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CN101176002B - 用于固有安全的车轮转速检测的系统 - Google Patents

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CN101176002B CN2006800170858A CN200680017085A CN101176002B CN 101176002 B CN101176002 B CN 101176002B CN 2006800170858 A CN2006800170858 A CN 2006800170858A CN 200680017085 A CN200680017085 A CN 200680017085A CN 101176002 B CN101176002 B CN 101176002B
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Abstract

本发明涉及一种尤其用于汽车领域的使用传感器(1，6)特别是主动传感器(1)来检测车轮或其它旋转体转速的系统，该传感器通过磁场与编码器(23)耦合并且其自身与旋状体一起旋转。在已知的系统中，如果传感器装置(S1、S2)和编码器(23)之间的间隙变得太小，那么就会发生触发并因而使测得的车轮转速加倍。这会导致在汽车安全性装置中出现问题，这些安全性装置为了其有序的工作方式而需要正确的转速数据。为了提高已知系统的装配位置的公差，提出使用两个单独的配备有不同灵敏度的传感器装置(S1，S2)的信号电路(S1，f1；S2，f2)。其中，信号电路(S1，f1；S2，f2)这样设计，即，使一个具有最大灵敏度的信号电路(S1，f1)始终存在，从而在未受干扰的正常情况下在气隙最大的同时达到编码器磁道的最小的偏差，而同时始终存在观测信号电路(S2，f2)，其灵敏度这样设计，使得在所有磁场条件下能可靠地防止发生触发。

Description

用于固有安全的车轮转速检测的系统
技术领域
本发明涉及一种用于通过传感器检测车轮或其它旋转体的转速的方法，其中所述传感器通过磁场与编码器耦合，而所述编码器本身与所述车轮或其它旋转体一起旋转；涉及一种用于通过传感器检测车轮或其它旋转体的转速的系统，其中所述传感器通过磁场与编码器耦合，而所述编码器本身与车轮或其它旋转体一起旋转；以及涉及一种用于避免或抑制对由磁体编码器的运动调制的磁场干扰分量的测量的传感器模块，该传感器模块由至少一个第一磁场传感器元件和至少一个第二磁场传感器元件以及至少一个偏置磁体组成。
背景技术
用于汽车领域的主动传感器已多次为人所知。主动传感器有2线设计和3线设计。本发明的说明书以通常用于制动系统中的2线设计为例。然而，在本发明的意义上，该基本思想也可使用于例如在发动机和/或变速器应用中很普及的3线设计。
这些现有技术在图1中示意示出。在图1a中，传感器1和ECU(ABS控制器的电控单元，或通用的电控单元)2通过2线回路3、4彼此导电相连。为了传感器的运行，运行电压VB是必要的，该电压由ECU提供给接线柱K1、K2。信号电流Is通过传感器流回到ECU，其电流强度随着由编码器5产生并在ECU中解码的转速信息的节拍而变化。在图1b中，传感器6和ECU7通过3线回路8、9、10彼此导电相连。这里，为了传感器的运行，运行电压VB也是必要的，该电压由ECU提供给接线柱K1’K2’。传感器通过接线柱K3提供给ECU一包含传感器信息的信号电压Vs。
