專利名稱：位置傳感器和運(yùn)行位置傳感器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種位置傳感器以及一種運(yùn)行位置傳感器的方法。
技術(shù)背景位置傳感器的重要的應(yīng)用領(lǐng)域涉及機(jī)動(dòng)車(chē)的自動(dòng)變速器。在 此，目的是借助于位置傳感器來(lái)測(cè)定作為位置的相應(yīng)的駕駛模式(停車(chē)、倒車(chē)、空檔、行駛)或者P、 R、 N、 D以及附加的駕駛模 式2、 3、 4,其中該位置傳感器在此也被稱作為選擇區(qū)域傳感器。為此，可電評(píng)估的位置傳感器(例如基于霍爾元件)作為盡可 能無(wú)磨損的位置傳感器來(lái)應(yīng)用。在一種公知的裝置中，提供一排線 性布置的霍爾元件來(lái)形成位置傳感器，滑塊在這些霍爾元件的上方 無(wú)才妄觸地來(lái)回移動(dòng)?；瑝K在移動(dòng)方向上針對(duì)每個(gè)霍爾元件配備有一 個(gè)由永磁體構(gòu)成的條帶，其中，這些條帶是位編碼的。因此，每個(gè) 霍爾元件在滑塊的每個(gè)可能的位置中都與永磁體的磁場(chǎng)接觸，由此 分別得到或強(qiáng)或弱的測(cè)量信號(hào)。以每個(gè)霍爾元件的這種測(cè)量信號(hào)為 基礎(chǔ)，通過(guò)評(píng)估電子設(shè)備推導(dǎo)出滑塊的當(dāng)前位置。此外，在評(píng)估電 子i殳備中對(duì)該信號(hào)進(jìn)行分立地解碼，也就是說(shuō)不依賴于處理器，從 而可以較早地實(shí)現(xiàn)用于發(fā)動(dòng)才幾啟動(dòng)的啟動(dòng)釋》文(Anlassfreigabe )。 意思確定的位置P和N被作為釋放的位模式。任何其他的位置都阻 止才幾動(dòng)車(chē)的啟動(dòng)。作為所謂的選擇區(qū)域開(kāi)關(guān)，這種類型的傳感器也被構(gòu)造成用于 在機(jī)器的內(nèi)部空間中運(yùn)行，即在變速器的內(nèi)部使用。位置傳感器的 輸出信號(hào)由電子電路來(lái)評(píng)估，該位置傳感器必須與該電子電^各電連 接。這種類型的連接在不同的實(shí)施例中通過(guò)軟片、沖壓格柵、或者 電纜束來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的目的在于，改善在位置傳感器和各自的評(píng) 估電子設(shè)備之間的連接。發(fā)明內(nèi)容該目的通過(guò)獨(dú)立權(quán)利要求來(lái)實(shí)現(xiàn)。在此，根據(jù)本發(fā)明提出一種 用于運(yùn)行位置傳感器的方法，該位置傳感器具有至少兩個(gè)霍爾元 件，這些霍爾元件由滑塊無(wú)接觸地越過(guò)，其中，滑塊在移動(dòng)方向上 對(duì)應(yīng)于每個(gè)霍爾元件載有一個(gè)由永磁體構(gòu)成的條帶，并且這些條帶 是位編碼的，其中，輸出信號(hào)由每?jī)蓚€(gè)所述霍爾元件結(jié)合成。因此， 由兩個(gè)初級(jí)信號(hào)構(gòu)成一個(gè)次級(jí)信號(hào)，接下來(lái)，該次級(jí)信號(hào)^皮評(píng)估來(lái) 確定位置。在此，該兩個(gè)霍爾元件或者單元優(yōu)選地-波此直4妄相鄰地 設(shè)置。因此，在根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中的每個(gè)霍爾單元的狀態(tài)信號(hào)以類似 的靜態(tài)形式傳輸時(shí)，根據(jù)本發(fā)明來(lái)自相鄰的霍爾元件的兩個(gè)輸出信 號(hào)的新的次級(jí)信號(hào)現(xiàn)在通過(guò)結(jié)合由兩個(gè)初級(jí)信號(hào)來(lái)形成。