nahe einem Getrieberad angeordnet ist, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
1b veranschaulicht ein beispielhaftes Sensorsystem wie auch ein Diagramm der Spannung in Bezug auf die Zeit des Ausgangs des Sensorsystems, wenn dieses an einer von zwei Positionen nahe dem sich drehenden Getrieberad angeordnet ist, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 zeigt eine Anordnung von Elementen eines Sensorsystems, das für eine erste Betriebsart konfiguriert ist, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
3 veranschaulicht eine Quadratur-Umschaltanordnung für die Hall-Platte nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4a und 4b veranschaulichen zwei Gestaltungen der Hall-Platte von 3 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5 veranschaulicht eine Zerhackerverstärkeranordnung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 bis 9 veranschaulichen verschiedene Betriebsphasen einer beispielhaften Verstärkeranordnung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
10 zeigt eine Anordnung der Elemente eines Sensors, der für eine zweite Betriebsart konfiguriert ist, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
11 zeigt Beispiele von möglichen An fangspunkten für die mechanische Anordnung beim Anlassen nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
12 ist ein Zeittaktdiagramm für die Anlassabfolge nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
13 veranschaulicht ein Sensorsystem, das einen Umschaltkreis umfasst, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
BESCHREIBUNG DER BESONDEREN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die vorliegende Erfindung stellt in einer Ausführungsform eine Sensoranordnung bereit, die magnetische Abtastelemente und einen Schaltungsaufbau umfasst, die in einer ersten Betriebsart dazu gestaltet sind, das Vorhandensein oder Fehlen eines Gegenstands wie etwa eines Getrieberadzahns festzustellen, und in einer zweiten Betriebsart dazu gestaltet ist, die Zeittaktgenauigkeit zu bestimmen. Das Sensorsystem umfasst auch einen Umschalt-Schaltungsaufbau, um die Sensorschaltaufbauelemente in die Konfigurationen zu verbinden, die für die erste und die zweite Betriebsart benötigt werden. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst das Sensorsystem eine quadraturgeschaltete Hall-Platten-Anordnung, die gegenüber Magnetfeldern empfindlich ist. Es ist ein Steuerschaltungsaufbau bereitgestellt, um den Umschalt-Schaltungsaufbau so zu steuern, dass er in einer vorbestimmten Weise und zu vorbestimmten Zeiten abhängig von den induzierten Spannungen und den festgestellten Magnetfeldern zwischen den Betriebsarten umschaltet. Die magnetischen Abtastelemente wie auch der Umschalt-Schaltungsaufbau, der Schnittstellen-Schaltungsaufbau und der Steuerschaltungsaufbau sind vorzugsweise auf ei nem einzelnen Siliziumchip integriert, um ein leistungsfähiges und verlässliches Sensorsystem zu ergeben.
Nun wird der Betrieb des Sensorsystems beschrieben werden. Beim Einschalten wird der Sensor in eine erste Betriebsart konfiguriert, die, wie nachstehend beschrieben, zur Bestimmung des Vorhandenseins oder Fehlens eines Gegenstands, wie etwa eines Getrieberadzahns, nächst dem Sensor nützlich ist. Nach einer Anzahl von Übergängen der Hall-Spannung, was z.B. anzeigt, dass eine vorbestimmten Anzahl von Getrieberadzähnen den Sensor passiert hat, wird der Sensor in die zweite Betriebsart geschaltet, und ist der Sensor wie nachstehend beschrieben in einer dynamischen zeitkontinuierlichen Weise tätig, um Geschwindigkeits- und Zeittaktparameter zu bestimmen. In dieser Betriebsart verwendet der Sensor Vergleicherschwellenwerte, die aus dem größten und dem kleinsten Wert der Hall-Spannung berechnet wurden, eine Fehlerspannung, die im ersten Modus gespeichert ist, und eine Hysteresespannung, die im Speicher gespeichert ist.
