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DE102004029941B3 - System zur Auswertung eines Sensorsignals - Google Patents

System zur Auswertung eines Sensorsignals Download PDF

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DE102004029941B3
DE102004029941B3 DE102004029941A DE102004029941A DE102004029941B3 DE 102004029941 B3 DE102004029941 B3 DE 102004029941B3 DE 102004029941 A DE102004029941 A DE 102004029941A DE 102004029941 A DE102004029941 A DE 102004029941A DE 102004029941 B3 DE102004029941 B3 DE 102004029941B3
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sensor signal
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Infineon Technologies AG
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Abstract

Die erfindungsgemäße Vorrichtung (10) zum Auswerten eines Sensorsignals (S¶SIG¶) umfasst eine Einrichtung (12) zum Bereitstellen des Sensorsignals (S¶SIG¶), eine Einrichtung (14) zum Verarbeiten des Sensorsignals (S¶SIG¶) und zum Bereitstellen eines Informationssignals (S¶INFO1¶), das eine Information bezüglich des Amplitudenverlaufs des Sensorsignals (S¶SIG¶) aufweist, und eine Einrichtung (16) zum Vergleichen des Sensorsignals (S¶SIG¶) mit einem ersten und zweiten Vergleichswert (K1, K2), wobei der erste und/oder zweite Vergleichswert (K1, K2), basierend auf dem Informationssignal (S¶INFO1¶), derart einstellbar ist, dass ein Abstand zwischen dem ersten und zweiten Vergleichswert (K1, K2) einen nicht-linearen Zusammenhang mit dem Amplitudenverlauf des Sensorsignals aufweist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Auswertung eines Sensorsignals und insbesondere auf Schaltsensoren bzw. Magnetfelderfassungseinrichtungen, die vorgesehen sind, um die relative Bewegung und/oder Position einer Struktur aus einem ferromagnetischen oder permanentmagnetischen Material zu erfassen, indem beispielsweise die differentielle Flussdichte des Magnetfeldes, das durch diese Struktur erzeugt oder beeinflusst wird, mittels Magnetfelderfassungselementen, die relativ zu der Bewegungs- bzw. Drehrichtung des Geberobjekts (Geberstruktur) angeordnet sind, erfasst und mittels eines nachgeschalteten Verarbeitungssystems zum Verarbeiten des Sensorsignals bzw. der Sensorsignale ausgewertet wird.
  • In der Technik sind bereits zahlreiche Anordnungen und Anwendungen für sogenannte Schaltsensoren bekannt, die im allgemeinen Magnetfeldsensoren mit einer zugeordneten Signalverarbeitungsschaltung verwenden, um beispielsweise eine Drehzahl-, Positions- oder Geschwindigkeitsermittlung eines Geberobjekts beispielsweise auch mit einer gleichzeitigen Erkennung der Bewegungsrichtung bzw. Drehrichtung des Geberobjekts oder beispielsweise auch eine einfache Abstandserkennung des Geberobjekts bezüglich der Sensoranordnung durchzuführen.
  • Eine im Stand der Technik bekannte Möglichkeit zur Bewegungsrichtung bzw. Bewegungsgeschwindigkeitsbestimmung besteht nun darin, zwei Magnetfeldsensorelemente zu verwenden, die örtlich getrennt voneinander und beabstandet zu dem zu untersuchenden Geberobjekt angeordnet sind. Die Sensorelementsignale der Magnetfeldsensorelemente werden dabei getrennt ausgewertet, wobei aus der zeitlichen Abfolge der Signale der Magnetfeldsensorelemente beispielsweise mittels einer digitalen Signalverarbeitungseinrichtung DSP (DSP = digitaler Signalprozessor) die Bewegungsrichtung oder Ab stand des Geberobjekts bestimmt werden kann. Bei einer solchen Anordnung wird nun üblicherweise in Verbindung mit dem Geberobjekt, z. B. einem Zahnrad, ein sogenannter Backbias-Magnet verwendet, um ein geeignetes Magnetfeld zu erzeugen, das durch die verschiedenen Zähne (Nocken) und Vertiefungen des Zahnrades beeinflusst wird, so dass die zwei beabstandeten Magnetfeldsensorelemente unterschiedliche Sensorsignale in Abhängigkeit der Position der einzelnen Zähne und Vertiefungen des Zahnrades liefern können.
  • In 4 ist nun beispielhaft eine schematische Darstellung einer solchen Hallsensoranordnung 100 mit einem Schaltsensorbaustein 102 mit zwei Hallelementen 104, 106 und einem Auswertungs-IC 108 (IC = integrated circuit = integrierte Schaltung) beispielhaft dargestellt. Die Hallsensoranordnung 100 umfasst ferner einen Backbias-Magneten 110 und ein Zahnrad 112 mit Zähnen 112a (Nocken) und Vertiefungen 112b. Der in 4 dargestellte Abstand L (z. B. 2,5 mm) gibt den Abstand zwischen dem Schaltsensorbaustein 102 und dem Zahnrad 112 an, der Abstand a gibt den Mittenabstand der Hallelemente 104 und 106 an, und der Abstand b gibt den Abstand der Hallelemente 104, 106 von der Gehäuseaußenseite des Schaltsensorbausteins 102 an.
  • Gemäß der Hallsensoranordnung 100 von 4 erfasst der Schaltsensorbaustein 102 die Bewegung oder Position einer ferromagnetischen Struktur in Form der Zähne 112a und Vertiefungen 112b des Zahnrads 112 durch Erfassen und zeitliches Auswerten der jeweiligen magnetischen Flussdichte eines die Hallelemente 104, 106 durchdringenden Magnetfeldes, das sich entsprechend der jeweiligen Stellung bzw. Position des Zahnrades 112 verändert. Zur Erzeugung des Magnetfeldes ist an der Rückseite des Schaltsensorbausteins 102 der sogenannte Backbias-Magnet 110 mit Süd- und Nordpol (wie eingezeichnet) angeordnet.
  • In 5 sind nun beispielhaft resultierende (idealisierte) Sensorsignalverläufe, d. h. Differenzsignalverläufe dargestellt, die als Differenzsignal der Sensorausgangssignale der beiden Hallelemente 104, 106 erhalten werden. Dabei soll der als durchgezogene Linie dargestellte Signalverlauf 114 das Differenzsignal für einen großen Luftspalt zwischen dem Schaltsensorbaustein 102 und dem Zahnrad 112, d. h. für einen großen Abstand L, angeben, und der als gestrichelte Linie dargestellte Signalverlauf 116 des Differenzsignals für einen kleinen Luftspalt zwischen dem Schaltsensorbaustein 102 und dem Zahnrad 112 angeben. Es wird deutlich, dass sich die Differenzsignalverläufe abhängig von der jeweiligen Differenz der magnetischen Flussdichte durch die beiden Hallelemente 104, 106 ergeben. Ferner ist in 5 ein Ausgangssignal VOUT des Schaltsensorbausteins 102 als Verlauf 118 dargestellt, wobei aus 5 deutlich wird, dass das Ausgangssignal VOUT einen ersten, hohen logischen Signalpegel ("1") aufweist, wenn das Differenzsignal 114, 116 einen Mittelwert 120 des Differenzsignals übersteigt, und einen zweiten, niedrigen logischen Pegel ("0") aufweist, wenn der Differenzsignalverlauf 114, 116 den Mittelwert 120 des Differenzsignals unterschreitet.
  • In der Praxis ergeben sich nun beispielsweise beim Einsatz einer Komparatorschaltung dahingehend Probleme, dass in dem Schaltsensorbaustein 102 jedoch die analoge Eingangsspannung (d. h. das Differenzsignal oder einfach das Sensorsignal) mit Störsignalen und Rauschanteilen versehen ist. Solche Störsignalen und Rauschanteilen sind in der idealisierten Darstellung von 5 nicht enthalten. Es ist ferner zu beobachten, dass sich aufgrund von Abstandsänderungen zwischen dem Schaltsensorbaustein 102 und dem Zahnrad 112 (Geberobjekt), beispielsweise aufgrund von Vibrationen, abstandsbedingte Signalverformungen in dem Differenzsignalverlauf 114, 116, d. h. dem Sensorsignal, ergeben. Diese unerwünschten Störsignalanteile bzw. Signalverformungen in dem Sensorsignal bewirken in der Regel ein unerwünschtes Umschalten des digitalen Ausgangssignals 118 (VOUT), das dann folglicherweise nicht mehr dem eigentlichen analogen Sensorsignal entspricht. Insbesondere hochfrequente Störsignale in dem analogen Sensorsignal bewirken ein häufiges Hin- und Herschalten in der Komparator schaltung und verfälschen das digitale Ausgangssignal VOUT. Ein weiteres Problem besteht im thermischen Driften insbesondere der zum Signalvergleich verwendeten Komparatorschaltung, wodurch die Genauigkeit der Abbildung der analogen Eingangsspannung auf das digitale Ausgangssignal VOUT leidet.
  • Die 6a–d zeigen nun verschiedene reale bzw. normierte Sensorsignalverläufe 114, 116 die bei praktischen Anwendungen an Nockenwellen mit unterschiedlich großen Luftspalten zwischen dem Schaltsensorbaustein 102 und der Nockenwelle (Zahnrad) 112 ermittelt wurden.
  • 6a zeigt nun beispielsweise die Differenzsignalverläufe 114, 116 eines Nockenrades mit unterschiedlich großen Luftspalten, wobei 6a die Situation zeigt, bei der nach mehreren Zähnen eine große (lange) Vertiefung folgt. Die Signalamplituden sind auf 100% skaliert.
  • Man erkennt in 6a deutlich unterschiedliche Signalverläufe 114, 116 für einen großen Luftspalt (Signalverlauf 114) und für einen geringen Luftspalt (Signalverlauf 116), wobei insbesondere bei den in 6a dargestellten Signalverläufen ersichtlich wird, dass sich Signalverlaufabweichungen (siehe Pfeile in 6a) und ein veränderter Nulldurchgang bezüglich des Mittelwerts der Signalverläufe ergibt. Dadurch wird deutlich, dass sich bei der Hallsensoranordnung 100 unterschiedliche Ausgangssignale alleine aufgrund eines sich verändernden Luftspalts zwischen dem Schaltsensorbaustein 102 und dem Geberobjekt 112 ergeben, wodurch offensichtlicher Weise eine korrekte Auswertung der Differenzsignalverläufe 114, 116 und damit ein korrektes Ausgangssignal 118 aufgrund von Signalformänderungen beeinträchtigt wird.
  • 6b zeigt nun weitere Differentialsignalverläufe 114, 116 eines Nockenwellensensors bei verschiedenen Luftspalten, wobei die Differenzialsignalverläufe auf 100 normiert sind. Der Differentialsignalverlauf 114 ist beispielhaft für einen kleinen Luft spalt angegeben, wobei der Differentialsignalverlauf 116 beispielhaft für einen großen Luftspalt angegeben ist.
  • Auch hier sind die bereits oben angesprochenen Signalformänderungen der Differenzsignalverläufe 114, 116 bei unterschiedlichen Luftspalten zwischen dem Schaltsensorbaustein 102 und dem Geberobjekt 112 ersichtlich, woraus sich wieder die bereits oben genannten Schwierigkeiten bei der Auswertung der Differentialsignalverläufe 114, 116 bzw. des Ausgangssignals 118 ergeben.
  • 6c zeigt als absolutes Signal verschiedene Signalverläufe eines sogenannten Monocell-Nockenwellensensors (Monocell = Monozelle), der nur mit einer Sensorzelle arbeitet, mit unterschiedlichen Luftspalten, wobei die x-Achse die Winkelposition, die y-Achse die absolute Signalamplitude und als Parameter der Abstand zwischen dem Schaltsensorbaustein 102 und einem Geberobjekt (Nockenwelle) angegeben ist. Auch hier gibt der Signalverlauf 114 einen kleinen Luftspalt an, wobei der Signalverlauf 116 beispielhaft einen großen Luftspalt angibt. Ferner sind Zwischenstufen der Signalverläufe 114, 116 gezeigt.