信號(hào)線路 的減少呈現(xiàn)出 一種改善效果，因?yàn)楝F(xiàn)在在位置傳感器與所屬的評(píng)估 電子設(shè)備之間的連接被較小范圍地省去。因此，軟片、沖壓格柵、 或者電纜束、在任何情況下的插塞連接都可以以較高的可靠性和較 少的復(fù)雜度來(lái)生產(chǎn)。尤其是相對(duì)于這樣的背景，即評(píng)估電子設(shè)備在 變速器的高溫的和侵蝕性的環(huán)境中的布置是昂貴的和復(fù)雜的，評(píng)估 電子設(shè)備又被擴(kuò)展地設(shè)置在變速器的外部。在這些情況中，數(shù)據(jù)總 線或者供應(yīng)電纜和測(cè)量電纜的寬度對(duì)于價(jià)格和位置傳感器的可靠 性都具有較大的意義。在本發(fā)明的一個(gè)有利的是改進(jìn)方案中，電壓帶4皮如下地構(gòu)造成新的四個(gè)電壓帶表現(xiàn)出兩個(gè)霍爾元件的四種可能的二位切換狀態(tài)。這四個(gè)電壓帶通過(guò)三個(gè)中間電壓帶或者未邏輯定義的區(qū)域」波此 隔開(kāi)，并且用于相應(yīng)的短路狀態(tài)的兩個(gè)電壓帶位于該電壓級(jí)的上端和下端。與此相比，才艮據(jù)玉見(jiàn)有才支術(shù)，霍爾元^牛的可^皮完全it斷的車(chē)ir出信號(hào)具有五個(gè)彼此相鄰的電壓帶兩個(gè)電壓帶對(duì)應(yīng)于允許的數(shù)據(jù) 信號(hào)。未邏輯定義的區(qū)域在這兩個(gè)電壓帶之間。具有導(dǎo)電連接至供根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，短路區(qū)域和未限定的區(qū)域表現(xiàn)出所有可能的故障狀 況。由此，根據(jù)本發(fā)明相對(duì)于根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的裝置和方法明顯地減 少了成本。才艮據(jù)才各雷編碼，由永》茲體構(gòu)成的條帶與相鄰的條帶相對(duì)地優(yōu)選 地構(gòu)造在滑塊上。由此，每個(gè)位置變化都可以精確地通過(guò)位變化示 出。由此，任何位置轉(zhuǎn)變可以被毫無(wú)懷疑地識(shí)別和4全測(cè)。在本發(fā)明 的一個(gè)改進(jìn)方案中，由永磁體(8)構(gòu)成的條帶(7)與相鄰的條帶 (7)相對(duì)地這樣設(shè)置在滑塊(6)上，即每個(gè)位置變化通過(guò)相同的 兩個(gè)位變化來(lái)示出。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，接著所述霍爾元件地通過(guò)電阻 網(wǎng)絡(luò)來(lái)進(jìn)4亍對(duì)所獲得的次級(jí)信號(hào)的二進(jìn)制編碼。該電阻網(wǎng)絡(luò)-波這樣 地構(gòu)造，即在與隨后的評(píng)估電子設(shè)備的連接中測(cè)定所有的診斷電壓 帶?，F(xiàn)在通過(guò)傳輸兩個(gè)信號(hào)而不是四個(gè)信號(hào)來(lái)降低不僅在傳感器載 體上而且在評(píng)估電子設(shè)備上的電路消耗。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，純初級(jí)信 號(hào)的每個(gè)信號(hào)輸出需要兩個(gè)電阻，從而可以呈現(xiàn)出電壓帶。通過(guò)成 對(duì)地將初級(jí)信號(hào)合并成一個(gè)次級(jí)信號(hào)為每個(gè)霍爾單元對(duì)省去了 一 個(gè)電阻。在4妄收側(cè)或者在評(píng)估電子i殳備的一側(cè)還必須〗呆護(hù)、過(guò)濾和 測(cè)定一半的這樣多的輸入信號(hào)。