1a veranschaulicht ein beispielhaftes Sensorsystem 100, das nahe einem Getrieberad 110 angeordnet ist, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt umfasst das Getrieberad 110 mehrere gleich beabstandete Getrieberadzähne 115. Lücken 120 definieren des Beabstandungsintervall der Getrieberadzähne 115. 1b veranschaulicht einen beispielhaften Sensor 100 und ein Diagramm der Spannung in Bezug auf die Zeit des Ausgangs des Sensors 100, wenn dieser entweder an der Position A oder an der Position B, die in 1a gezeigt sind, nahe dem sich drehenden Getrieberad 110 angeordnet ist, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Sensor 100 umfasst eine Hall-Platte 10 und eine Verstärkeranordnung 11, wie nachstehend ausführlicher besprochen werden wird. Wie im Diagramm von 1b ersichtlich sind der kleinste und der größte Ausgangswert des Sensors 100 typischerweise größer, wenn der Sensor näher am Getrieberad 110 (z.B. an der Position A) angeordnet ist, als wenn er weiter weg (z.B. an der Position B) angeordnet ist. Zusätzlich sind die Periodizität und die Beabstandungen des Ausgangs des Sensors 100, die im Diagramm gezeigt sind, eine Funktion der Geschwindigkeit, mit der sich das Getrieberad 110 dreht, wie auch der Breite der Zähne 115 und der Lücken 120.
2 zeigt eine Anordnung von Elementen eines Sensorsystems 100, das für eine erste Betriebsart konfiguriert ist, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt umfasst das Sensorsystem 100 eine Hall-Platten-Anordnung, die mit einer Verstärkeranordnung 11 und einer Leistungsversorgung 15 gekoppelt ist. Nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Hall-Platten-Anordnung 10 dazu gestaltet, unter Verwendung der beiden Paare von diagonal entgegengesetzten Anschlüssen abwechselnd angeschlossen zu werden. Eine derartige Anordnung ist wohlbekannt und gestattet die Bestimmung der tatsächlichen Hall-Spannung, wobei die Fehlerspannung durch die Kombination der beiden Hall-Spannungen, die von den abwechselnden Schaltkonfigurationen erlangt werden, deutlich verringert oder beseitigt wird. 3 veranschaulicht eine Quadratur-Umschaltanordnung der Hall-Platte 10 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie gezeigt sind vier Schalter 62 dazu gestaltet, die Hall-Platten-Anschlüsse 61 durch abwechselndes Umschalten der Versorgung 63 und der Erde 64 und des Ausgangs 65 zu den beiden entgegengesetzten Paaren von Anschlüssen der Hall-Anordnung in einer von zwei Kreisgestaltungen anzuschließen. Es ist auch ein zusätzliches Element 66 gezeigt, das Fehlerspannungen darstellt, die bei der Herstellung und beim Zusammenbau der Hall-Effekt-Einrichtung auftreten können.
Mit den wie gezeigt konfigurierten vier Schaltern 62 (erste Konfiguration) ist der Ausgang 65 durch +V_Hall + V_FEHLER gegeben, wobei V_HALL die Spannung ist, die durch den Hall-Effekt als eine Funktion des angelegten Magnetfelds erzeugt wird, und V_FEHLER die Spannung ist, die die Summe aller Fehler und unerwünschten Signale ist, die als eine Funktion der Mängel bei der Herstellung der Einrichtung erzeugt werden. Wenn alle vier Schalter 62 in einen entgegengesetzten Zustand konfiguriert sind (zweite Konfiguration), ist der Ausgang 65 durch –V_HALL + V_FEHLER gegeben. Der Unterschied zwischen diesen beiden Ausgangsspannungen beträgt etwa 2 × V_HALL, wobei V_FEHLER wirksam beseitigt oder deutlich in der Größe verringert ist. 4a und 4b veranschaulichen ein Beispiel der Hall-Platte 10, die in die erste bzw. in die zweite Konfiguration konfiguriert ist, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 wird die Hall-Platte 10 in einer ersten Betriebsart synchron mit der Verstärkeranordnung 11 geschaltet. In einer Ausführungsform umfasst die Verstärkeranordnung 11 einen Zerhackerverstärker. In dieser Ausführungsform wird der Ausgang des Zerhackerverstärkers zu einem Filter 12 geführt, das dann einen Vergleicher 14 antreibt. Die Zerhackerverstärkeranordnung 11 verwendet ähnliche Umschalttechniken wie jene der geschalteten Hall-Platte 10. Dies ist in 5, die eine Zerhackerverstärkeranordnung 11 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht, diagrammatisch gezeigt. Wie