  • 6d zeigt ein relatives Signal eines Nockenwellensensors mit unterschiedlichen Luftspalten, wobei die Signalverläufe auf 100% normiert sind, wobei die x-Achse die Winkelposition, die y-Achse die relative Signalamplitude angibt, und als Parameter der Abstand zwischen dem Schaltsensorbaustein und dem Geberobjekt angegeben ist. Auch hier gibt der Signalverlauf 114 einen kleinen Luftspalt an, wobei der Signalverlauf 116 beispielhaft einen großen Luftspalt angibt.
  • Um die oben angegebenen Probleme bezüglich Signalformänderungen des Signalverlaufs oder des Differenzsignalverlaufs und bezüglich Störsignalen und Rauschanteilen in den Signalverläufen zu vermeiden, ist es bekannt, eine Komparatorschaltung mit einer Hysterese, d. h. mit einem oberen und unteren Umschaltpunkt, zu versehen. Derartige Komparatorschaltungen werden auch als sogenannte Schmitt-Trigger-Schaltungen bezeichnet. Bei diesen Komparatorschaltungen mit zwei Schwellwerten werden zwei Komparatoren eingesetzt, deren digitale Ausgangssignale zum Setzen und Zurücksetzen eines Flip-Flops verwendet werden. Hierdurch lassen sich die Schwellwerte bzw. Umschaltpegel der Komparatorschaltung besonders genau einstellen. Nachteilig an Komparatorschaltungen mit Hysterese ist jedoch das technisch bedingte Auseinanderfallen von Einschalt- und Ausschaltpunkt.
  • Unter Einschalt- und Ausschaltpunkt wird hierbei das Umschalten der Komparatorschaltung beim Überschreiten eines ersten, oberen Schwellwertes (erste Hystereseschwelle) in einer ersten Änderungsrichtung des analogen Eingangssignals bzw. das Unterschreiten eines zweiten, unteren Schwellwertes (zweite Hystereseschwelle) in einer zweiten Änderungsrichtung des analogen Eingangssignals verstanden. Um nun Störsignale im analogen Eingangssignal ausfiltern zu können, sollten die Einschalt- und Ausschaltpunkte der Hysterese so weit auseinander liegen, dass Störsignale kein Umschalten der Komparatorschaltung bewirken können. Mit anderen Worten bestimmt die Größe der Hysterese das Maß der Störunterdrückung, allerdings damit auch die Abweichung von dem gewünschten Schwellenwert.
  • Bei Schaltsensorbausteinen, die eine Komparatorschaltung mit Hysterese, z. B. Schmitt-Trigger-Schaltungen, verwenden, wie z. B. Zahnradsensoren mittels Halleffektelementen oder xMR-Effekt-Elementen, tritt ein unerwünschter Phasenfehler gegenüber dem analogen Eingangssignal, d. h. dem Differenzsignalverlauf, auf, weil das analoge Eingangssignal starken Amplitudenänderungen und gleichzeitig auch starken Signalformänderungen unterliegt bzw. ausgesetzt ist.
    •
  • Gemäß dem Stand der Technik kann also zusammenfassend festgestellt werden, dass magnetfeldempfindliche Elemente verwendet werden, deren Ausgangssignale ausgewertet werden, wobei insbesondere ein Signal oder Differenzsignal der Ausgangssignalverläufe von einem oder mehreren Magnetfelderfassungseinrichtungen entsprechend voreingestellten Schaltschwellen untersucht wird. Zur Auswertung der Differenzsignale werden Komparatorschaltungen mit Hysterese verwendet, wobei es dabei gemäß dem bisherigen Stand der Technik jedoch problematisch ist, dass das analoge Eingangssignal (Differenzsignalverlauf) aufgrund beispielsweise Positionierungsänderungen zwischen der Erfassungseinrichtung (Schaltsensorbaustein 102) und der sich bewegenden Struktur (Zahnrad 112) starken Amplitudenänderungen aufgrund von Abstandsänderungen und gleichzeitig auch starken Signalformänderungen ausgesetzt ist.
  • Anordnungen zur Berücksichtigung solcher Amplituden- bzw. Signalformänderungen wurden bisher im Stand der Technik beispielsweise mittels Schaltungen zum Nachregeln der Schaltschwellen (Treshold adjusting circuit, US-6064199) realisiert, bei denen die Signalamplitudenspitzen des Differenzsignalverlaufs den Ausgang des Schaltsensorbausteins schalten. Ferner wurden gemäß dem Stand der Technik auch Schaltsensorbausteine realisiert, bei denen die Schaltwerte, d. h. die Hysterese der Komparatorschaltungen, einen festen Prozentwert des Spitze-Zu-Spitze-Spannungswerts des analogen Eingangssignals (fixed percentage of peak to peak voltage, US-5,650,719 und US-6,297,627) darstellen. Ferner beschreibt beispielsweise die US-Patentschrift US-5,694,039 eine Vorgehensweise, bei der das Schaltsignal über einen Verstärker mit einer programmierbaren Verstärkung (PGA; PGA = programmable gain amplifier) im Hauptsignalpfad liegt. Ferner wurden gemäß dem Stand der Technik auch analoge Sample-And-Hold-Schaltungen (Sample-And-Hold = Abtasten-Und-Halten) für eine Minimum-Maximum-Amplitudenlokalisierung beispielsweise in der US-Patentschrift US-6,100,680 vorgeschlagen.
  • Bei den bisher im Stand der Technik bekannten Hallsensoranordnungen, die Komparatorschaltungen mit Hysterese verwenden, ist es nun dahingehend nachteilhaft, dass der Schaltsensorbaustein basierend auf den ermittelten Signalspitzen (Min- bzw. Max-Werten) des Signalverlaufs des Sensorsignals sein Ausgangssignal schal tet, wobei dafür aber keine scharfen Signaldurchgänge des analogen Eingangssignals (des Differenzsignalverlaufs) verfügbar sind. Dadurch ergeben sich bei diesen bekannten Hallsensoranordnungen Probleme bezüglich Jitter-Effekten und Phasenfehlern. Ferner sollte beachtet werden, dass ein Schaltsensorbaustein, bei dem die Umschaltschwellen der Hysterese einen festen Prozentwert des Spitze-Zu-Spitze-Eingangsspannungswerts (fixed percentage of peak top peak voltage) darstellen und die Umschaltpunkte entsprechend geregelt werden, unerwünschte Phasenfehler durch starke amplitudenabhängige Signalformänderungen nicht vermieden werden können.
  • Aus den auf 100%-Signalamplitude normierten Signalverläufen von 6a und 6b geht hervor, dass bei Verwendung einer amplitudenproportionalen Hysterese (z. B. in Form der Linien A, B) die unterschiedlichen Signalverläufe in einem prozentual fixen Umschaltwert zu zeitlichen Abweichungen in der Umschaltung und damit zu Phasenfehlern führt. Die in den 6a und 6b mit Pfeilen in y-Richtung gezeigten Abweichungen des Differenzsignalverlaufs führen bei prozentual fixen Umschaltpunkten, die sich als waagerechte Linien A, B im Diagramm darstellen würden, zu in x-Richtung unterschiedlichen Durchkreuzungen des Differenzsignals mit diesen prozentual fixen Umschaltpunkten, wie dies durch die Linien A, B und die zugeordneten Pfeile in 6b dargestellt ist.
  • Das gleiche gilt sinngemäß für die in der 6d dargestellten Signalverläufe eines Monocell-Sensors. Auch hier lässt sich zwar ein prozentualer Umschaltpunkt finden, indem sich die amplitudenabhängigen, aber auf 100% bezogenen Signalverläufe kreuzen. Überlagert man jedoch diesem Punkt eine prozentual fixe Hysterese, so kommt es auch hier durch den unterschiedlichen Signalverlauf in y-Richtung zu zeitlich unterschiedlichen Durchtrittspunkten in x-Richtung und damit zu Phasenfehlern. Die überlagerte, prozentual fixe Hysterese könnte auch hier als waagerechte Linien A, B dargestellt werden, die von diesem Kreuzungspunkt in y-Richtung abweichen und beim Durchtreten des Signals durch diese waagrechten Linien A, B eine Umschaltung des Sensorausgangssignals bewirken, wie dies durch die zusätzlich eingezeichneten Pfeile und Linien A, B in 6d dargestellt ist.
  • Die DE 19626596 C2 zeigt ein Magnetfelderfassungssystem für den Schutz von elektronischen Geräten. Ausgangssignale von Hall-Sensoren, die jeweils von einer x-Komponente, einer y-Komponente und einer z-Komponente eines an den Hall-Sensoren anliegenden Magnetfelds abhängen, werden von einem Vektorumwandler empfangen. Der Vektorumwandler stellt ein Potential auf einer Leitung ein, das von dem Betrag des Magnetfelds abhängig ist. Das von dem Vektorumwandler eingestellte Potential wird an einen Eingang eines ersten Komparators und einen Eingang eines zweiten Komparators angelegt.
  • Der zweite Komparator vergleicht das von dem Vektorumwandler eingestellte Potential mit einer ersten Referenzspannung und setzt die Ausgabe des Komparators auf einen hohen Pegel, wenn das Potential auf der Leitung die erste Referenzspannung überschreitet. Der erste Komparator liefert eine hohe Ausgabe, wenn das von dem Vektorumwandler eingestellte Potential auf der Leitung die zweite Referenzspannung überschreitet, wobei das Potential der Referenzspannung auf einen höheren Pegel als die erste Referenzspannung eingestellt ist. Falls die Umgebungsbedingungen bzw. der Betrag des Magnetfelds an den Hall-Sensoren sich so verändern, dass das Potential auf der Leitung mindestens um einen Hysteresepegel unter die erste Referenzspannung fällt, fällt die Ausgabe des ersten Komparators auf einen niedrigen Pegel. Das von dem Vektorumwandler eingestellte Potential auf der Leitung ist entweder linear oder logarithmisch von dem Betrag des Magnetfelds abhängig. Wenn das Potential des Signals von dem Betrag des Magnetfelds lo garithmisch abhängig ist, so sind die Referenzspannungen an diese logarithmische Abhängigkeit anzupassen.
  • Daher wird aus den oben dargestellten Hallsensoranordnungen gemäß dem Stand der Technik deutlich, dass die Auswertung des analogen Eingangssignals, d. h. der Differenzsignalverläufe, basierend auf den Signalen der Hallelemente zur Ermittlung der Position bzw. Bewegungsrichtung des Geberobjekts nicht immer ausreichend genau durchgeführt werden kann bzw. diese Auswertung schaltungstechnisch sehr aufwändig ist.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein verbessertes Konzept zur Auswertung eines Sensorsignals zu schaffen, wobei dieses Konzept insbesondere unempfindlich gegenüber Amplitudenänderungen bzw. Signalformänderungen des bereitgestellten Sensorsignals ist, das weiterverarbeitet und ausgewertet werden soll.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Auswerten eines Sensorsignals gemäß Anspruch 1, durch eine Magnetfeldsensoranordnung gemäß Anspruch 22, ein Verfahren zum Auswerten eines Sensorsignals gemäß Anspruch 23, ein Computerprogramm mit einem Programmcode gemäß Anspruch 36, ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 37 und ein digitales Speichermedium gemäß Anspruch 38 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Auswerten eines Sensorsignals umfasst eine Einrichtung zum Bereitstellen des Sensorsignals, eine Einrichtung zum Verarbeiten des Sensorsignals und zum Bereitstellen eines Informationssignals, das eine Informationen bezüglich des Amplitudenverlaufs des Sensorsignals aufweist, und eine Einrichtung zum Vergleichen des Sensorsignals mit einem ersten und einem zweiten Vergleichswert, wobei der erste und/oder zweite Vergleichswert basierend auf dem Informationssignal derart einstellbar ist, dass ein Abstand zwischen dem ersten und zweiten Vergleichswert einen nicht-linearen Zusammenhang mit dem Amplitudenverlauf des Sensorsignals aufweist.