图2示出具有2线接口的主动轮速传感器的两个典型变型的内部系统结构。图2a示意示出不带附加功能的用于单向转速检测的传感器。轮速传感器1包括一传感器模块，该传感器模块包括与一电子信号处理级SC连接的磁阻传感器元件S。该传感器元件通过磁场H与编码器E耦合。以车轮转速旋转的编码器以增量模式调制包含车轮转速信息的气隙磁场H。传感器元件S和信号处理级SC从该气隙磁场的调制中产生一用于控制调节器级M的信号电压，该调节器级M又控制电源11，使得编码器的增量模式被示为外加的(eingepraegt)信号电流Is1。图2b示意示出用于双向检测车轮转速和/或传递附加的(诊断)参数的传感器。与前面不同，这里信号处理级分在两个电路WS和ZI中。WS级用于处理来自编码器信号的车轮转速信息，而ZI用于单独处理来自传感器/编码器接口的附加信息。这样的信息可以是例如旋转方向和气隙尺寸。在信号级SL中，由WS和ZI处理过的信号被合成为一用于控制调节器级M的信号，该调节器级M又控制电源11，使得控制信号中所包含的车轮转速信息和附加信息的协议被示为外加的信号电流Is2。按照现有技术，现在使用3电平协议(3-Pegel-Protokoll)或PWM(脉宽调制)协议。
一方面，铁磁体齿轮或者多孔板可以用作编码器，它们与永久磁铁联合产生可变的磁场气隙；另一方面，也可以使用永久磁化的南北极区域，该区域以交替的顺序嵌入例如轮轴轴承密封内。必要的辅助磁铁作为传感器模块的机械组成部分内置在传感器中。本发明的说明在下文限制于实质性的技术应用，即磁阻传感器与永久磁化的编码器的组合；然而，对于专家/专业人员来说，可以将本发明的原理直接应用在与铁磁体编码器的组合中，这同样在本发明的范围内。
图3示出文中使用的用于解释与本发明所追求的改进相关的磁阻传感器元件的具体物理环境的参考方向和特征曲线。图3a示出图2a中的在车轮转动运行时几何上对齐于永久磁化的编码器磁道13的特殊的磁阻传感器模块12。编码器磁道平坦地位于XY平面内并且相对于传感器元件在Y方向上运动。传感器模块的部件14包括由四个磁阻式坡莫合金-(巴伯电极(Barberpole))-阻抗17构成的电桥电路16，如图3b所示。阻抗层平面与编码器的平面一样平行于XY平面延伸。图3c示出信号电压Vss与气隙磁场强度Hy，Hx1和Hy，Hx2的关系的工作特征曲线。这里，Hy是在编码器磁道运行方向上的磁场分量，而Hx是在横向于Hy方向上的编码器的磁场分量。这里，Hx1和Hx2表示在x方向上指向相反的磁场分量。图3c表明，变换编码器磁化分量Hx1、Hx2会导致特征曲线18、19镜像对称。与变换的Hx磁场分量的下缀相联系的特征曲线的变换跳跃式发生，并被称作“触发/翻转”。触发会导致非期望的编码信号失真(加倍)并干扰车轮转速检测。在现在的实践中，这样避免触发，即，一沿X方向极化的所谓的偏置磁体15产生一所谓的辅助磁场(Stützfeld)，该辅助磁场大于磁场分量Hx1、Hx2并因此固定两个特征曲线中的一个，例如18。
图4用于解释在X方向上出现编码器磁场分量的原因。图4a示出一编码器在XZ平面内的视图，该编码器具有从磁道21出发到由金属板22制成的铁磁接地(Eisenrückschluβ)的磁场20。编码器磁道的场线在宽阔的中间区域内平行于Z方向发出，而在边缘区域，发出方向附加向X方向倾斜。这些Hx分量具有非均匀的特征，对于转速测量来说是不符合期望的。当传感器模块12相对于中线仅仅偏置很小时，如图4a所示，没有值得提及的Hx分量起作用，使得偏置磁体15的场强始终占主导地位并且特征曲线18被稳定地施加。
在图4b的编码器中，传感器以相对于中间位置相同的偏置距离到达一已经包括明显的Hx分量的磁场线区域，使得特征曲线的稳定性受到了危害。当编码器仅具有窄的读入磁道和/或具有强的磁化强度和/或传感器模块定位在离读入磁道的中间向外较远处和/或传感器模块定位在离编码器表面很近处时，该危害是很严重的。因此，其中一个参数或其中多个参数的组合的强烈影响可能出现有危害的情况，在该情况下会发生上述的触发。