由此，在電路中可以為每個(gè)霍爾單 元對(duì)省去兩個(gè)電容器和一個(gè)電阻。此外，在處理器側(cè)上在評(píng)估電子 i殳備的內(nèi)部對(duì)于每個(gè)霍爾單元對(duì)有一個(gè)才莫擬測(cè)量輸入變成空著。此外，盡管初級(jí)信號(hào)^皮分別結(jié)合成一個(gè)次級(jí)信號(hào)，^f旦是直接地 分立地解碼是可以的。由此可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的啟動(dòng)釋》欠。對(duì)此，其前 提是，霍爾單元或者霍爾元件的合適的排列順序，也就是說(shuō)，初級(jí)信號(hào)在形式上的概況，即用于P位置和N位置的電壓帶彼此密集靠 近地排列。由此，耳又代至今的四個(gè)信號(hào)，現(xiàn)在只還需要4吏兩個(gè)信號(hào) 與P模和N模進(jìn)行比較。根據(jù)本發(fā)明的傳感器裝置以有利的方式通過(guò)電壓限制的和/或 電壓可調(diào)節(jié)的電^各部分連^妄至變速器的致動(dòng)器的供應(yīng)電壓上。因 此，本來(lái)存在的并且導(dǎo)入到變速器中的供應(yīng)電壓可以通過(guò)齊納二極 管、變阻器、電壓調(diào)節(jié)器、分壓器或者類似的設(shè)備同時(shí)用于供應(yīng)霍 爾元件。與之相反，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)于霍爾傳感器的供應(yīng)電壓需要 單獨(dú)的線路。用于將測(cè)量信號(hào)傳輸?shù)皆u(píng)估電子設(shè)備的相應(yīng)的輸出端 被耐短路和接錯(cuò)極保護(hù)地構(gòu)造。在此，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)致動(dòng)器通常也 已經(jīng)處于傳感器載體的內(nèi)部，其中，已經(jīng)在變速器中為致動(dòng)器配備 了正的、未調(diào)整過(guò)的供應(yīng)電壓，該供應(yīng)電壓通常明顯;也處于傳感器 供應(yīng)電壓級(jí)之上。根據(jù)本發(fā)明的該實(shí)施例，根據(jù)集成措施可以放棄 傳感器供應(yīng)的耐短^各或者接4晉極保護(hù)。此外，可以放棄在現(xiàn)有4支術(shù)中對(duì)于傳感器供應(yīng)所必需的附加的 緩沖。此外，從電路技術(shù)的角度來(lái)看，在作為能量源的評(píng)估電子設(shè) 備和具有霍爾元件的傳感器載體之間僅僅沒(méi)有較大的距離。由此可 以節(jié)省電容器。通過(guò)在此通過(guò)電阻網(wǎng)^各成對(duì)地將多個(gè)初級(jí)信號(hào)結(jié)合成位置傳 感器的霍爾元件的輸出信號(hào)來(lái)減少在位置傳感器上的連接引線的 數(shù)量。此外，提高了接口連接的可靠性，這是因?yàn)樵诳傮w上省去接 口 。在之前描述的信號(hào)準(zhǔn)備之后將傳感器輸出信號(hào)傳輸至位于變速 器外的評(píng)估電子設(shè)備時(shí)，現(xiàn)在可以使用具有較少的極數(shù)量的插塞連接器。由此，除了提高這樣的電連接的可靠性之外還可以降低電位 費(fèi)用。此外，在使用傳感器內(nèi)部的電壓限制時(shí)，位置傳感器的輸入電 壓升高。同時(shí)，降低了用于傳感器電壓供應(yīng)的電路消耗，其中，在 接口或者插頭的區(qū)域中還附加地省去了一個(gè)連接或者電極。