gezeigt wird das Eingangssignal 65 von der Hall-Platte 10 über eine Schaltanordnung 75 an den Verstärker 11 angelegt. Der Ausgang wird über die zweite Hälfte der Schaltanordnung 75 vom Verstärker genommen. Die Schaltanordnung 78 ist mit der Schaltanordnung 62 der Hall-Platte 10 synchronisiert, um sicherzustellen, dass der Ausgang 65 dann, wenn der Ausgang 65 der Hall-Platte 10 +V_HALL + V_FEHLER (z.B. die erste Konfiguration) ist, an den positiven Eingang des Verstärkers 11 angeschlossen wird. Der Ausgang des Verstärkers 11 ist dann +V_HALL + V_FEHLER + V_OFFSET. V_OFFSET ist das Fehlersignal, das durch jedweden Offset in der Verstärkeranordnung verursacht wird. Wenn der Ausgang 65 der Hall-Platte –V_HALL + V_FEHLER (z.B. die zweite Konfiguration) ist, wird der Ausgang 65 der Hall-Platte 10 an den negativen Eingang des Verstärkers 11 angeschlossen. Der entsprechende Ausgang des Verstärkers 11 ist dann –(–V_HALL + V_FEHLER) – V_OFFSET. Der gemittelte Ausgang des Verstärkers 11 ist dann zu +V_HALL proportional.
6 bis 9 veranschaulichen verschiedene betriebliche Phasen einer Verstärkeranordnung 11, die Kondensatorumschalttechniken verwendet, um den gemittelten Ausgang der Verstärkeranordnung 11 zu bestimmen, nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 6 gezeigt werden in einer ersten Phase, z.B. wie durch ein angelegtes Taktsignal bestimmt, die Hall-Spannung und der Verstärkeroffset (V_OA) verstärkt und in einem ersten Kondensator C1 gespeichert. In den Figuren stellt "A" den Verstärkungsfaktor dar. Ein dritter Kondensator C3 speichert die Ausgangsspannung vom vorhergehenden Zyklus. Wie in 7 gezeigt werden in einer zweiten Phase die Hall-Spannung und der umgekehrte Verstärkeroffset (–V_OA) verstärkt und in einem zweiten Kondensator C2 gespeichert. Wie in 8 gezeigt werden in einer dritten Phase die Spannungen, die im ersten und im zweiten Kondensator gespeichert sind, kombiniert, um die Offsetspannung auszulöschen und eine gemeinsame Spannung bereitzustellen, die zur Hall-Spannung proportional ist. Wie in 9 gezeigt wird in einer vierten Phase die gemeinsame Spannung (S·V_H) in den dritten Kondensator C3 geladen.
Unter erneuter Bezugnahme auf 2 bestimmt der Vergleicher 14 im ersten Betriebsmodus den Pegel der Hall-Spannung in Bezug auf eine vorbestimmte Bezugsspannung 13 und setzt er den Ausgang 16 über einen Puffer in einen von zwei Zuständen, die das Vorhandensein oder Fehlen eines Zahns angeben (z.B. T.P.O.).
Unter Bezugnahme auf 10 wird der Ausgang 65 der Hall-Platte 10 in einer zweiten Betriebsart zu einem Dauerverstärker 41 (z.B. einem stationären Verstärker) geschaltet und bleibt die Hall-Platte 10 in eine der beiden Anschlusskonfigurationen (z.B. wie in 4a oder 4b gezeigt) geschaltet. Die Spannung vom Dauerverstärker 41 ist durch ein Filter 12 an einen Vergleicher 32 angeschlossen, der in einer Ausführungsform ein Auslösekreis ist. In dieser Ausführungsform wird der Ausgang 36 des Auslösekreises 32 auf einen ersten Zustand gesetzt, wenn die Spannung an seinem Eingang eine erste Schwelle überschreitet, und wird er auf einen zweiten Zustand gesetzt, wenn die Spannung am Eingang unter eine zweite Schwelle fällt.
In einer Ausführungsform werden die beiden Schwellenwerte für den Auslösekreis 32 aus dem größten und dem kleinsten Wert der Spannung von der Hall-Platte 10 bestimmt. Dieser größte und kleinste Wert werden gespeichert, gemittelt, und zum Wert der Fehlerspannung hinzugefügt, um die Schwellen zu bestimmen. Die beiden Schwellenspannungen sind durch einen Hysteresewert getrennt, der entweder voreingestellt oder durch die Anwendung bestimmt und in einen Speicher (nicht gezeigt) gespeichert ist. 10 zeigt einen Schaltungsaufbau nach einer Ausführungsform der Erfindung, der den größten, den kleinsten und den gemittelten Wert bestimmt und die gesamte Verarbeitung und Schaltung steuert.
11 veranschaulicht wie folgt Beispiele des Betriebs von Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung an möglichen Anfangspunkten:

Anfangspunkt 1: T.P.O. ergibt einen anfänglichen Low-Zustand, da das Signal niedriger als die Bezugsspannung 13 ist. Die Neigung ist "null" (aufgrund von Rauschen nicht genau null, aber geringer als ε) und wird dann positiv. Der Ausgang schaltet bei MIN + ε (MIN ist dem anfänglichen Wert gleich, der in diesem Fall das tatsächliche kleinste Signal ist), und das System sucht nach dem nächsten MAX. Sobald dieses gefunden ist, schaltet das System erneut bei MAX – ε um. Der dritte Übergang tritt bei MIN + ε auf. Es wird eine Entschei dung nach dem oben erwähnten Algorithmus getroffen.
Anfangspunkt 2: T.P.O. ergibt einen anfänglichen Low-Zustand. Die Neigung ist direkt positiv. Der Ausgang schaltet bei MIN + ε (in diesem Fall ist MIN dem anfänglichen Wert gleich, muss aber nicht das tatsächliche kleinste Signal sein). Das System sucht dann nach dem nächsten MAX und schaltet erneut bei MAX –
um. Der dritte Übergang tritt bei MIN +
auf. Es wird eine Entscheidung nach dem oben erwähnten Algorithmus getroffen.
Anfangspunkt 3: T.P.O. ergibt einen anfänglichen High-Zustand. Die Neigung ist zuerst positiv, wird dann null, und dann negativ. In jedem Fall schaltet der Ausgang bei MAX – ε um (in diesem Fall ist MAX der tatsächliche größte Wert). Das nächste MIN wird festgestellt, und der Ausgang schaltet bei MIN +
um Der dritte Übergang tritt bei MAX –
auf. Es wird eine Entscheidung nach dem oben erwähnten Algorithmus getroffen.
Anfangspunkt 4: T.P.O. ergibt einen anfänglichen High-Zustand. Die Neigung ist zuerst null und wird negativ. Der Ausgang schaltet bei MAX – ε um (in diesem Fall ist MAX der anfängliche Wert, der auch der tatsächliche größte Wert ist). Das nächste MIN wird festgestellt, und der Ausgang schaltet bei MIN +
um. Der dritte Übergang tritt bei MAX –
auf. Es wird eine Entscheidung nach dem oben erwähnten Algorithmus getroffen.
Anfangspunkt 5: T.P.O. ergibt einen anfänglichen High-Zustand, und die Neigung ist negativ. Der Ausgang schaltet bei MAX – ε um (in diesem Fall ist MAX der anfängliche Wert und ist es niedriger als der tatsächliche größte Wert). Das nächste MIN wird festgestellt, und der Ausgang schaltet bei MIN +
um. Der dritte Übergang tritt bei MAX –
auf. Es wird eine Entscheidung nach dem oben erwähnten Algorithmus getroffen.
Anfangspunkt 6: T.P.O. ergibt einen anfänglichen Low-Zustand. Die Neigung ist zuerst negativ, wird null, und dann positiv. In jedem Fall schaltet der Ausgang bei MIN + ε um (in diesem Fall ist MIN der tatsächliche kleinste Wert). Das nächste MAX wird festgestellt, und der Ausgang schaltet bei MAX –
um. Der dritte Übergang erfolgt bei MIN +
Es wird eine Entscheidung nach dem oben erwähnten Algorithmus getroffen.