  • Die erfindungsgemäße Magnetfeldsensoranordnung weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Auswerten eines Sensorsignals auf und ist vorzugsweise als Schaltsensoranordnung ausgebildet.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Auswerten eines Sensorsignals wird das Sensorsignal verarbeitet und ein Informationssignal bereit gestellt, das eine Information bezüglich des Amplitudenverlaufs des Sensorsignals aufweist. Ferner wird das Sensorsignal mit einem ersten und einem zweiten Vergleichswert verglichen, wobei der erste und/oder zweite Vergleichswert basierend auf dem Informationssignal derart einstellbar ist, dass ein Abstand zwischen dem ersten und zweiten Vergleichswert einen nichtlinearen Zusammenhang mit dem Amplitudenverlauf des Sensorsignals aufweist.
  • Das erfindungsgemäße Computerprogramm weist einen Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Auswerten eines Sensorsignals auf, wenn das Programm auf einem Computer abläuft.
  • Das erfindungsgemäße Computer-Programm-Produkt weist einen auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Pogrammcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Auswerten eines Sensorsignals auf, wenn das Programmprodukt auf einen Rechner abläuft.
  • Bei dem erfindungsgemäßen digitalen Speichermedium, insbesondere Diskette, mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen, können diese so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken, dass das erfindungsgemäße Verfahren zum Auswerten eines Sensorsignals ausgeführt wird.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, bei der Auswertung eines Sensorsignals und insbesondere bei der Auswertung eines Differenzsignalverlaufs einer Magnetfeldsensoreinrichtung das Sensorsignal zu verarbeiten und ein Informationssignal bereit zu stellen, das eine Information bezüglich des Amplitudenverlaufs des Sensorsignals aufweist, und ferner beispielsweise mittels einer Komparatoreinrichtung das Sensorsignal mit einem ersten und einem zweiten Vergleichswert (obere und untere Umschaltschwelle) zu vergleichen, wobei der erste und/oder zweite Vergleichswert basierend auf dem Informationssignal derart einstellbar ist, dass ein Abstand zwischen dem ersten und zweiten Vergleichswert einen nicht-linearen Zusammenhang mit dem Amplitudenverlauf des Sensorsignals aufweist.
  • Gegenüber den im Stand der Technik bekannten Vorgehensweisen zur Sensorsignalauswertung wird nun bei der vorliegenden Erfindungsmeldung vorgeschlagen, die Vergleichswerte bzw. Schaltschwellen und damit die Hysterese der Vergleichseinrichtung „nicht-linear" mit dem Amplitudenverlauf, d. h. beispielsweise abhängig von einem Amplitudenwert, Effektivwert oder Mittelwert, des Eingangssignals zu steuern und insbesondere adaptiv einzustellen.
  • Aufgrund der beliebig einstellbaren Nichtlinearitäten der Schaltschwellen (Hysterese) können daher der eher sinusförmige Verlauf des analogen Eingangssignals bei kleinen Amplituden derselben, z. B. bei einem großen Luftspalt zwischen Schaltsensorbaustein und Geberobjekt, und der eher peak-förmige Verlauf des analogen Eingangssignals bzw. Signalspannung bei großen Amplituden, z. B. bei einem geringen Luftspalt, berücksichtigt werden. Dadurch können erfindungsgemäß insbesondere geringe Phasenfehler und ein geringerer Signal-Jitter im Ausgangssignal der Signalerfassungs- und Verarbeitungseinrichtung erhalten werden, als dies bisher im Stand der Technik möglich war.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird somit die Hysteresegröße einer Komparatoranordnung nicht-linear mit der Amplitude des analogen Eingangssignals gesteuert, wobei der Mittelwert des Ein gangssignals beispielsweise in einem Nebenzweig der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auswerten eines Sensorsignals ermittelt. Den Hauptzweig der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auswerten eines Sensorsignals weist dementsprechend die Vergleichseinrichtung zum Vergleichen des Eingangssignals mit verschiedenen Vergleichswerten auf.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann nun die „Nichtlinearität" zur Einstellung der Hysteresegröße beispielsweise entweder über eine nicht-lineare analoge oder digitale Schaltungseinrichtung, z. B. einen Digital/Analog-Wandler, oder eine nicht-lineare Rechenschaltung realisiert werden.
  • Im Hauptzweig kann somit der Hauptkomparator liegen und ein Ausgangssignal getrennt von der Amplitudenermittlung des Nebensignalzweigs liefern. Dabei können nun erfindungsgemäß die Umschaltpunkte bzw. Vergleichswerte des Hauptkomparators sowohl langsam über mehrere Amplitudenspitzenwerte des zu verarbeitenden Sensorsignals als auch schnell, z. B. bei großen Signalsprüngen, über relative wenige Amplitudenspitzenwerte des zu verarbeitenden Sensorsignals nachgeregelt werden. Diese Regelung erfolgt dann vorzugsweise über einen digitalen Signalverarbeitungsabschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auswerten eines Sensorsignals.
  • Bei den eingangs beschriebenen Schaltsensoranordnungen gemäß dem Stand der Technik werden fest stehende oder prozentual von der Amplitude abhängige Umschaltpunkte einer Komparatorschaltung verwendet. Im Gegensatz dazu wird bei der vorliegenden Erfindung eine von der Amplitude des Sensorsignals abhängige „Nichtlinearität" zum zusätzlichen Beeinflussen bzw. adaptiven Einstellen der Vergleichswerte (Umschaltpunkte) einer Komparatoranordnung verwendet, so dass erfindungsgemäß folglich ein nicht-linearer Zusammenhang zwischen den Umschaltpunkten und der Signalamplitude (bzw. Amplitudenverlauf, Effektivwert, Mittelwert ...) an der Komparatoranordnung erzeugt wird. Dabei können nun erfindungsgemäß die „nicht-linearen" Umschaltpunkte aus dem Mittelwert des Sensorsignals oder aus einer überlagerten, nicht-linear gesteuerten Hysterese erzeugt werden.
  • Wie bereits Eingangs erläutert wurde, sind in der Praxis häufig Abstandsvariationen beispielsweise aufgrund von Vibrationen zwischen dem Geberobjekt und dem Schaltsensorbaustein nicht zu vermeiden, so dass entsprechend variierende Signalverläufe des Sensorsignals auftreten können. Solche variierenden Signalverläufe sind beispielsweise die in 6a–d dargestellten, in der Praxis ermittelten Sensorsignalverläufe, die prozentual unterschiedliche (normierte) Sensorsignalgrößen bei bestimmten Drehwinkeln des Geberobjekts, z. B. eines Zahnrads aufweisen, wie dies durch die in den 6a–d dargestellten Pfeile verdeutlicht werden soll. Die unterschiedlichen Abstände zwischen den verschiedenen Signalverläufen resultieren aus unterschiedlichen bzw. variierenden Abständen zwischen dem Schaltsensorbaustein und dem Geberobjekt. Diese Unterschiede sind durch Abstands bedingte Signalformänderungen zu erklären.
  • Bei großen Abständen zwischen den Magnetfeldsensorelementen des Schaltsensors und dem Geberobjekt und entsprechend kleinen Sensorsignalen ergeben sich mehr sinusförmige Sensorsignalverläufe. Bei einer fest stehenden oder prozentual fest stehenden Hysterese, wie dies im bisherigen Stand der Technik vorgeschlagen wird, können diese Variationen nicht berücksichtigt werden. Da hierbei die fest stehenden y-Achsenwerte die Umschaltpunkte einer Komparatoreinrichtung bestimmen, kommt es gemäß dem Stand der Technik zu Phasenfehlern, d. h. zu Abweichungen auf der X-Achse. Wird nun erfindungsgemäß ein variabler, nicht-linearer Prozentwert zur Einstellung der Umschaltpunkte (Vergleichswerte) und damit erfindungsgemäß eine nicht-linear amplitudenabhängige Hysterese für die Komparatoranordnung verwendet, ist es nun dadurch erfindungsgemäß möglich, im Gegensatz zum bisherigen Stand der Technik die Abweichungen auf der X-Achse zu verringern oder im Idealfall sogar vollständig zu beseitigen.
  • Es wird also der Prozentwert der Amplitude mit dem Amplitudenverlauf selbst nochmals nach einer vorgegebenen „nicht-linearen" Funktion verändert bzw. angepasst. Diese Funktion bzw. Nichtlinearität kann nun auf die spezielle Schaltsensoranordnung, z. B. auf den Typ des Geberobjekts, Zahnrads, Zahnstange, Nockenwelle, usw. oder auch auf den Typ des Schaltsensorbausteins „geeignet" abgestimmt werden, wodurch sich die Abstandssensitivität der Umschaltpunkte der Komparatoranordnung verringern oder beseitigen lassen.
  • Diese erfindungsgemäße Vorgehensweise zum Auswerten eines Sensorsignals weist nun gegenüber den im Stand der Technik bekannten bisherigen Vorgehensweisen einen Vielzahl von Vorteilen auf.
  • Erfindungsgemäß können dadurch geringere Phasenfehler bei allen Amplituden des Sensorsignals erreicht werden, was zu einer geringeren Abstandssensitivität des Phasenfehlers führt. Ferner ist es bei dem erfindungsgemäßen Konzept bzw. System zum Auswerten eines Sensorsignals äußerst vorteilhaft, dass zu deren schaltungstechnischen Realisierung gegenüber den bisherigen Schaltungsanordnungen kaum ein zusätzlicher technischer Aufwand erforderlich ist.
  • Ferner ist es nun erfindungsgemäß möglich, dass beliebige, einstellbare Nichtlinearitäten (zur Einstellung des Abstands zwischen den Vergleichswerten bzw. Umschaltpunkten der Komparatoranordnung) den eher sinusförmigen Verlauf des Sensorsignals bei kleinen Signalamplituden und den eher Peak-förmigen Verlauf des Sensorsignals bei großen Signalamplituden berücksichtigt werden können. Dadurch sind Realisierungen mit erheblich geringeren Phasenfehlern möglich, als dies die im Stand der Technik bekannten Schaltsensoranordnungen liefern können.
  • Darüber hinaus kann durch die vorliegende Erfindung jede gewollte Nichtlinearität auf die sich ändernde Signalform des Sensorsignals abgeglichen werden. Auf diese Weise können die Umschaltpunkte an eine steile bzw. steilere Stelle des Signalverlaufs des Sensorsignals gelegt werden, wodurch der Signal-Jitter verringert werden kann. Ein geringerer Signal-Jitter äußert sich daher gemäß der vorliegenden Erfindung in einem geringeren Signalrauschen oder einer höheren Wiederholgenauigkeit von Zahn zu Zahn oder pro Umdrehung des Geberobjekts.
    •
  • Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine allgemeine, prinzipielle Darstellung einer Vorrichtung zum Auswerten eines Sensorsignals gemäß der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine prinzipielle Darstellung mittels Funktionsblöcken einer möglichen Realisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auswerten eines Sensorsignals;
  • 3 eine prinzipielle Darstellung mittels Funktionsblöcken einer weiteren möglichen Realisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auswerten eines Sensorsignals;
  • 4 eine Prinzipdarstellung einer bekannten Schaltsensoranordnung gemäß dem Stand der Technik;
  • 5 resultierende (idealisierte) Differenzsensorsignalverläufe bei Schaltsensoranordnungen; und
  • 6a–b in der Praxis ermittelte, reale Sensorsignalverläufe bei Differenz-Schaltsensoranordnungen.
  • 6c–d in der Praxis ermittelte, reale Sensorsignalverläufe bei Monocell-Schaltsensoranordnungen.
  • Bezug nehmend auf 1 wird nun ein erstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Auswerten eines Sensorsignals 10 (die im Nachfolgenden auch einfach als Schaltsensoranordnung 10 bezeichnet wird) prinzipiell beschrieben.