接下來(lái)，基于附圖參考實(shí)施例來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的其他4爭(zhēng)4i和4尤點(diǎn)。圖中示出圖l是具有霍爾元件和連接的評(píng)估電子設(shè)備的位置傳感器的電 ^各的示意圖，以及圖2是在靜態(tài)地、模擬地傳輸信號(hào)時(shí)所使用的電壓帶的結(jié)構(gòu)的 圖表。
具體實(shí)施方式
圖1示出了電路l的示意圖，該電路由具有評(píng)估電子設(shè)備3的 位置傳感器2構(gòu)成，該評(píng)估電子設(shè)備通過(guò)接口 4連接。此外，接口 4形成位置傳感器2與致動(dòng)器供應(yīng)電壓Vdd以及與用于接地GND 的^>共參考電位的電連接。在本實(shí)施例中，位置傳感器2包括霍爾元件H,、 H2、 Hn、 Hn+1。 這些霍爾元件Hp H2、 Hn、 Hw通過(guò)電壓限制的或者電壓可調(diào)節(jié)的 電路部分5連接至致動(dòng)器電壓供應(yīng)Vdd上，從而可以在接口 4的區(qū) 域中省去在已知的裝置中為此目的設(shè)置的附加的觸點(diǎn)。可移動(dòng)的滑塊6與一排霍爾元件Hp H2、 Hn、 Hnw無(wú)接觸地通 過(guò)^t場(chǎng)保持接觸，其中滑塊6在移動(dòng)方向S上對(duì)應(yīng)于每個(gè)霍爾傳感 器i殳置有一個(gè)由位編碼的永;茲體8構(gòu)成的條帶7。在滑^1或滑塊6 上的由永磁體8構(gòu)成的條帶7根據(jù)格雷編碼相對(duì)于各自相鄰的條帶 7構(gòu)造和設(shè)置。由此實(shí)現(xiàn)了，即滑塊6的每個(gè)位置變化都通過(guò)霍爾 元件H^ H2、 Hn、 Hn+1由分別的位變化示出。在本實(shí)施例中，每個(gè)條帶7包括總共16個(gè)永磁體8，從而反映 出在現(xiàn)代自動(dòng)變速器中出現(xiàn)的狀況。視在所屬的霍爾元件H!、 H2、 Hn、 Hnw的上方的滑塊6上的條帶7的切換狀態(tài)或者位置而定，通 過(guò)》茲場(chǎng)在各個(gè)霍爾元件中生成確定的輸出信號(hào)。為了將相應(yīng)的初級(jí)的輸出信號(hào)相加分別形成一個(gè)次級(jí)信號(hào)，每 兩個(gè)霍爾元件的信號(hào)輸出端被結(jié)合，其中，霍爾元件被分別彼此直 接相鄰地設(shè)置。成對(duì)的霍爾元件H!、 H2的輸出信號(hào)被以相應(yīng)的方 式結(jié)合成次級(jí)信號(hào)A1，成對(duì)的霍爾元件Hn、 H^的輸出信號(hào)被結(jié)合成次級(jí)信號(hào)A2。為此，接著霍爾元件對(duì)Hi、 H2和Hn、 Hw分別設(shè)置有電阻網(wǎng)絡(luò)9、 10以對(duì)獲得的次級(jí)信號(hào)Al、 A2進(jìn)行二進(jìn)制編 碼，所述電阻網(wǎng)絡(luò)分別由兩個(gè)串連的電阻RSi和一個(gè)并聯(lián)連接的電 阻RPDi的隨后用于。次級(jí)信號(hào)A1、 A2隨后通過(guò)接口 4傳輸給評(píng)估電子設(shè)備。該評(píng) 估電子設(shè)備3具有用于每個(gè)輸入的次級(jí)信號(hào)Al、 A2的信號(hào)處理裝 置SP1、 SP2，這些信號(hào)處理裝置通過(guò)RC網(wǎng)絡(luò)連接至參考電壓Vref。 然后，在信號(hào)處理裝置SP1、 SP2的輸出端產(chǎn)生二進(jìn)制結(jié)果值。圖 2的表格示出了應(yīng)用的電壓帶的結(jié)構(gòu)。此外，在評(píng)估電子設(shè)備3中的次級(jí)信號(hào)Al、 A2附加并4亍地在 解碼單元DEC中進(jìn)行處理，其結(jié)果是不依賴于處理器的啟動(dòng)釋》文。當(dāng)評(píng)估電子設(shè)備3通過(guò)選擇區(qū)域傳感器識(shí)別出N或P位置時(shí)，產(chǎn)生 啟動(dòng)4幾動(dòng)車(chē)發(fā)動(dòng)才幾的釋》文。下標(biāo)n在圖1中示出，即該裝置可以分別以偶數(shù)倍地增加。成 對(duì)的結(jié)合導(dǎo)致二進(jìn)制的結(jié)果，然而例如可以4艮據(jù)三態(tài)邏輯或者三個(gè) 狀態(tài)的邏輯來(lái)處理三個(gè)霍爾元件的結(jié)合。