发明内容
本发明的目的是，抵消或防止上述触发的发生或提出一种通用的技术，该技术可以这样提高传感器模块的固有安全性，即使得不希望的触发被防止，例如被抑制或者被自动识别出，并且传感器模块向ECU传送信号报告这一状态。
按照本发明，这一目的通过一种用于通过传感器检测车轮或其它旋转体的转速的方法来实现，其中所述传感器通过磁场与编码器耦合，而所述编码器本身与所述车轮或其它旋转体一起旋转，其特征在于，所述传感器包括两个单独的、具有至少一个自己的传感器元件、并优选地具有自己的信号处理级的信号电路，对这两个信号电路的信号进行相互比较，并根据比较结果将两个信号电路中的一个与设置在下游的电控单元连接起来。
优选地，两个信号电路中的第一信号电路具有与两个信号电路中的第二信号电路不同的灵敏度。
所述目的还通过一种用于通过传感器检测车轮或其它旋转体的转速的系统来实现，其中所述传感器通过磁场与编码器耦合，而所述编码器本身与车轮或其它旋转体一起旋转，其特征在于，所述传感器包括两个单独的、具有至少一个自己的传感器元件的信号电路，这两个信号电路的输出信号在比较仪中进行相互比较，并根据比较仪的比较结果将两个信号电路中的第一信号电路或第二信号电路与设置在下游的电控单元相连接。
优选地，第一信号电路具有比第二信号电路大某一确定值的灵敏度，并且第一信号电路这样设计和/或设置，使得触发未被排除，而第二信号电路这样设计和/或设置，使得触发被排除。
优选地，第一和第二信号电路这样设计和/或设置，使得当达到某一气隙长度时，第一信号电路不再受到触发的危险，在该气隙长度第二信号电路的信号可以被识别出高于噪声。
优选地，两个信号电路的输出信号描述编码器以及因此描述车轮或其它旋转体的转速；当比较仪中两个信号电路的输出信号相等时，第一信号电路与设置在下游的电控单元相连接；而当两个信号电路的输出信号不相等时，第二信号电路与设置在下游的电子控制单元相连接。
优选地，当两个信号电路的输出信号相等时，通过传感器可输出一做出冗余报告和/或描述传感器的高固有安全性的信息；当两个信号电路的输出信号不相等时，通过传感器可输出一做出第一信号电路故障状态的诊断报告的信息。
优选地，当第二信号电路与电控单元连接时，电控单元可获得紧急运行的车轮或其它旋转体的转速信息。
优选地，两个信号电路的传感器元件几乎具有相等的灵敏度，并且在相对于编码器的XY平面的Z方向上相互在空间上偏置，其中，编码器的由其半径定义的编码表面基本上平行于XY平面地设置。
优选地，第一信号电路的传感器元件具有比第二信号电路的传感器元件高的灵敏度，并且这两个传感器元件基本上设置在与编码器的XY平面平行的平面内，其中，编码器的由其半径定义的编码表面基本上平行于XY平面地设置。
优选地，第一信号电路的传感器元件具有比第二信号电路的传感器元件高的灵敏度，并且这两个传感器元件在相对于编码器的XY平面的Z方向上相互在空间上偏置，其中，编码器的由其半径定义的编码表面基本上平行于XY平面地设置。
优选地，属于第一信号电路的传感器元件配设有磁阻式全桥，而属于第二信号电路的传感器元件配设有磁阻式半桥。
优选地，两个信号电路的传感器元件上下分层叠放或者并排放置地设置在一共同的硅芯片上，并且该硅芯片配设有ASIC，在该硅芯片中至少内置有用于属于信号电路的电路的基础部件。
优选地，与引线框架相连接的偏置磁性层和具有ASIC的硅芯片上下分层叠放。