In einer Ausführungsform der Erfindung werden von einem Digital-Analog-Wandler (DAC) 23 unter Verwendung digitaler Werte, die in einem Speicher (nicht gezeigt) wie etwa einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, vorbestimmte Bezugsspannungen erzeugt. Diese digitalen Werte können entweder bei der Herstellungs- oder bei der Installationstätigkeit in den Speicher programmiert werden. In einer Ausführungsform wird die Bezugsspannung bestimmt, wenn die Hall-Platte 10 umgeschaltet wird. Die beiden Hall-Spannungen, die erzeugt werden, wenn die Hall-Platte umgeschaltet wird, werden zusätzlich mit einer der umgekehrten Spannungen addiert, um die tatsächliche Hall-Spannung auszulöschen und den Wert der Fehlerspannung zu bestimmen. Diese Fehlerspannung wird ebenfalls im Speicher gespeichert.
In einer Ausführungsform sind im Sensorsystem zusätzliche Speicher integriert, um eine Einstellung oder Vorkonfiguration von zusätzlichen Parametern wie etwa dem Antriebsstrompegel für die Hall-Platte 10 und den Offset-Spannungen, die in der Verstärkeranordnung 11 verwendet werden, zu ermöglichen. Zum Beispiel ermöglicht ein Speicher, der mit der Versorgung 15 gekoppelt ist, eine Einstellung oder Vorkonfiguration des Antriebsstrompegels für die Hall-Platte 10, und ermöglicht ein Speicher, der mit der Verstärkeranordnung 11 gekoppelt ist, die Anlegung von Offset-Spannungen.
In einer dritten Betriebsart ist der Schaltungsaufbau dazu gestaltet, das Lesen von internen Spannungen und gespeicherten Werten, und das Programmieren des internen nichtflüchtigen Speichers über entweder die normalerweise verfügbaren Anschlüsse an die integrierte Schaltung oder fest zugeordnete zusätzliche Anschlüsse oder irgendeine Kombination von vorhandenen und zusätzlichen Anschlüssen zu ermöglichen. In einer Ausführungsform ist diese dritte Betriebsart nur bei einer Prüfung oder bei der Installation verfügbar, wenn es die Sicherheit oder die Unversehrtheit der gespeicherten Daten verlangt. Alternativ kann diese dritte Betriebsart nach dem Programmieren durch eine letzte Handlung des Programmierens eines "Selbstmordbits", das, sobald es programmiert ist, die Programmierfunktion sperrt, dauerhaft gesperrt werden.
In einer Ausführungsform bleibt die Verstärkeranordnung 11 während des zweiten Betriebsmodus an die Hall-Spannungsausgänge angeschlossen. Während eines vorbestimmten oder zufälligen Zeitraums, in dem keine Änderung der Hall-Spannung erwartet wird, wird die Hall-Platte 10 in ihre andere Anschlussanordnung umgeschaltet und aus der letzten Ablesung in der ersten Anschlussanordnung und der ersten Ablesung in der zweiten Anschlussanordnung ein aktualisierter Wert für die Fehler spannung bestimmt. Das Umschalten und Messen auf diese Weise gestattet, dass die Fehlerspannung aktualisiert wird. Die aktualisierte Fehlerspannung wird verwendet, um Veränderungen in der Fehlerspannung von der Hall-Platte, die durch Temperaturveränderungen oder andere Beanspruchungen verursacht werden, auszugleichen.
In einer Ausführungsform umfasst das Sensorsystem 100 Zeittakt- und Logikkreisanordnungen, die dazu gestaltet sind, die Hall-Platte zu passenden Zeiten zwischen den Betriebszuständen umzuschalten und die Fehlerspannung neu zu berechnen. Diese Zeiten können von einer Funktion der gespeicherten Geschichte der Hall-Wellenformen und vorbestimmten Algorithmen auf Basis der erwarteten Anwendungsbedingungen abhängen. 13 veranschaulicht ein Sensorsystem 200, das einen Umschaltkreis 220 nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst. Wie gezeigt umfasst das Sensorsystem 200 eine Hall-Platte 210, einen Umschaltkreis 220, einen Zerhackerverstärker 211 und einen Dauerverstärker 241. Bei bevorzugten Gesichtspunkten sind der Zeittakt und die Logik zur Steuerung des Sensorsystems in einer Mikrosteuerung 230 ausgeführt, die eine Gesamtsteuerung für das Sensorsystem 200 bereitstellt. Beim Betrieb stellt die Mikrosteuerung 230 Betriebsartsteuersignale an den Umschaltkreis 220 bereit, um die Ausgangsanschlussknoten der Hall-Platte 210 zum Zerhackerverstärker 211 oder zum Dauerverstärker 241 umzuschalten. Zum Beispiel ändert der Umschalt-Schaltungsaufbau der Hall-Platte 210 die Anschlusskonfigurationen in einer Ausführungsform als Reaktion auf ein erstes Betriebsartsteuersignal mit der gewünschten Taktfrequenz (z.B. die erste Betriebsart), und behält sie als Reaktion auf ein zweites Betriebsartsteuersignal eine Anschlusskonfiguration (z.B. die zweite Betriebsart) bei. Zusätzlich verbindet der Umschalt-Schaltungsaufbau 220 den Ausgang 265 der Hall-Platte 210 als Reaktion auf das erste bzw. das zweite Betriebsartsteuersignal mit dem Zerhackerverstärker 211 bzw. mit dem Dauerverstärker 241.
Obwohl die Erfindung beispielhaft und hinsichtlich bestimmter Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht sich, dass die Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt ist. Im Gegenteil soll sie verschiedenste Abwandlungen und ähnliche Anordnungen, wie sie Fachleuten offensichtlich sein würden, abdecken. Der Umfang der Erfindung ist nur durch die Formulierung der Ansprüche beschränkt.
Legende der Zeichnungen
1b