權(quán)利要求
1.一種用于運(yùn)行位置傳感器、尤其是機(jī)動(dòng)車(chē)的自動(dòng)變速器中的選擇區(qū)域傳感器的方法，在所述方法中，滑塊無(wú)接觸地移動(dòng)越過(guò)一排霍爾元件，其中，所述滑塊在移動(dòng)方向上對(duì)應(yīng)于每個(gè)霍爾元件載有一個(gè)由位編碼的永磁體構(gòu)成的條帶，并且基于每個(gè)霍爾元件的測(cè)量信號(hào)通過(guò)評(píng)估電子設(shè)備推導(dǎo)出所述滑塊的當(dāng)前位置，其特征在于，每?jī)蓚€(gè)所述霍爾元件(H1、H2、Hn、Hn+1)的輸出信號(hào)作為初級(jí)信號(hào)被結(jié)合成次級(jí)信號(hào)(A1、A2)并且接下來(lái)被評(píng)估。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，四個(gè)電壓帶表現(xiàn)出 兩個(gè)電游4支術(shù)結(jié)合的霍爾元件(H!、 H2、 Hn、 Hn+1)的四種可 能的二位切4奐狀態(tài)，其中，該四個(gè)電壓帶通過(guò)三個(gè)中間電壓帶 或者未邏輯定義的區(qū)域;波此隔開(kāi)。
3. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，由永磁 體(8)構(gòu)成的條帶(7)根據(jù)格雷編碼與相鄰的條帶(7)相 對(duì)的設(shè)置在所述滑塊(6)上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，由永磁體(8)構(gòu) 成的條帶(7)與相鄰的條帶(7 )相對(duì)地這樣地設(shè)置在所述滑 塊(6)上，即每個(gè)位置變化通過(guò)同樣的兩個(gè)位變化示出。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)電 阻網(wǎng)絡(luò)(9、 10)進(jìn)4亍對(duì)所獲得的次級(jí)信號(hào)的二進(jìn)制編碼。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，傳感器 裝置通過(guò)電壓限制的和/或電壓可調(diào)節(jié)的電路部分(5 )從變速 器的致動(dòng)器的供應(yīng)電壓電路中供應(yīng)電能。
7. —種位置傳感器、尤其是在機(jī)動(dòng)車(chē)的自動(dòng)變速器中的選擇區(qū)域 傳感器，在所述傳感器中，可移動(dòng)的滑塊無(wú)接觸地與一排霍爾 元件保持磁性接通，其中，所述滑塊在移動(dòng)方向上對(duì)應(yīng)于每個(gè) 霍爾傳感器配備有一個(gè)由位編碼的永》茲體構(gòu)成的條帶，評(píng)估電 子設(shè)備與所述霍爾元件連接以傳輸每個(gè)霍爾元件的測(cè)量信號(hào)， 其中，所述評(píng)估電子設(shè)備被構(gòu)造成用于基于每個(gè)霍爾元件的測(cè) 量信號(hào)來(lái)確定所述滑塊的當(dāng)前位置，其特征在于，上述裝置萍皮 構(gòu)造成這樣來(lái)實(shí)施根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，即 每?jī)蓚€(gè)霍爾傳感器(H,、 H2、 Hn、 Hn+1)的信號(hào)輸出端被結(jié)合 而使輸出信號(hào)相加。