所述目的还通过一种用于避免或抑制对由磁体编码器的运动调制的磁场干扰分量的测量的传感器模块来实现，该传感器模块由至少一个第一磁场传感器元件和至少一个第二磁场传感器元件以及至少一个偏置磁体组成，其特征在于，参照笛卡尔坐标系，磁体编码器的由其半径定义的编码表面基本上平行于x-y平面地设置，偏置磁体的磁化方向和第一及第二磁场传感器元件各自的传感器表面排列成基本上平行于磁体编码器的编码表面并因此平行于x轴，并且第一磁场传感器元件和第二磁场传感器元件设置成在z方向上到磁体编码器的距离不同；磁场传感器元件和偏置磁体相互间以及相对于磁体编码器这样设置，即，使第一磁场传感器元件在z方向上以一高于至少一个第二磁场传感器元件的电平检测经过磁体编码器调制的磁场分量，并且第二磁场传感器元件以至少一个确定的电平检测由偏置磁体调制的x方向上的磁场分量，该电平比检测经过磁体编码器调制的x方向上的磁场分量的电平更强。
优选地，所述的至少一个第一磁场传感器元件和至少一个第二磁场传感器元件具有不同的灵敏度。
本发明的基本思想是，使用两个各具有至少一个传感器的信号电路，其中这两个信号电路在测量由运动的磁体编码器调制的磁场方面在测量技术上具有不同的设计。
根据本发明的系统的原理基本上在于，有规律地(当两个输出信号相等时)通过电控单元对其中一个信号电路的输出信号进行分析，而当两个信号电路的输出信号不相等时对另一个信号电路的输出信号进行分析。对于这两个例如能表示被监控的车轮转速的输出信号相等的情况，通过按照本发明的系统，关于正确测得转速的安全性得到提高。合适的是，当输出信号不相等时将信号电路与控制单元连接，以更大可能性地提供正确信息。
偏置磁体不仅是指永久磁铁，也指电磁铁，该偏置磁铁用于产生确定的偏置磁场强度。
磁场传感器元件是指可以测量磁场并且将确定的大小的该磁场转换成一合适的测量值并输出的传感器元件，也尤其是磁电转换器元件，例如GMR传感器元件或霍尔电桥。
在本申请框架内公开并要求保护的方向和距离的技术规格可理解为基于这一前提，即这些技术规格也覆盖具有确定公差的实施例或这些技术规格基本上适用的实施例。
传感器模块是指至少具有一个传感器元件的模块，但不必是用于信号分析的电子电路也不必是用于数字式数据处理的电子电路。但是有可能并安排，在传感器模块中不仅内置一用于信号分析的电子电路而且可选择地内置一用于数字式数据处理的电子电路。传感器模块可以是本发明所提出的系统的部件。
第一信号电路优选地具有比第二信号电路高的灵敏度。因此，虽然一方面第一信号电路对弱的信号有反应，但是另一方面轻微的干扰信号也更容易使结果失真。在这种情况下，切换到较不易受干扰的第二信号电路。实践中，通过这种组合，可显著提高所述系统在装配位置方面的公差。如果例如第一信号电路的传感器元件与编码器之间的距离非常小，那么并不能排除第一信号电路的错误信息。但是，在这种小距离情况下，第二信号电路却能以大的可能性输出正确的信息。
合适的是，通过切换到第二信号电路可立即更正由第一信号电路上的触发引起的错误的车轮转速信息。
为了得到特别大的所述系统的装配位置的公差，推荐将第一和第二信号电路这样设计和/或设置，使得当达到某一气隙长度时，第一信号电路不再受到触发的危险，在该气隙长度第二信号电路的信号可以被识别出高于噪声。由此确保给出一装配位置，在该装配位置所述系统冗余地并因此以高的安全性工作。如果气隙进一步减小，则两个信号电路的灵敏度增加。这虽然最终会导致第一信号电路的触发，但同时也会提高第二信号电路的灵敏度，使其以大的可能性给出正确的转速。
优选地，两个信号电路的传感器元件设置在一个共同的壳体内并且优选具有一个共同的偏置磁体。
本发明提出了一种用于避免或抑制对由磁体编码器的运动调制的磁场干扰分量的测量的传感器模块。该传感器模块由至少一个第一和第二磁场传感器元件以及至少一个偏置磁体组成；其中，参照笛卡尔坐标系，磁体编码器的由其半径定义的编码表面基本上平行于x-y平面地设置，偏置磁体的磁化方向和磁场传感器元件各自的传感器表面排列成基本上平行于磁体编码器的编码表面并因此平行于x轴，并且第一磁场传感器元件和第二磁场传感器元件设置成在z方向上到磁体编码器的距离不同。