  • Wie in 1 dargestellt ist, umfasst die erfindungsgemäße Schaltsensoranordnung 10 eine Einrichtung 12 zum Bereitstellen des Sensorsignals SSIG mit einem optionalem Eingangsanschluss 12a und einem Ausgangsanschluss 12b, eine Einrichtung 14 zum Verarbeiten des Sensorsignals und zum Bereitstellen eines ersten Informationssignals SINFO1 bzw. eines zweiten, optionalen Informationssignals SINFO2 mit einem Eingangsanschluss 14a, einem ersten Ausgangsanschluss 14b und einem zweiten, optionalen Ausgangsanschluss 14c, und eine Einrichtung 16 zum Vergleichen des Sensorsignals mit einem ersten und einem zweiten Vergleichswert K1, K2 mit einem ersten Eingangsanschluss 16a, einem zweiten Eingangsanschluss 16b und einem Ausgangsanschluss 16c.
  • Wie in 1 dargestellt ist, sind die Verarbeitungseinrichtung 14 und die Vergleichseinrichtung 16 eingangsseitig mit der Sensorsignalbereitstellungseinrichtung 12 verbunden, wobei die Verarbeitungseinrichtung 14 der Vergleichseinrichtung das erste Informationssignal SINFO1 und optional der Sensorbereitstellungseinrichtung das zweite Informationssignal SINFO2 bereitgestellt wird. Der Ausganganschluss 16c der Vergleichseinrichtung 16 bildet vorzugsweise gleichzeitig den Ausgangsanschluss der Schaltsensoranordnung 10 zum Bereitstellen des Ausgangssignals SOUT.
  • Wie im Folgenden noch ausführlich erläutert wird, können die Verarbeitungseinrichtung 14 und die Vergleichseinrichtung 16 als eine gemeinsame digitale Baugruppe 18 und insbesondere als ein digitaler Signalprozessor DSP beispielsweise unter Verwendung eines Mikroprozessors ausgeführt sein.
  • Im Folgenden wird nun die prinzipielle Funktionsweise der in 1 dargestellten Funktionselemente der erfindungsgemäßen Schaltsensoranordnung 10 detailliert erläutert.
  • Falls eine Magnetfeldsensoreinrichtung (nicht gezeigt in 1) extern zu der Sensorsignalbereitstellungseinrichtung 12 angeordnet ist, kann die Einrichtung 12 zum Bereitstellen des Sensorsignals SSIG im einfachsten Fall als eine einfache Anschlussfläche ausgebildet sein, um die erfindungsgemäße Schaltsensoranordnung 10 mit der extern angeordneten Magnetfeldsensoreinrichtung zu verbinden, um der erfindungsgemäßen Schaltsensoranordnung 10 ein vorzugsweise analoges Sensorsignal SSIG bereit zu stellen. Es ist natürlich auch denkbar, dass das Sensorsignal SSIG bereits in digitaler Form bereit gestellt wird. Die Sensorsignalbereitstellungseinrichtung kann somit (im einfachsten Fall) als eine hardwaremäßige oder softwaremäßige Schnittstelle zum Bereitstellen des (extern) ermittelten Sensorsignals vorgesehen sein.
  • Üblicher Weise ist jedoch der Sensorsignalbereitstellungseinrichtung 12 innerhalb der erfindungsgemäßen Schaltsensoranordnung 10 bereits eine Magnetfeldsensoreinrichtung mit einer optionalen Sensorsignalaufbereitungseinrichtung zugeordnet.
  • Die der Sensorsignalbereitstellungseinrichtung 12 zugeordnete Magnetfeldsensoreinrichtung stellt basierend auf einer Magnetfeldkomponente, die diese Magnetfeldsensoreinrichtung durchdringt, das auszuwertende Sensorsignal SSIG bereit. Das bereit gestellte Sensorsignal weist dabei eine Information über eine relative Position oder Bewegung eines die Magnetfeldkomponente beeinflussenden oder erzeugenden Gegenstandes, der im Folgenden auch als Geberobjekt oder Geberstruktur bezeichnet wird, bezüglich der Magnetfeldsensoreinrichtung auf.
  • Als Geberobjekt ist im Allgemeinen jeder Gegenstand aus einem ferromagnetischen oder permanentmagnetischen Material anzusehen, der in seiner Umgebung das vorhandene Magnetfeld beeinflusst oder ein entsprechendes Magnetfeld erzeugt.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung sollte beachtet werden, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Verfahren zum Auswerten eines Sensorsignals vorzugsweise bei Anwendungen eingesetzt werden kann, bei denen ein Magnetfeld zur Erfassung einer relativen Position, Geschwindigkeit bzw. Drehzahl und Richtung bzw. Drehrichtung des Geberobjekts bezüglich der Magnetfeldsensoreinrichtung verwendet wird. So können beispielsweise erfindungsgemäß als Geberobjekte sogenannte Zahnräder oder Zahnstangen in Verbindung mit einem Backbias-Magneten oder auch sogenannten Polradanwendungen, wie z. B. Polräder oder Polstangen mit magnetisierten Polen verwendet werden. Bei den oben genannten Anwendungen wird ein sogenannter „Pitch"-Abstand als Abstand zwischen verschiedenen Zähnen bzw. verschieden magnetisierten Polen definiert.
  • Die Magnetfeldsensoreinrichtung weist zumindest ein einzelnes Magnetfeldsensorelement im Falle einer Monocell-Anordnung und vorzugsweise zwei oder mehr Magnetfeldsensorelemente im Falle von Differential-Sensoren auf. Vorzugsweise werden zwei Magnetfeldsensorelemente verwendet, um gemeinsam eine sogenannte Differentialmagnetfeldsensoreinrichtung zu bilden. Das Ausgangssignal einer Differentialmagnetfeldsensoreinrichtung ist vorzugsweise die Differenz von zwei Ausgangssignalen von zwei Einzelsensorelementen, so dass das Sensorsignal eine differentielle magnetische Flussdichte wiedergibt, das durch das Geberobjekt beeinflusst oder erzeugt wird und die Magnetfeldsensoreinrichtung durchdringt.
  • Als Magnetfeldsensorelemente können im Wesentlichen jegliche magnetfeldempfindlichen Elemente eingesetzt werden, wie z. B. Hallsensorelemente, xMR-Sensorelemente (AMR-, GMR-, TMR-, CMR-Sensorelemente; AMR = anisotropic magneto resistance, GMR = giant magneto resistance, TMR = tunnel magneto resistance, CMR = colossal magneto resistance), Magnetwiderstände, Magnetotransistoren (MAGFETs), Giant-Planar-Halleffektsensorelemente, Spintransistoren, GMI-Elemente (GMI = giant magnetic impedance) oder Magnetdioden. Es sollte aber beachtet werden, dass die obige Aufzählung nicht als abschließend anzusehen ist, wobei bezüglich der vorliegenden Erfindung im Wesentlichen alle magnetfeldempfindlichen Elemente eingesetzt werden können.
  • Optional kann der Magnetfeldsensoreinrichtung eine Sensorsignalaufbereitungsanordnung zugeordnet sein, die beispielsweise eine Amplituden-, Effektivwert- oder Mittelwertbestimmung bezüglich des bereit zu stellenden Sensorsignals SSIG durchführt. Damit kann beispielsweise durch die Sensorsignalaufbereitungseinrichtung eine Bestimmung des Offsetanteils bzw. eine Entfernung des Offsetanteils des Sensorsignals SSIG durchgeführt werden, um ein Offsetbereinigtes Sensorsignal bereit zu stellen. Ferner kann die Sensorsignalaufbereitungseinrichtung ausgebildet sein, um eine Filterung, z. B. eine Tiefpassfilterung, des Sensorsignals zur Entfernung von störenden Signalspitzen oder Signalüberlagerungen vorzunehmen.
  • Es sollte aber beachtet werden, dass diese Sensorsignalaufbereitung auch in dem Digitalteil 18 (DSP) durchgeführt werden kann, wie dies in 1 optional dargestellt ist, um beispielsweise das optionale, zweite Informationssignal SINFO2 bereit zu stellen, das beispielsweise Amplituden-, Effektivwert- oder Mittelwert-Informationen aufweist, um basierend auf diesem Informationssignal diese Sensorsignalaufbereitung vorzunehmen.
  • Es ist aber erfindungsgemäß genauso möglich, dass die Sensorsignalaufbereitung mittels eines digitalen Signalprozessors unter Verwendung geeigneter Softwareeinrichtungen (Softwareprogramme) durchgeführt wird.
  • Im Folgenden wird nun auf die prinzipielle Funktionsweise der in 1 dargestellten Verarbeitungseinrichtung 14 und Vergleichseinrichtung 16 und deren gegenseitiges Zusammenwirken gemäß der vorliegenden Erfindung eingegangen.
  • Die Sensorsignalverarbeitungseinrichtung 14 ist nun erfindungsgemäß ausgebildet, um einerseits das bereits gestellte, vorzugswei se analoge (oder auch digitale) Sensorsignal SSIG zu verarbeiten und ein erstes Informationssignal SINFO1 bereit zu stellen, das eine Information bezüglich des Amplitudenverlaufs des Sensorsignals SSIG aufweist. Die Sensorsignalvergleichseinrichtung 16 ist nun ausgebildet, um das Sensorsignal SSIG mit einem ersten und zweiten Vergleichswert K1, K2 zu vergleichen, wobei die Sensorsignalvergleichseinrichtung 16 ferner ausgebildet ist, um eine Sensorausgangssignal SOUT in Form eines ersten Vergleichssignals bzw. eines ersten (logischen) Vergleichssignalwerts auszugeben, falls das Sensorsignal den ersten Vergleichswert überschreitet, und in Form eines zweiten Vergleichssignals bzw. eines zweiten (logischen) Vergleichssignalwerts bzw. Pegels auszugeben, falls das Sensorsignal SSIG den zweiten Vergleichswert K2 unterschreitet.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun zumindest ein Vergleichswert, d. h. der erste und/oder zweite Vergleichswert K1, K2, basierend auf dem ersten Informationssignal SINFO1 derart eingestellt, dass der Abstand, d. h, die Hysterese, zwischen dem ersten und zweiten Vergleichswert K1, K2 einen nicht-linearen Zusammenhang mit dem Amplitudenverlauf des Sensorsignals aufweist.
  • Das erste Vergleichssignal bzw. der erste logische Vergleichssignalwert und das zweite Vergleichssignal bzw. der zweite logische Vergleichssignalwert können nun als das Ausgangssignal SOUT der Schaltsensoranordnung 10 an dem Schaltsensoranordnungsausgang bereit gestellt werden.
  • Bezüglich der vorliegenden Erfindung können nun beispielsweise die folgenden Vorgehensweisen zum Erhalten eines nicht-linearen Zusammenhangs zwischen dem einstellbaren ersten und/oder zweiten Vergleichswert K1, K2 und dem Amplitudenverlauf des Sensorsignal vorgegeben sein. Wie bereits oben angegeben wurde, kann das erste bzw. optionale, zweite Informationssignal SINFO1, SINFO2 Informationen über den (momentanen oder über mehrer Perioden gemittelten) Amplitudenverlauf, Effektivwert und/oder Mittelwert des Sensor signals SSIG aufweisen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es nun einerseits möglich, dass die Einrichtung 14 zum Verarbeiten des Sensorsignals SSIG derart ausgebildet ist, um das Informationssignal SINFO1 bereit zu stellen, das bereits einen nicht-linearen Zusammenhang mit dem Amplitudenverlauf des Sensorsignals SSIG aufweist, wobei zumindest ein Vergleichswert K1, K2 der Vergleichseinrichtung 16 basierend auf diesem Informationssignal SINFO1 direkt eingestellt wird.
  • Eine weitere Alternative besteht nun darin, dass die Sensorsignalverarbeitungseinrichtung 14 das Informationssignal SINFO1 mit den momentanen Informationen bezüglich des Amplitudenverlaufs des Sensorsignals an die Sensorsignalvergleichseinrichtung 16 übermittelt, wobei nun die Sensorsignalvergleichseinrichtung 16 ausgebildet ist, um das bereitgestellte Informationssignal SINFO1, das zum Einstellen zumindest eines Vergleichswertes K1, K2 vorgesehen ist, nicht-linear aufzubereiten und den ersten und/oder zweiten Vergleichswert K1, K2 basierend auf dem aufbereiteten Informationssignal SINFO1 einzustellen, so dass auf diese Weise ein nicht-linearer Zusammenhang zwischen dem Abstand zwischen dem ersten und zweiten Vergleichswert K1, K2 und dem momentanen Amplitudenverlauf des Sensorsignals vorliegt.