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于，該兩個(gè)霍爾元件(Hp H2、 Hn、 Hn+1 )彼此直接相鄰地設(shè)置。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，在次級(jí) 信號(hào)中電壓帶^皮構(gòu)造成新的，其方式是四個(gè)電壓帶表現(xiàn)出兩 個(gè)4皮此連4妄的霍爾元件(Hp H2、 Hn、 Hn+1)的四種可能的二 位切換狀態(tài)，其中，該四個(gè)電壓帶通過(guò)三個(gè)中間電壓帶或者未 邏輯定義的區(qū)域彼此隔開(kāi)，并且用于相應(yīng)的短^各狀態(tài)的兩個(gè)電 壓帶^[立于該電壓級(jí)的上端和下端。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，由永磁 體(8)構(gòu)成的條帶(7)根據(jù)格雷編碼與相鄰的條帶(7)相 對(duì)的構(gòu)造和i殳置在所述滑塊(6)上。
11. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，相鄰所述霍爾元件(Hp H2、 Hn、 Hn+1)設(shè)置有用于對(duì)所獲得的次級(jí) 信號(hào)(Al、 A2)進(jìn)行二進(jìn)制編碼的電阻網(wǎng)絡(luò)(9、 10)。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，傳感器 裝置通過(guò)電壓限制的和/或電壓可調(diào)節(jié)的電路部分(5 )連接到 變速器的致動(dòng)器的供應(yīng)電壓上，尤其通過(guò)齊納二極管、變阻器、 電壓調(diào)節(jié)器或者分壓器。
13. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述位 置傳感器(2)通過(guò)接口 (4)與評(píng)估電子設(shè)備(3)電連接， 所述接口僅具有兩個(gè)觸點(diǎn)來(lái)傳輸次級(jí)信號(hào)(Al、 A2)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種位置傳感器和一種用于運(yùn)行位置傳感器的方法。為了在位置傳感器、尤其是機(jī)動(dòng)車(chē)的自動(dòng)變速器中的選擇區(qū)域傳感器中改善位置傳感器與相應(yīng)的評(píng)估電子設(shè)備之間的連接提出這樣一種傳感器裝置，即可移動(dòng)的滑塊無(wú)接觸地與一排霍爾元件保持磁性接通，其中，所述滑塊在移動(dòng)方向上對(duì)應(yīng)于每個(gè)霍爾傳感器配備有一個(gè)由位編碼的永磁體構(gòu)成的條帶，評(píng)估電子設(shè)備與所述霍爾元件連接以傳輸每個(gè)霍爾元件的測(cè)量信號(hào)，其中，所述評(píng)估電子設(shè)備被構(gòu)造用于基于每個(gè)霍爾元件的測(cè)量信號(hào)來(lái)確定所述滑塊的當(dāng)前位置，其中，每?jī)蓚€(gè)霍爾傳感器的信號(hào)輸出端被結(jié)合以使輸出信號(hào)相加。
文檔編號(hào)G01D5/14GK101268335SQ200680032002
公開(kāi)日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2006年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月31日
發(fā)明者于爾根·貝特克, 卡斯滕·阿維齊奧 申請(qǐng)人:威迪歐汽車(chē)電子股份公司