Spannung

2

15 Versorgung
10 Hall-Platte
11 Verstärker
12 Filter
13 Bezugsspannung
14 Vergleicher

3

Quadratur-Umschaltung

4a + 4b

Strom

5

Verstärkeranordnung
11 Verstärker

6

Zerhackertakt Phase 1
Phase 1 – Die Hall-Spannung und der Verstärkeroffset werden verstärkt und in C1 gespeichert.
Die Ausgangsspannung stammt vom vorhergehenden Zerhackzyklus und ist in C3 gespeichert.

7

Zerhackertakt Phase 2
Phase 2 – Die Hall-Spannung und der umgekehrte Verstärkeroffset werden verstärkt und in C2 gespeichert.
Die Ausgangsspannung stammt vom vorhergehenden Zerhackzyklus und ist in C3 gespeichert.

8

Zerhackertakt Phase 3a
Phase 3a – C1 und C2 werden zu einer gemeinsamen Spannung (A V_H) kombiniert. Der Offset ist nun ausgelöscht.
Die Ausgangsspannung stammt immer noch vom vorhergehenden Zerhackzyklus und ist in C3 gespeichert.

9

Zerhackertakt Phase 3b
Phase 3b – Die gemeinsame Spannung (A V_H) wird in C3 geladen.
Die Ausgangsspannung wird nun auf einen neuen Wert erneuert.

10

15 Versorgung
10 Hall-Platte
41 Verstärker
12 Filter
32 Auslöser
13 Bezugsspannung
21 Analog-Digital-Wandlers
22 Steuerung
23 Digital-Analog-Wandler

11

Mögliche Anfangspunkte für die dynamische Betriebsart
Magnetflussdichte
Bezugsspannung

12

Zeittaktdiagramm für T.P.O.
T.P.O. Phase
T.P.O. gültig
Betriebsart 1
Betriebsart 2