  • Bezüglich der vorliegenden Erfindung sollte beachtet werden, dass die Einstellung zumindest eines Vergleichswert K1, K2 der Vergleichseinrichtung 16 basierend auf einem nicht-linearen Zusammenhang mit dem Amplitudenverlauf des Sensorsignals auch auf den ermittelten Effektivwert oder Mittelwert oder eine andere charakteristische Größe des Signalverlaufs des Sensorsignals bezogen sein kann, wie z. B. auch auf eine über mehrere Perioden gemittelte Amplitude oder auf eine von Störspitzen gefilterte Amplitude durch Vergleich über mehrere Amplituden.
  • Bezüglich der in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auswerten eines Sensorsignals SSIG sollte ferner beachtet werden, dass die Vergleichswerte K1, K2, die beispielsweise als Umschaltschwellen einer Komparatoreinrichtung anzusehen sind, über eine geeignete Anzahl von Amplitudenspitzenwerten des Sensorsignals SSIG nachgeregelt werden können. So ist es beispielsweise vorteilhaft bei einem Sensorsignal mit sich langsam ändernden Amplitudenspitzenwerten die Vergleichswerte K1, K2 über eine größere Anzahl von Amplitudenspitzenwerten des Sensorsignals einzustellen, d. h. über eine größere Anzahl von Signalperioden des Sensorsignals.
  • Eine schnelle Vergleichswertregelung kann beispielsweise nur eine positive und negative Spitze des Signals (also nur ein Min/Max-Paar) umfassen, wobei eine langsame Vergleichswertregelung beispielsweise eine Mittelung über 64 Min-Max-Pärchen umfassen kann. Dabei können beispielsweise einzelne Ausreißer in der Mittelwertbildung ignoriert werden, wobei bei mehreren hintereinander auftretenden großen Abweichungen in gleicher Richtung sofort bzw. möglichst schnell nachgeregelt werden kann.
  • Außerdem kann bei der langsamen Regelung eine Änderung der Hysterese nur um höchstens einen Schritt zugelassen werden, wodurch eine weitere Filterung erfolgt. Nur bei mehreren hintereinander auftretenden großen Abweichungen kann eine Änderung der Hysterese um mehrere Schritte zugelassen werden.
  • Falls sich nun der Signalverlauf des Sensorsignals SSIG schnell ändert, d. h. bei großen Signalsprüngen und einer großen Dynamik des Sensorsignals, ist es nun vorteilhaft, die Vergleichswerte K1, K2 der Sensorsignalvergleichseinrichtung 16 über relativ wenige Amplitudenspitzenwerte des Sensorsignals einzustellen. Im Extremfall könnten die Vergleichswerte K1, K2 der Sensorsignalvergleichseinrichtung 16 mit jeder Periode des Sensorsignals nachgeregelt werden.
  • Bezüglich auf die obigen Ausführungen zu der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Auswerten eines Sensorsignals SSIG sollte beachtet werden, dass der erste und/oder zweite Vergleichswert K1, K2 vorzugsweise als Umschaltschwellen (Hysterese) einer als Komparatoreinrichtung ausgebildeten Sensorsignalvergleichseinrichtung 16 verwendet werden können. Bezüglich der vorliegenden Erfindung sollte aber beachtet werden, dass beispielsweise lediglich ein Vergleichswert der Sensorsignalvergleichseinrichtung 16 beispielsweise den „differentiellen" Nulldurchgang des Sensorsignals durch den ermittelten Mittelwert (oder eine andere charakteristische Größe) des Sensorsignalverlaufs verwenden kann. Somit kann die vorliegende Erfindung auch so ausgeführt sein, dass ein Vergleichswert bzw. Umschaltpunkt der Sensorsignalvergleichseinrichtung 16 eine feststehende oder auch linear abhängige Steuerung desselben aufweist, wobei der andere Vergleichswert bzw. Umschaltpunkt eine nicht-linear amplitudenabhängige Steuerung aufweist. Ferner sollte gemäß der vorliegenden Erfindung beachtet werden, dass die eingestellte „Hysterese" der Sensorsignalvergleichseinrichtung 16 zwar nicht-linear erzeugt wird, aber als eine sogenannte „verdeckte" Hysterese verwendet wird.
  • Als verdeckte Hysterese wird die Einstellung der Hystereseschaltschwellen bezeichnet, bei der beispielsweise Nulldurchgänge des Sensorsignals bezüglich einer Referenzschwelle, beispielsweise einem Mittelwert des Sensorsignals, untersucht werden, das entsprechende Ausgangssignal der Komparatoreinrichtung aber erst durchgeschaltet wird, wenn die „verdeckten" Hystereseumschaltschwellen überschritten bzw. unterschritten werden.
  • Im folgenden wird nun anhand von 2 eine mögliche technische Realisierung der in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Auswerten eines Sensorsignals anhand von weiteren Funktionselementen detailliert beschrieben, die den in 1 beschriebenen allgemeinen Baugruppen, d. h. der Sensorsignalbereitstellungseinrichtung 12, der Sensorsignalverarbeitungseinrichtung 14 und der Sensorsignalvergleichseinrichtung 16, zugeordnet sind.
  • Bezüglich der nachfolgenden Erörterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zum Auswerten eines Sensorsignals SSIG sollte beachtet werden, dass in 2 für entsprechende bzw. gleiche Funktionselemente wie in 1 gleiche Bezugszeichen angegeben sind, wobei auf eine erneute detaillierte Beschreibung dieser Funktionselemente im Folgenden zur Vermeidung von Wiederholungen vermieden wird.
  • Wie in 2 dargestellt ist, umfasst die Sensorsignalbereitstellungseinrichtung 12 der erfindungsgemäßen Schaltsensoranordnung 10 zwei Hallsensorelemente 20, 22, eine Differenzverstärkereinrichtung 24, eine Offset-Digital/Analog-Wandlereinrichtung 26, eine Filtereinrichtung 28 und eine Kombinationseinrichtung 30.
  • Wie in 2 dargestellt ist, sind die Hallsensorelemente 20, 22 ausgangsseitig mit jeweils einem der Eingänge (positiver und negativer Eingang) der Differenzverstärkereinrichtung 24 verbunden. Die Differenzverstärkereinrichtung 24 und die Offset-Digital/Analog-Wandlereinrichtung 26 sind ausgangsseitig mit jeweils einem Eingang der Kombinationseinrichtung 30 verbunden, wobei die Kombinationseinrichtung 30 mit der optionalen Filtereinrichtung 28 verbunden ist. Die Offset-Digital/Analog-Wandlereinrichtung 26 ist eingangsseitig optional mit dem Ausgangsanschluss der Sensorsignalverarbeitungseinrichtung 14 verbunden, um das optionale, zweite Informationssignal SINFO2 aufzunehmen. Der Ausgangsanschluss der Filtereinrichtung 28 bildet nun den Ausgangsanschluss der Sensorsignalbereitstellungseinrichtung 12 zum Bereitstellen des Sensorsignals SSIG.
  • Auch hier sollte beachtet werden, dass die Sensorsignalbereitstellungseinrichtung 12 im einfachsten Fall bei einem extern zu der Sensorsignalbereitstellungseinrichtung 12 angeordneten Magnetfeldsensoreinrichtung somit als eine hardwaremäßige oder softwaremäßige Schnittstelle (Verbindungsstelle) zum Bereitstellen des (extern) ermittelten Sensorsignals SSIG vorgesehen sein kann.
  • Wie in 2 ferner dargestellt ist, umfasst die Sensorsignalverarbeitungseinrichtung 14 eine Tracking-Analog/Digital-Wandlereinrichtung 32 und eine digitale Verarbeitungseinrichtung 34, z. B. einen digitalen Signalprozessor DSP. Die Tracking-Analog/Digital-Wandlereinrichtung 32 (Tracking = Nachfolgen) umfasst ferner eine Verstärkereinrichtung 36 mit einstellbarem (programmierbarem) Verstärkungsfaktor (PGA; PGA = programmable gain amplifier), eine Verstärkungs-Digital/Analog-Wandlereinrichtung 38 (gain DAC), eine Verstärkungs-Komparatoreinrichtung 40 (gain komparator) und eine zweite Kombinationseinrichtung 42.
  • Wie in 2 dargestellt ist, ist die Tracking-Analog/Digital-Wandlereinrichtung 32 eingangsseitig mit dem Ausgangsanschluss der Sensorsignalbereitstellungseinrichtung 12 verbunden, wobei der Tracking-Analog/Digital-Wandlereinrichtung 32 ferner ein Steuersignal oder mehrere Steuersignale (vgl. 2) von der digitalen Schaltungseinrichtung 34 zuführbar sind, und die Tracking-Analog/Digital-Wandlereinrichtung 32 ausgangsseitig mit der digitalen Schaltungseinrichtung 34 verbunden ist.
  • Wie in 2 ferner dargestellt ist, umfasst nun die Tracking-Analog/Digital-Wandlereinrichtung 32 ferner verschiedene Schaltungsfunktionselemente, wobei die Verstärkereinrichtung 36 mit einstellbarem Verstärkungsfaktor eingangsseitig mit dem Ausgangsanschluss der Sensorsignalbereitstellungseinrichtung 12 verbunden ist. Ferner ist einem Steuereingang der Verstärkereinrichtung 36 ein Steuersignal SGR (Gain-Range-Signal) der digitalen Schaltungsanordnung 34 zum Einstellen des Verstärkungsfaktors zuführbar. Die Verstärkungs-Digital/Analog-Wandlereinrichtung 38 ist an einem Steuereingang mit einem weiteren Steuersignal SGR der digitalen Schaltungsanordnung 34 steuerbar, wobei die Verstärkungseinrichtung 36 und die Wandlereinrichtung 38 ausgangsseitig mit der zweiten Kombinationseinrichtung 42 verbunden sind. Die zweite Kombinationseinrichtung 42 ist nun ihrerseits ausgangsseitig mit einem Eingangsanschluss der Verstärkungs-Komparatoreinrichtung 34 verbunden, die wiederum ausgangsseitig mit der digitalen Schaltungseinrichtung 34 verbunden ist.
  • Wie in 2 ferner dargestellt ist, umfasst die Sensorsignalvergleichseinrichtung 16 eine Hauptkomparatoreinrichtung 44, eine Hysteresekomparatoreinrichtung 46, eine Hystereseeinstellungseinrichtung 48, eine (optionale) Freigabeeinrichtung 50 und eine Sensorsignalausgabeeinrichtung 52. Die Sensorsignalausgabeeinrichtung 52 ist beispielsweise als ein Open-Drain-n-Kanal-Feldeffekttransistor ausgebildet. Wie in 2 dargestellt ist, ist sowohl die Hauptkomparatoreinrichtung 44 als auch die Hysteresekomparatoreinrichtung 46 eingangsseitig mit dem Ausgangsanschluss der Sensorsignalbereitstellungseinrichtung 12 verbunden. Die Hauptkomparatoreinrichtung 44 und die Hysteresekomparatoreinrichtung 46 sind nun ausgangsseitig mit der (optionalen) Freigabeeinrichtung 50 verbunden, die wiederum ausgangsseitig mit der Sensorsignalausgabeeinrichtung 52 verbunden ist. Die Hystereseeinstellungseinrichtung 48 ist nun eingangsseitig mit einem weiteren Steuersignal, d. h. dem ersten Informationssignal SINFO1, der digitalen Schaltungsanordnung 34 verbindbar, wobei die Hystereseeinstellungseinrichtung 48 ausgangsseitig mit einem Steuereingang der Hysteresekomparatoreinrichtung 46 verbunden ist.
  • Im Folgenden wird nun die Funktionsweise der in 2 dargestellten Schaltsensoranordnung 10 detailliert erläutert.
  • Wie in 2 dargestellt ist, erzeugen die zwei Hallsensoreinrichtungen 20, 22 jeweils ein Ausgangssignal entsprechend der sie durchdringenden Magnetfeldkomponente (senkrechte Magnetfeldkomponente bei einer flächigen Magnetfeldsensoreinrichtung). Die Differenzverstärkereinrichtung bildet ein Differenzsignal zwischen den beiden Ausgangssignalen der Hallsensorelemente 20, 22, und stellt dieses Differenzsignal der Kombinationseinrichtung 30 bereit. Dieses Differenzsignal hat beispielsweise einen Peak (eine Signalspitze), wenn beispielsweise die Kante eines Zahns eines Zahnrads oder einer Nocke einer Nockenwelle zwischen den beiden Hallsensorelementen 20, 22 positioniert ist.
  • Die Offset-Digital/Analog-Wandlereinrichtung 26 stellt der ersten Kombinationseinrichtung 30 ein Offset-Kompensationssignal bereit, das auf dem Steuersignal (actual switching level), d. h. dem zweiten Informationssignal SINFO2 beruht, das der Offset-Digital/Analog-Wandlereinrichtung 26 von der digitalen Schaltungseinrichtung 34 zugeführt wird. Dadurch wird von der Kombinationseinrichtung 30 ein Offset-bereinigtes Differenzsignal bereit gestellt. Die Offset-Digital/Analog-Wandlereinrichtung 26 steuert somit nur den Mittelwert des Kompensationssignals, wobei die Wandlereinrichtung 26 nicht durch das Differenzsignal selbst, sondern über die digitale Schaltungseinrichtung 34 von der Differenz des Differenzsignals abzüglich des Kompensationssignals gesteuert wird. Wie aus 2 ferner ersichtlich ist, erfolgt die Steuerung der Offset-Digital/Analog-Wandlereinrichtung 26 in einem Nebenzweig der Schaltsensoranordnung 10, und nicht in dem Hauptsignalzweig der Schaltsensoranordnung 10. Ferner ist die Offset-Digital/Analog-Wandlereinrichtung 26 bzw. die diese Wandlereinrichtung 26 steuernde Digitalschaltungseinrichtung 34 beispielsweise so ausgebildet, dass nicht unbedingt jedes Maximum oder Minimum des Sensorsignals zu einem neuen Wert des Offset-Kompensationssignals führt.
  • Zusammenfassend kann also festgestellt werden, dass zwischen den beiden Hallsensorelementen 20, 22 ein Differenzsignal bei einem Magnetfeldgradienten durch das Geberobjekt (nicht gezeigt in 2) entsteht, wie sie beispielsweise bei Zahnradsensorelementen auftreten. Das Differenzsignal wird verstärkt und vom Mittelwert bereinigt, indem das über mehrere Perioden ermittelte Offsetsignal mit Hilfe der Offset-Digital/Analog-Wandlereinrichtung 26 und der Kombinationseinrichtung 30 von dem Basisdifferenzsignal abgezogen wird. Der über mehrere Perioden ermittelte Mittelwert des Sensorsignals wird in der digitalen Schaltungseinrichtung 34 durch einen geeigneten Verarbeitungsalgorithmus ermittelt.
  • Das Offset-bereinigte Differenzsignal wird nun beispielsweise der Filtereinrichtung 28 zum Entfernen von Störsignalen bzw. Störsignalspitzen zugeführt, um das letztendlich zu verarbeitende Sensorsignal SSIG zu erhalten. Dieses Sensorsignal SSIG wird von der Tracking-Analog/Digital-Wandlereinrichtung 32 analog-digital gewandelt, wobei das Ausgangssignal der Tracking-Analog/Digital-Wandlereinrichtung 32 das Eingangssignal für die digitale Schaltungsanordnung 34 bildet. Wie in 2 dargestellt ist, ist die Tracking-Analog/Digital-Wandlereinrichtung 32 hier beispielsweise durch die Verstärkereinrichtung 36 mit einstellbarem Verstärkungsfaktor, die Verstärkungs-Digital/Analog-Wandlereinrichtung 38, die Verstärkungs-Komparatoreinrichtung 40, die zweite Kombinationseinrichtung 42 und einigen zugeordneten Steuerungsschaltungselementen in der digitalen Schaltungseinrichtung 34 gebildet.
  • Dieses Eingangssignal an dem Eingangsanschluss der Verstärkereinrichtung 36 (PGA) wird aus dem Offset-bereinigten Ausgangssignal der Summationsstelle 30 gewonnen, welches noch in der Filtereinrichtung 28 Tiefpass-gefiltert wird, um beispielsweise Rauschanteile und Störsignale zu verringern.
  • Die Tracking-Analog/Digital-Wandlereinrichtung 32 folgt dem (gefilterten und Offset-bereinigten) Sensorsignal SSIG sehr schnell. Die Verstärkereinrichtung 36 mit einstellbarem Verstärkungsfaktor (PGA) verstärkt das Signal z. B. bei einer kleinen Signalamplitude desselben, wobei der Verstärkungsfaktor der Verstärkungseinrichtung 36 über das Steuersignal (Gain-Range-Signal) von der digitalen Schaltungseinrichtung 34 gesteuert wird. Die Verstärkereinrichtung 36 mit einstellbarem Verstärkungsfaktor kann beispielsweise binär gewichtet sein, wobei der einstellbare Verstärkungsfaktor der Verstärkungseinrichtung 36 eine relativ grobe, binäre Gewichtung (z. B. 1,5; 3; 6; 12; 24; 48...) oder auch feinere digitale Abstufungen des Verstärkungsfaktors (z. B. 256; 255; 254.... 7; 6; 5; 4...) aufweisen kann. Das Steuersignal (Gain-Range-Signal) von der digitalen Schaltungseinrichtung 34 kann somit beispielsweise sieben grobe Einstellungen in Abhängigkeit der Signalamplitude des Sensorsignals SSIG aufweisen, oder beispielsweise auch 256 Stellungen in Abhängigkeit der Signalamplitude des Sensorsignals.
  • Die obigen Abstufungen des Verstärkungsfaktors sind nur als beispielhaft anzusehen, da in der Praxis je nach Realisierung der Verstärkereinrichtung 36 im wesentlichen beliebige Abstufungen verwendet werden können.
  • Damit enthält das Gain-Range-Signal von der digitalen Schaltungseinrichtung in einer groben (logarithmischen) Annäherung auch die Signalamplitudeninformationen. Die Tracking-Analog/Digital-Wandlereinrichtung 32 bildet somit einen binär gewichteten Verstärker. Die Verstärkungs-Komparatoreinrichtung 40 wandelt nun das an deren Eingangsanschluss anliegende Signal analog-digital. Die Verstärkungs-Digital/Analog-Wandlereinrichtung 38 folgt dem (digitalisierten) Sensorsignal, das von der digitalen Schaltungseinrichtung 34 bereit gestellt wird, eingangsseitig digital und ausgangsseitig analog, da eine Differenzbildung an der zweiten Kombinationseinrichtung (Summationsstelle) erfolgt und eine Rückkopplungsschleife über die Verstärkungs-Komparatoreinrichtung 40 und die digitale Schaltungseinrichtung 34 besteht.
  • Die Verstärkungs-Digital/Analog-Wandlereinrichtung 38 und die Verstärkungs-Komparatoreinrichtung 40 bilden somit in Verbindung mit der digitalen Schaltungseinrichtung 34 eine digitale Spitzenwertermittlung des Sensorsignals. Diese Spitzenwertermittlung hat jedoch einen eingeschränkten Dynamikbereich.
  • Im Vorhergehenden wurde die Sensorsignalaufbereitung und Verarbeitung im „Nebenzweig" der erfindungsgemäßen Schaltsensoranordnung 10 erläutert.
  • Im Folgenden wird nun die weitere Aufbereitung und Verarbeitung des Sensorsignals im „Hauptzweig" der erfindungsgemäßen Schalt sensoranordnung 10 detailliert erläutert.
  • Das (gefilterte und Offset-bereinigte) Sensorsignal SSIG wird ebenfalls der Hauptkomparatoreinrichtung 44 zugeführt, wobei basierend auf dem Ausgangssignal der Hauptkomparatoreinrichtung 44 der Ausgang der Schaltsensoreinrichtung 10 digital geschaltet wird bzw. das Ausgangssignal SOUT der erfindungsgemäßen Schaltsensoreinrichtung 10 bereit gestellt wird.
  • Dies geschieht nun erfindungsgemäß mit einer einstellbaren Hysterese, die durch die Hysteresekomparatoreinrichtung 46 bereit gestellt wird. Dabei kann ein Vergleichswert beispielsweise ein Nulldurchgang des Offset-bereinigten und gefilterten Sensorsignals bezüglich eines ermittelten Mittelwerts des Sensorsignals SSIG sein, wobei der andere Vergleichswert nicht-linear amplitudenabhängig nachgeregelt wird.
  • Im ersten oben genannten Fall dient nun die optionale Freigabeeinrichtung 50 beispielsweise zur Erzeugung einer sogenannten „verdeckten Hysterese" (hidden hystersis), um ein ungewolltes, häufiges Hin- und Herschalten der Hauptkomparatoreinrichtung 44 zu unterdrücken. Erst bei Über- bzw. Unterschreiten der einstellbaren Hystereseschwellen wird ein Rückschalten der Hauptkomparatoreinrichtung 44 nach außen sichtbar ermöglicht.
  • In dem zweiten, obigen Fall (mit einer einstellbaren Hysterese) werden direkt die einstellbaren Schaltschwellen K1, K2 der Hysteresekomparatoreinrichtung 46 nach außen hin zur Bereitstellung des Ausgangssignals SOUT wirksam.
  • Das Wesentliche bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Schaltsensoranordnung 10 ist nun, dass die Schalthysterese in dem Hysteresekomparator 46 so erzeugt wird, dass ein nicht-linearer Zusammenhang zwischen zumindest einer Umschaltschwelle (Vergleichswert K1 und/oder K2) der einstellbaren Hysterese und dem Amplitudenverlauf des Sensorsignals SSIG erzeugt wird. Eine erfindungsgemäße Möglichkeit zur Erzeugung der nicht-linearen Hysterese besteht nun darin, dass die nicht-lineare Schalthysterese in der Hysteresekomparatoreinrichtung 46 durch einen nicht-linearen Digital/Analog-Wandler erzeugt wird, der das Informationssignal SINFO1, das noch einen linearen Zusammenhang mit dem Amplitudenverlauf des Sensorsignals SSIG aufweist, erfindungsgemäß nichtlinear umwandelt, um die nicht-lineare Schalthysterese in der Hysteresekomparatoreinrichtung 46 zu erzeugen.
  • Gemäß dieser ersten Möglichkeit wird in der digitalen Schaltungseinrichtung 34, die beispielsweise als ein digitaler Signalprozessor ausgebildet ist, ein digitaler Amplituden- und Mittelwertalgorithmus zur Ermittlung des Amplitudenverlaufs, des Mittelwerts oder des Effektivwerts des Sensorsignals SSIG verwendet, um beispielsweise einen gefilterten Amplitudenverlauf des Sensorsignals SSIG als Steuersignal für die nicht-lineare Hysteresekomparatoreinrichtung 46 als das erste Informationssignal SINFO1 bereit zu stellen.
  • Da also in der digitalen Schaltungseinrichtung 34 der Amplitudenverlauf, der Effektivwert oder der Mittelwert des Sensorsignals ermittelt wird, entsteht so über das Informationssignal SINFO1. das als Steuersignal für die nicht-lineare Hysteresekomparatoreinrichtung 46 wirksam ist, eine sich nicht-linear mit dem Amplitudenverlauf verändernde Hysterese in den magnetischen Umschaltpunkten der Vergleichseinrichtung 16 der erfindungsgemäßen Schaltsensoranordnung 10.