13

215 Versorgung
210 Hall-Platte
211 Verstärker
214 Vergleicher
241 Verstärker
232 Vergleicher

Claims

Magnetsensorsystem, umfassend: eine Hall-Platte (210), die zwei Paare von Anschlussknoten aufweist; eine Leistungsversorgung (215), um der Hall-Platte (210) Leistung bereitzustellen; einen ersten Verstärkerkreis (211); dadurch gekennzeichnet, dass das System ferner Folgendes umfasst: eine Quadratur-Umschaltanordnung (62), die dazu gestaltet ist, abwechselnd ein Paar der Anschlussknoten mit der Leistungsversorgung (215) und das andere Paar der Anschlussknoten mit Messknoten zu koppeln; einen zweiten Verstärkerkreis (241); einen Betriebsartsteuerkreis (230), der mit einem Umschaltkreis (220) gekoppelt ist und dazu gestaltet ist, den Umschaltkreis (220) so zu steuern, dass er in einer ersten Betriebsart die Messknoten des ersten Verstärkers (211) mit der Hall-Platte (210) koppelt, und in einer zweiten Betriebsart die Messknoten des zweiten Verstärkers (241) mit der Hall-Platte (210) koppelt; wobei in der ersten Betriebsart der Betriebsartsteuerkreis (230) die Quadratur-Umschaltanordnung (62) und den Umschaltkreis (220) so steuert, dass die Paare von Anschlussknoten in einer abwechselnden Weise mit der Leistungsversorgung (215) und mit den Messknoten des ersten Verstärkerkreises (211) gekoppelt werden; und wobei in der zweiten Betriebsart der Betriebsartsteuerkreis (230) die Quadratur-Umschaltanord nung (62) und den Umschaltkreis (220) so steuert, dass eines der Paare von Anschlussknoten mit der Leistungsversorgung (215) und das andere Paar mit den Messknoten des zweiten Verstärkerkreises (241) gekoppelt wird.
Magnetsensorsystem nach Anspruch 1, wobei alle Bestandteile auf einem Siliziumträger hergestellt sind.
Magnetsensorsystem, nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen ersten Vergleicherkreis (214), der dazu gestaltet ist, ein erstes Spannungssignal vom ersten Verstärkerkreis (211) zu erhalten; und einen zweiten Vergleicherkreis (232), der dazu gestaltet ist, ein zweites Spannungssignal vom zweiten Verstärkerkreis (241) zu erhalten; wobei in der ersten Betriebsart der erste Vergleicher (214) das erste Spannungssignal vom ersten Verstärker (211) erhält und eines aus einem ersten Signal, wenn das erste Spannungssignal über einem ersten Schwellenwert liegt, und einem zweiten Signal, wenn das erste Spannungssignal unter dem ersten Schwellenwert liegt, bereitstellt; und wobei in der zweiten Betriebsart der zweite Vergleicher (232) das zweite Spannungssignal vom zweiten Verstärker (241) erhält und eines aus einem dritten Signal, wenn das zweite Spannungssignal einen zweiten Schwellenwert überschreitet, und einem vierten Signal, wenn das zweite Spannungssignal unter einen dritten Schwellenwert fällt, bereitstellt.
Magnetsensorsystem nach Anspruch 3, wobei der erste Verstärkerkreis (211) einen Zerhackerverstärker (11) und einen zweiten Umschaltkreis (75) umfasst, wobei der zweite Umschaltkreis (75) dazu gestaltet ist, die Messknoten synchron mit dem Betrieb der Quadratur-Umschaltanordnung (62) abwechselnd mit einem ersten und einem zweiten Eingang des Zerhackerverstärkers zu koppeln.
Magnetsensorsystem nach Anspruch 4, wobei der erste Verstärkerkreis (11) ferner eine Schaltkondensatoranordnung (6, 7, 8, 9) umfasst, die mit einem Ausgang des Zerhackerverstärkers (11) gekoppelt ist und dazu gestaltet ist, das erste Spannungssignal so bereitzustellen, dass das erste Spannungssignal zur durchschnittlichen Hall-Spannung von zwei abwechselnden Anschlusskonfigurationen der Quadratur-Umschaltanordnung (62) proportional ist.
Magnetsensoranordnung nach Anspruch 5, ferner umfassend einen Taktkreis zur Bereitstellung eines Taktsignals an die Quadratur-Umschaltanordnung (62), an den Umschaltkreis (220), und an die Schaltkondensatoranordnung (6, 7, 8, 9).
Magnetsensorsystem nach Anspruch 3, wobei der zweite Verstärkerkreis (241) einen Dauerverstärker (41) umfasst.
Magnetsensorsystem nach Anspruch 3, wobei der zweite und der dritte Schwellenwert unter Verwendung des kleinsten und des größten Werts des ersten Spannungssignals von der ersten Betriebsart bestimmt wird.
Magnetsensorsystem nach Anspruch 3, wobei die Hall-Platte (210) nahe einem sich drehenden Getrieberad (110) angeordnet ist, das mehrere Getrieberadzähne (115) aufweist, wobei der Betriebsartsteuerkreis (230) das System dann, wenn zum ersten Mal Leistung an die Hall-Platte (210) angelegt wird, in die erste Betriebsart konfiguriert, um das Vorhandensein oder Fehlen eines Getrieberadzahns nahe der Hall-Platte (210) zu bestimmen, und wobei der Betriebsartsteuerkreis (230) das System nach einem vorbestimmten Zeitraum in die zweite Betriebsart konfiguriert, um Zeittaktparameter, die mit dem sich drehenden Getrieberad verbunden sind, zu bestimmen.
Magnetsensorsystem nach Anspruch 1, wobei der Betriebsartsteuerkreis (230) einen Mikroprozessor umfasst, der ein Betriebsartsteuersignal an die Quadratur-Umschaltanordnung (62) und an den Umschaltkreis (220) bereitstellt.