  • Eine weitere Möglichkeit, um die Schaltschwellen (Vergleichswerte K1, K2) der Hysteresekomparatoreinrichtung 46 nicht-linear mit dem Amplitudenverlauf des Sensorsignals SSIG einzustellen, besteht nun darin, dass die digitale Schaltungsanordnung 34, die vorgesehen ist, um mittels eines digitalen Amplituden- und Mittelwertalgorithmus beispielsweise den Amplitudenverlauf, Mittelwert oder Effektivwert des Sensorsignals SSIG digital zu ermitteln, verwendet wird, um eine Nichtlinearität in das Informationssignal SINFO1 einzubringen. Damit kann beispielsweise ein gefilterter, nichtlinear aufbereiteter Signalverlauf des Sensorsignals SSIG als Informationssignal SINFO1 bereitgestellt werden, so dass beispielsweise eine lineare Hysteresekomparatoreinrichtung 46 mit dem nicht-linearen Informationssignal SINFO1 eingesetzt werden kann, um eine nicht-lineare Schalthysterese bezüglich des Amplitudenverlaufs des Sensorsignals SSIG zu erzeugen.
  • Die Nichtlinearität wird also in diesem Fall beispielsweise durch die digitale Schaltungsanordnung 34 in das Informationssignal SINFO1 eingebracht.
  • Bezüglich des digitalen Amplitudenverlaufs- und Mittelwertermittlungsalgorithmus, der von der digitalen Schaltungseinrichtung 34 ausgeführt wird, sollte beachtet werden, dass die Offset-Ermittlung des Sensorsignals oder die Mittelwertermittlung bzw. die Amplitudenverlauf- oder Effektivwertermittlung des Sensorsignals in der digitalen Schaltungsanordnung 34 nicht nur von einer Signalspitze und einem Signaltal des Sensorsignals und damit über eine halbe Signalperiode des Sensorsignals SSIG erfolgen braucht, sondern vorzugsweise über mehrere Signalperioden des Sensorsignals SSIG, d. h. beispielsweise über mehrere Zähne eines Zahnrads, gefiltert wird, um einen gefilterten Mittelwert des Amplitudenverlaufs des Sensorsignals SSIG zu erhalten.
  • Eine weitere Möglichkeit zur Erzeugung einer nicht-linearen Schalthysterese für die Hysteresekomparatoreinrichtung 46, wobei zumindest eine einstellbare Umschaltschwelle (ein einstellbarer Vergleichswert K1, K2) einen nicht-linearen Zusammenhang zum Amplitudenverlauf des Sensorsignals SSIG aufweist, besteht nun ferner darin, nicht das digital, hoch aufgelöste (gefilterte) digitale Amplitudensignal der digitalen Schaltungseinrichtung 34 als das Informationssignal SINFO1 zur Ansteuerung der Hystersekomparatoreinrichtung 46 (der nicht-linearen Hysterese-Digital/Analog-Wandlereinrichtung) zu verwenden, sondern das weit weniger digital aufgelöste Ansteuersignal für die Verstärkereinrichtung 36 mit einstellbarem Verstärkungsfaktor, da auch dieses Steuersignal (Gain-Range-Signal) Amplitudeninformationen bezüglich des Signalverlaufs des Sensorsignals SSIG enthält. In dem „Gain-Range"-Signal steckt in einer groben logarithmischen Näherung auch die Amplitudeninformation des Sensorsignals. Wie bereits oben angegeben ist, kann das Gain-Range-Steuersignal bei einer groben Abstufung beispielsweise 7 binäre Gewichtungen und bei einer feineren digitalen Abstufung beispielsweise 256 binäre Gewichtungen aufweisen.
  • Durch diese Alternative wird eine weitere Vereinfachung des Schaltungsaufbaus der erfindungsgemäßen Schaltsensoranordnung 10 ermöglicht.
  • Es sollte natürlich offensichtlich sein, dass die Verstärkungseinrichtung 36 mit einem einstellbaren Verstärkungsfaktor auch einen nicht-linearen Zusammenhang zwischen dem Verstärkungsfaktor und dem Digital-Code des Steuersignals von der digitalen Schaltungsanordnung 34 aufweisen kann, so dass der PGA-Digital-Code zugleich die nicht-lineare Hysterese der Hysteresekomparatoreinrichtung 46, die in diesem Fall als lineare Hysterese-Digital/Analog-Wandlereinrichtung ausgebildet sein kann, steuert.
  • Bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Schaltsensoranordnung 10 ist es nun besonders vorteilhaft, dass die Nichtlinearität der Schalthysterese, die durch die Hysteresekomparatoreinrichtung 46 bereit gestellt wird, nun günstiger Weise genau so gewählt werden kann, dass der Phasenfehler beim Umschalten an Zahnflanken mit einer sich ändernden Amplitude des Sensorsignals möglichst gering gehalten werden kann. Abstandsänderungen, beispielsweise aufgrund von Vibrationen, zwischen der Schaltsensoranordnung 10 und dem Geberobjekt (z. B. dem Zahnrad) beeinflussen bekanntermaßen nicht nur die Signalamplitude sondern auch die Signalform des Sensorsignals SSIG und führen normaler Weise zu Phasenfehlern, wenn, wie dies bei den bisher im Stand der Technik bekannten Schaltsensoranordnungen der Fall ist, eine konstante Hysterese oder eine pro portionale Amplituden-abhängige Hysterese eingesetzt wird.
  • Erfindungsgemäß kann nun die Nichtlinearität der Schalthysterese auf den speziellen Typ des Geberobjekts (z. B. Zahnradtyps) oder auch auf das jeweilige Sensormodul (Schaltsensoranordnung 10) abgestimmt werden, wodurch sich durch die erfindungsgemäße Schaltsensoranordnung die Abstandsempfindlichkeit der Umschaltpunkte der Schalthysterese deutlich verringern oder sogar vollständig beseitigen lassen.
  • Die Ermittlung der (möglichst) optimalen Nichtlinearität, d. h. der nicht-linearen Funktion zur Steuerung zumindest eines Umschaltpunkts der Schalthysterese, kann beispielsweise im Vorfeld durch einen Testaufbau durchgeführt werden und dann durch Abspeicherung in Hardware, in einem PROM-Element (PROM = programmable read-only memory = programmierbarer Nur-Lese-Speicher) oder einem EEPROM-Element (EEPROM = electrically erasable programmable read-only memory = elektrisch löschbarer, programmierbarer Nur-Lese-Speicher), durch Abspeicherung für ein bestimmtes Sensor-Objekt (z. B. Zahnrad für alle Sensoren durch Abstandsvariationstests) oder durch Abspeicherung für einen individuellen Sensor durch Abstandvariationen in der Endmontage des Sensor-Systems der jeweiligen Schaltsensoranordnung für den weiteren Betrieb bereitgestellt werden.
  • Die Ermittlung der optimalen Nichtlinearität kann beispielsweise aber auch adaptiv während des Betriebs erfolgen, um auch noch nachträglich Signalamplitudenänderungen bzw. Signalformänderungen des Sensorsignalverlaufs berücksichtigen zu können, indem auf ein bestimmtes Puls-Pausenverhältnis am Ausgang der Schaltsensoranordnung geregelt wird.
  • Somit schafft die vorliegende Erfindung eine äußerst vorteilhafte Schaltsensoranordnung 10 mit einer nicht-linearen adaptiven Hysterese bzw. verdeckten Hysterese.
  • Bezüglich der anhand von 2 dargestellten Schaltsensoranordnung 10 sollte beachtet werden, dass ein Umschaltpunkt der Schalthysterese für die Vergleichseinrichtung 16 den sogenannten differentiellen Nulldurchgang des Sensorsignals verwenden kann, d. h. beispielsweise den Nulldurchgang bezüglich des Mittelwerts des Sensorsignals. Ferner sollte beachtet werden, dass gemäß der erfindungsgemäßen Schaltsensoranordnung 10 beispielsweise ein Umschaltpunkt der Schalthysterese eine feststehende oder linear abhängige Steuerung bezüglich des Amplitudenverlaufs aufweist, wobei der andere Umschaltpunkt der Schalthysterese eine nichtlineare, Amplituden-abhängige Steuerung bzw. Einstellung aufweist.
  • Bezüglich der vorliegenden Erfindung, wie sie anhand von 1 und 2 beschrieben wurde, sollte ferner beachtet werden, dass die Sensorsignalverarbeitungseinrichtung 14 und die Sensorsignalvergleichseinrichtung 16 teilweise oder auch vollständig durch eine digitale Schaltungsanordnung und vorzugsweise einen digitalen Signalprozessor mit einer Softwareprogrammeinrichtung ausgebildet sein können, so dass für den Fall, dass die Sensorsignalverarbeitungseinrichtung 14 und die Sensorsignalvergleichseinrichtung 16 nur als eine nicht-lineare Rechenschaltung gebildet sind, die Ausgangssignalausgabeeinrichtung 52 (Ausgangstransistor) direkt von der nicht-linearen Rechenschaltung angesteuert wird.
  • Im Folgenden wird nun anhand von 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltsensoranordnung 10 erläutert.
  • Wie in 3 dargestellt ist, umfasst die Schaltsensoranordnung 10 wieder eine Einrichtung 12 zum Bereitstellen des Sensorsignals, einer Einrichtung 14 zum Verarbeiten des Sensorsignals, und einer Einrichtung 16 zum Vergleichen des Sensorsignals mit einem ersten und zweiten Vergleichswert.
  • Ferner umfasst die Sensorsignalbereitstellungseinrichtung 12 wie der optional die Sensoreinrichtung und die Sensorsignalaufbereitungseinrichtung, wie dies bereits anhand von 2 beispielhaft beschrieben wurde.
  • Die Sensorsignalverarbeitungseinrichtung 14 umfasst bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel einen Analog/Digital-Wandler zum Analog-Digital-Wandeln des Sensorsignals SSIG und ferner eine digitale Schaltungseinrichtung 34. Der nicht-linearen, digitalen Schaltungseinrichtung 34 ist die Sensorsignalvergleichseinrichtung 16 nachgeschaltet, wobei diese bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel eine nicht-lineare Schaltungseinrichtung 56 und eine digitale oder analoge Schaltungseinrichtung 58 zum Bereitstellen einer Schalthysterese aufweist. Aus der in 3 dargestellten erfindungsgemäßen Schaltsensoranordnung 10 wird deutlich, dass dort im Gegensatz zu der in 2 dargestellten Schaltsensoranordnung 10 nicht im Nebensignalzweig (vergleiche Tracking-Analog/Digital-Wandlereinrichtung 32 und die digitale Schaltungseinrichtung 34 von 2) der Offset-Anteil oder der Mittelwert und die Amplitude des Sensorsignals ermittelt wird, sondern dass bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der Schaltsensoranordnung 10 die Analog/Digital-Wandlereinrichtung 54 jetzt im Hauptsignalpfad liegt und anschließend durch eine nicht-lineare Kennlinie (analog oder digital) mit Hilfe von zwei Schwellwerten eine nicht-linear Amplituden abhängige Hysterese erzeugt wird.
  • Die nicht-lineare Schaltungseinrichtung 56 erzeugt nun gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Nichtlinearität und Normierung des Sensorsignals auf 100% des Signalverlaufs, wobei dies analog oder digital erfolgen kann. Die digitale oder analoge Schaltungseinrichtung 58 zum Bereitstellen einer Schalthysterese erzeugt die Umschaltung des Sensorausgangssignals mit einer Hysterese des Eingangssignals, wobei auch dies analog oder digital erfolgen kann. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel wird zumindest ein Vergleichswert K1, K2 der Schalthysterese oder auch einer verdeckten Hysterese nicht-linear aufbereitet, um den ersten und/oder zwei ten Vergleichswert K1, K2 basierend auf dem ausgewerteten Amplitudenverlauf des Sensorsignals einzustellen, so dass auf diese Weise ein nicht-linearer Zusammenhang zwischen dem Abstand des ersten und zweiten Vergleichswerts K1, K2 und dem (vorzugsweise momentanen) Amplitudenverlauf des Sensorsignals vorliegt.