Magnetsensorsystem nach Anspruch 1, wobei der erste Verstärkerkreis (211) ein erstes Spannungssignal bereitstellt; wobei der zweite Verstärkerkreis (241) ein zweites Spannungssignal bereitstellt; und wobei das System ferner Folgendes umfasst: ein erstes Vergleichermittel (214), um das erste Spannungssignal, das vom ersten Verstärkerkreis (211) erhalten wird, mit einer ersten Bezugsspannung (R1) zu vergleichen; und ein zweites Vergleichermittel (232), um das zweite Spannungssignal, das von zweiten Verstärkerkreis erhalten wird, mit einer zweiten Bezugsspannung (R2) und einer dritten Bezugsspannung (R3) zu vergleichen; wobei in der ersten Betriebsart das erste Vergleichermittel (214) ein erstes Signal bereitstellt, wenn das erste Spannungssignal über einem ersten Schwellenwert liegt, und ein zweites Signal bereitstellt, wenn das erste Spannungssignal unter dem ersten Schwellenwert liegt; und wobei in der zweiten Betriebsart, in einem stationären Zustand, das zweite Vergleichermittel (232) ein drittes Signal bereitstellt, wenn das zweite Spannungssignal einen zweiten Schwellenwert überschreitet, und ein viertes Signal bereitstellt, wenn das zweite Spannungssignal unter einen dritten Schwellenwert fällt.
Magnetsensorsystem nach Anspruch 11, wobei alle Bestandteile auf einem Siliziumträger hergestellt sind.
Magnetsensorsystem nach Anspruch 11, wobei der Betriebsartsteuerkreis (230) einen Mikroprozessor umfasst, der ein Betriebsartsteuersignal an die Quadratur-Umschaltanordnung (62) und an den Umschaltkreis (220) bereitstellt.
Verfahren zur Bestimmung von Positions- und Zeittaktparametern von Getrieberadzähnen (115) an einem Getrieberad (110) unter Verwendung einer integrierten Sensoreinrichtung (100), die nahe dem Getrieberad (110) angeordnet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Feststellen des Vorhandenseins oder Fehlens eines Getrieberadzahns (115) nahe der Einrichtung in einer ersten Betriebsart; und danach Bestimmen von Zeittaktparametern des Getrieberads (110) in einer zweiten Betriebsart, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinrichtung (100) eine Hall-Platte (210), die eine Hall-Spannung bereitstellt und zwei Paare von Anschlussknoten aufweist, eine Leistungsversorgung (215), eine Quadratur-Umschaltanordnung (62), einen Umschaltkreis (220) bzw. einen ersten Verstärker (211), der mit einem ersten Vergleicher (214) gekoppelt ist, umfasst; und dass der Schritt des Feststellens Folgendes umfasst: Verbinden, in einer abwechselnden Weise, von Messknoten des ersten Verstärkers (211) mit einem Paar von Anschlussknoten und des anderen Paars von Anschlussknoten mit der Leistungsversorgung (215) unter Verwendung der Quadratur-Umschaltanordnung (62) und des Umschaltkreises (220), um ein erstes Spannungssignal zu erzeugen; Bereitstellen des ersten Spannungssignals vom ersten Verstärker (211) an den ersten Vergleicher (214); Vergleichen, unter Verwendung des ersten Vergleichers (214), des ersten Spannungssignals mit einer ersten Bezugsspannung (R1); und Bereitstellen eines Anzeigesignals vom ersten Vergleicher (214), wobei das Anzeigesignal auf eines aus einem ersten Wert, wenn das erste Spannungssignal größer als die erste Bezugsspannung (R1) ist, und einem zweiten Wert, wenn das erste Spannungssignal geringer als die erste Bezugsspannung (R1) ist, gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 14, ferner umfassend die folgenden Schritte: Bestimmen des kleinsten und des größten Werts der Hall-Spannung; und Speichern des kleinsten und des größten Werts in einem Speicher.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei sich ein Getrieberadzahn (115) nahe der Sensoreinrichtung (100) befindet, wenn das Anzeigesignal den ersten Wert aufweist, und wobei sich eine Lücke zwischen den Getrieberadzähnen nahe der Sensoreinrichtung (100) befindet, wenn das Anzeigesignal den zweiten Wert aufweist.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei die Sensorvorrichtung (100) ferner einen zweiten Verstärker (241) umfasst, der mit einem zweiten Vergleicher (232) gekoppelt ist, wobei der Schritt des Bestimmens von Zeittaktparametern Folgendes umfasst: Verbinden, in einer fortlaufenden Weise, von Messknoten des zweiten Verstärkers (241) mit einem Paar von Anschlussknoten und des anderen Paars von Anschlussknoten mit der Leistungsversorgung (215) unter Verwendung der Quadratur-Umschaltanordnung (62) und des Umschaltkreises (62), um ein zweiten Spannungssignal zu erzeugen; Bereitstellen des zweiten Spannungssignals vom zweiten Verstärker (241) an den zweiten Vergleicher (232); Vergleichen, unter Verwendung des zweiten Vergleichers (232), des zweiten Spannungssignals mit einer zweiten (R2) und einer dritten (R3) Bezugsspannung; und Bereitstellen eines zweiten Anzeigesignals vom zweiten Vergleicher (232), wobei das zweite Anzeigesignal auf eines aus einem ersten Wert, wenn das zweite Spannungssignal über die zweite Bezugsspannung (R2) ansteigt, und einem zweiten Wert, wenn das zweite Spannungssignal unter die dritte Bezugsspannung (R3) fällt, gesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 17, ferner umfassend die folgenden Schritte: Bestimmen, in der ersten Betriebsart, des kleinsten und des größten Werts der Hall-Spannung; und Speichern des kleinsten und des größten Werts in einem Speicher; und Bereitstellen, in der zweiten Betriebsart, des kleinsten und des größten Werts an den zweiten Vergleicher (232), wobei der zweite Vergleicher (232) den größten Wert als das zweite Bezugssignal (R2) und den kleinsten Wert als das dritte Bezugssignal (R3) verwendet.