  • Wie bereits oben angegeben ist, kann abhängig von den Gegebenheiten die erfindungsgemäße Vorgehensweise zum Auswerten eines Sensorsignals in Hardware oder auch in Software implementiert werden. Die Implementation kann auf einem digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette oder CD mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem programmierbaren Computersystem bzw. Mikroprozessorsystem zusammen wirken können, dass das entsprechende, erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt wird. Allgemein besteht die Erfindung somit auch in einem Computer-Programm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, wenn das Computer-Programm-Produkt auf einem Rechner bzw. Mikroprozessor abläuft. In anderen Worten ausgedrückt kann die Erfindung somit als ein Computer-Programm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens realisiert werden, wenn das Computer-Programm auf einem Computer bzw. Mikroprozessor-System abläuft.
    • 10
    Schaltsensoranordnung
    12
    Einrichtung zum Bereitstellen eines Sensorsignals
    14
    Einrichtung zum Verarbeiten eines Sensorsignals
    16
    Einrichtung zum Vergleichen eines Sensorsignals
    18
    digitale Schaltungseinrichtung (DSP)
    20
    Hallsensorelement
    22
    Hallsensorelement
    24
    Differenzverstärkereinrichtung
    26
    Offset-Digital/Analog-Wandlereinrichtung
    28
    Filtereinrichtung
    30
    Kombinationseinrichtung
    32
    Tracking-Analog/Digital-Wandlereinrichtung
    34
    digitale Schaltungseinrichtung
    36
    Verstärkereinrichtung mit einstellbarem Verstärkungsfaktor
    38
    Verstärkungs-Digital/Analog-Wandlereinrichtung
    40
    Verstärkungs-Komparatoreinrichtung
    42
    zweite Kombinationseinrichtung
    44
    Hauptkomparatoreinrichtung
    46
    Hysteresekomparatoreinrichtung
    48
    Hystereseeinstellungseinrichtung
    50
    optionale Freigabeeinrichtung
    52
    Signalausgabeeinrichtung
    54
    Analog/Digital-Wandlereinrichtung
    56
    Nicht-lineare Schaltungseinrichtung
    58
    analoge/digitale Hystereseeinstellungseinrichtung
    100
    Hallsensoranordnung
    102
    Schaltsensorbaustein
    104
    Hallelement
    106
    Hallelement
    108
    Auswerteschaltung
    110
    Backbias-Magnet
    112
    Zahnrad (Geberobjekt)
    114
    Differenzsignalverlauf
    116
    Differenzsignalverlauf
    118
    Ausgangssignal
    120
    Mittelwert des Differenzsignals

Claims (38)

  1. Vorrichtung (10) zum Auswerten eines Sensorsignals (SSIG), mit folgenden Merkmalen: einer Einrichtung (12) zum Bereitstellen des Sensorsignals (SSIG); einer Einrichtung (14) zum Verarbeiten des Sensorsignals (SSIG) und zum Bereitstellen eines Informationssignals (SINFO1), das eine Information bezüglich des Amplitudenverlaufs des Sensorsignals (SSIG) aufweist; und einer Einrichtung (16) zum Vergleichen des Sensorsignals (SSIG) mit einem ersten und zweiten Vergleichswert (K1, K2); wobei der erste und/oder zweite Vergleichswert (K1, K2) basierend auf dem Informationssignal (SINFO1) derart einstellbar ist, dass ein Abstand zwischen dem ersten und zweiten Vergleichswert (K1, K2) einen nicht-linearen Zusammenhang mit dem Amplitudenverlauf des Sensorsignals aufweist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Einrichtung (12) zum Verarbeiten des Sensorsignals (SSIG) ausgebildet ist, um ein erstes Vergleichssignal auszugeben, falls das Sensorsignal (SSIG) den ersten Vergleichswert (K1) überschreitet, um ein zweites Vergleichssignal auszugeben, falls das Sensorsignal (SSIG) den zweiten Vergleichswert (K2) unterschreitet.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Einrichtung (14) zum Verarbeiten so ausgebildet ist, dass das Informationssignal (SINFO1) einen nicht-linearen Zusammenhang mit dem Amplitudenverlauf des Sensorsignals (SSIG) aufweist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Einrichtung (16) zum Vergleichen ausgebildet ist, um das Informationssignal (SINFO1) nicht-linear bezüglich des Amplitudenverlaufs des Sensorsignals (SSIG) aufzubereiten und den ersten und/oder zweiten Vergleichswert basierend auf dem aufbereiteten Informationssignal einzustellen.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (14) zum Verarbeiten ausgebildet ist, um das Informationssignal (SINFO1) basierend auf einem Amplitudenwert, Effektivwert oder Mittelwert des Sensorsignals (SSIG) zu erzeugen.
  6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (12) zum Bereitstellen des Sensorsignals (SSIG) eine Magnetfeldsensoreinrichtung aufweist, die basierend auf einer die Magnetfeldsensoreinrichtung durchdringenden Magnetfeldkomponente das Sensorsignal (SSIG) bereit stellt.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Sensorsignal (SSIG) eine Information über eine relative Position oder Bewegung eines die Magnetfeldkomponente beeinflussenden oder erzeugenden Geberobjekts bezüglich der Magnetfeldsensoreinrichtung aufweist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Magnetfeldsensoreinrichtung eine Mehrzahl von Magnetfeldsensorelementen aufweist, die jeweils ein Sensorelementausgangssignal bereitstellen, wobei das Sensorsignal (SSIG) ein Differenzsignal der Ausgangssignale von zumindest zwei Magnetfeldsensorelementen ist.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (12) zum Bereitstellen des Sensorsignals (SSIG) ausgebildet ist, um ein Offset-bereinigtes Sensorsignal (SSIG) bereit zu stellen.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Einrichtung (12) zum Bereitstellen des Sensorsignals (SSIG) ausgebildet ist, um das Offset-bereinigte Sensorsignal (SSIG) basierend auf dem Informationssignal (SINFO1) bereit zu stellen.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (14) zum Verarbeiten eine Signalverfolgungs-Analog/Digital-Wandlereinrichtung (32) zur digitalen Spitzenwertermittlung des Sensorsignals (SSIG) und eine digitale Schaltungseinrichtung (34) zur Amplituden-, Mittelwert-, und/oder Effektivwertbestimmung des Sensorsignals (SSIG) aufweist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Signalverfolgungs-Analog/Digital-Wandleranordnung (32) eine Verstärkungseinrichtung (36) mit einstellbarem Verstärkungsfaktor aufweist, wobei der einstellbare Verstärkungsfaktor mittels eines Verstärkungsfaktorsteuersignals, das von der digitalen Schaltungseinrichtung (34) bereit gestellt ist, einstellbar ist.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Verstärkungsfaktoreinstellungssignal ein digitales Signal mit einer binären, einstellbaren Gewichtung auf.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, wobei das Verstärkungsfaktoreinstellungssignal das Informationssignal (SINFO1) ist.
  15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und/oder zweite Vergleichswert (K1, K2) basierend auf einer Mehrzahl von aufeinander folgenden Signalamplitudenwerten des Sensorsignals (SSIG) eingestellt wird.
  16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Vergleichswert (K1) auf dem Amplitudenwert, Effektivwert oder Mittelwert des Sensorsignals (SSIG) und einem überlagerten, nichtlinearen Hysteresewert basiert.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, wobei der andere Vergleichswert (K2) ein fest stehender oder von dem Amplitudenverlauf des Sensorsignals (SSIG) linear abhängiger Vergleichswert ist.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei ein Mittelwert des Sen sorsignals als der andere Vergleichswert wählbar ist.
  19. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (14) zum Verarbeiten und/oder die Einrichtung (16) zum Vergleichen durch einen digitalen Signalprozessor ausgebildet ist.
  20. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der durch den ersten und zweiten Vergleichswert (K1, K2) ausgebildete Abstand eine Schalthysterese oder eine verdeckte Schalthysterese für die Sensorsignalvergleichseinrichtung (16) bildet.
  21. Magnetfeldsensoranordnung (10), die eine Vorrichtung zum Auswerten eines Sensorsignals gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche aufweist.
  22. Magnetfeldsensoranordnung (10) nach Anspruch 21, die als eine Schaltsensoreinrichtung ausgebildet ist.
  23. Verfahren zum Auswerten eines Sensorsignals, mit folgenden Schritten: Verarbeiten des Sensorsignals (SSIG) und Bereitstellen eines Informationssignals (SINFO1) das eine Informationen bezüglich des Amplitudenverlaufs des Sensorsignals (SSIG) aufweist; und Vergleichen des Sensorsignals (SSIG) mit einem ersten und einem zweiten Vergleichswert (K1, K2); wobei der erste und/oder zweite Vergleichswert (K1, K2) basierend auf dem Informationssignal (SINFO1) derart einstellbar ist, dass ein Abstand zwischen dem ersten und zweiten Vergleichswert (K1, K2) einen nicht-linearen Zusammenhang mit dem Amplitudenverlauf des Sensorsignals (SSIG) aufweist.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, bei dem der Schritt des Vergleichens ferner folgende Unterschritte aufweist: Ausgeben eines ersten Vergleichssignals, falls das Sensorsignal den ersten Vergleichswert überschreitet, und Ausgeben eines zweiten Vergleichssignals, falls das Sensorsignal den zweiten Vergleichswert unterschreitet.
  25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24, wobei der Schritt des Verarbeitens und Bereitstellens eines Informationssignals (SINFO1) ferner folgenden Unterschritt aufweist: Bereitstellen des Informationssignals (SINFO1), das einen nichtlinearen Zusammenhang mit dem Amplitudenverlauf des Sensorsignals (SSIG) aufweist.
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei der Schritt des Verarbeitens und Bereitstellens eines Informationssignals (SINFO1) ferner folgenden Unterschritt aufweist: nicht-lineares Aufbereiten des Informationssignals (SINFO1) bezüglich des Amplitudenverlaufs des Sensorsignals (SSIG); und Einstellen des ersten und/oder zweiten Vergleichswerts basierend auf dem aufbereiteten Informationssignal.
  27. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, wobei bei dem Schritt des Verarbeitens basierend auf einem Amplitudenwert, Effektivwert oder Mittelwert des Sensorsignals (SSIG) das Informationssignal (SINFO1) erzeugt wird.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, das ferner den Schritt des Bereitstellens eines Offset-bereinigten Sensorsignals (SSIG) aufweist.
  29. Verfahren nach Anspruch 28, bei dem basierend auf dem Informationssignal (SINFO1) das Offset-bereinigte Sensorsignal (SSIG) bereitgestellt wird.
  30. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 29, wobei bei der Sensorsignalverarbeitung eine Signalverfolgungs-Analog/Digital-Signalumwandlung zur digitalen Spitzenwertermittlung des Sensorsignals (SSIG) und eine digitale Signalverarbeitung zur Amplituden-, Mittelwert-, und/oder Effektivwertbestimmung des Sensorsignals (SSIG) durchgeführt wird.
  31. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 30, wobei der erste und/oder zweite Vergleichswert (K1, K2) basierend auf einer Mehrzahl von aufeinander folgenden Signalamplitudenwerten des Sensorsignals (SSIG) eingestellt wird.
  32. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 31, wobei ein Vergleichswert auf einem Amplitudenwert, Mittelwert oder Effektivwert des Sensorsignals und einem überlagerten, nicht-linearen Hysteresewert basiert.
  33. Verfahren nach Anspruch 32, wobei der andere Vergleichswert ein fest stehender oder von dem Amplitudenverlauf des Sensorsignals (SSIG) linear abhängiger Vergleichswert ist.
  34. Verfahren nach Anspruch 33, wobei ein Mittelwert des Sensorsignals als der andere Vergleichswert wählbar ist.
  35. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 34, wobei der durch den ersten und zweiten Vergleichswert (K1, K2) ausgebildete Abstand eine Schalthysterese oder eine verdeckte Schalthysterese für den Sensorsignalvergleich bildet.
  36. Computer-Programm mit einem Programmcode zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 23, wenn das Programm auf einem Computer oder digitalen Signalprozessor abläuft.
  37. Computer-Programm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 23, wenn das Programm-Produkt auf einem Rechner abläuft.
  38. Digitales Speichermedium, insbesondere Diskette, mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen, die so mit einem programmierbaren Computersystem oder digitalen Signalprozessor zusammenwirken können, dass ein Verfahren nach Anspruch 23 ausgeführt wird.
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