传感器模块的这些——具体地，两个——磁场传感器优选地具有不同的灵敏度。
合适的是，传感器模块的磁场传感器元件和偏置磁体相互间而且相对于磁体编码器这样设置，即，使第一磁场传感器元件以比至少另一个磁场传感器元件更高的电平检测由磁体编码器调制的z方向上的磁场分量，并且第二磁场传感器元件以至少一个确定的电平检测由偏置磁体调制的x方向上的磁场分量，该电平比经过磁体编码器调制的x方向上的磁场分量更强。
根据本发明的系统的应用领域并不局限于旋转的车轮，而是也可以类似地十分有效地应用于线性运动的情况。然而，特别有利的是应用于对应于具有如下特征的发明：两个信号电路的输出信号描述编码器以及因此描述车轮或其它旋转体的转速；当比较仪中两个信号电路的输出信号相等时，第一信号电路与设置在下游的电控单元相连接；而当两个信号电路的输出信号不相等时，第二信号电路与设置在下游的电子控制单元相连接。
优选地，通过该系统输出描述所述系统状态的信号，并且由此在分析由该系统给出的信息时可以考虑该系统的状态。
其它优选的实施形式参见从属权利要求和借助于示意图对实施例进行的以下说明。
所提出的系统优选地用于这样的固有安全的(eigensicher)车轮转速检测，该固有安全的车轮转速检测利用具有传感器元件的所谓主动传感器基于特别是各向异性的磁阻效应来进行。本发明可以用在设备制造和机械制造的所有领域中，尤其是汽车领域，这里又主要是电子控制的制动系统领域。其中，可以分别地使用提出的方法和本发明的系统，也可以单独或相互组合地使用本发明的传感器模块。
附图说明
下列附图用于解释现有技术、采用的参考方向和具有不同实施形式的本发明。附图中：
图1示出两个轮速检测系统的结构原理；
图2是典型的传感器模块的结构示意图；
图3是本说明书所依据的参考方向和特征曲线；
图4示出磁性感应器的磁场线示意图；
图5是根据本发明的系统的结构原理框图；
图6示出在已知的车轮转速检测系统中使用的信号协议；
图7示出传感器元件在空间上分开的原理；
图8示出空间上分开的信号电路的第一个实施例；
图9示出空间上分开的信号电路的第二个实施例；
图10示出通过不同的固有各向异性而分开的原理；
图11示出影响固有各向异性的参数；
图12示出在本发明中可应用的灵敏的电桥结构的示意图；
图13示出在本发明中可应用的电桥结构的几何变型。
具体实施方式
图5示出一示例性的系统，该系统由编码器23和与ECU25连接的固有安全的传感器24构成。传感器24包括两个磁阻传感器元件S1和S2，这两个传感器元件通过适当的结构措施——通常情况下通过两个具有不同的气隙磁场强度H1和H2的磁场气隙——与编码器磁耦合，其中本发明考虑到了H1＝H2的特殊情况并且也用作实施例进行介绍。来自每个传感器元件的车轮转速信号分别通过附属的信号处理级26、27进行处理。对于文中作为重叠的例子示出的按照图2b所示类型的车轮转速传感器，从传感器元件S1中输出一附加信息ZI1，该附加信息在其功能方面相当于在图2b中所述的以ZI表示的信息。处理级26、27的信号频率在频率比较仪级28中进行一致性比较。比较仪级28产生关于信号频率一致或不一致的状态位作为结果协议。同时，比较仪级28控制一电子换向开关29，该换向开关可二选一地将来自S1、26或者来自S2、27的信号电路与信号逻辑电路30连接起来，而附加信息ZI1、ZI2的信号电路始终与该信号逻辑电路30连接在一起。由此信号逻辑电路产生一信号协议，该信号协议通过调制器M和电源11构造成一信号电流模式并传输至ECU25。
因此，始终存在一个具有最大灵敏度的信号电路，使得在未被干扰的正常情况下在气隙最大的同时达到编码器磁道的最小偏差，而同时始终存在一个观测信号电路，其灵敏度这样设计，使得在所有的磁场条件下能可靠地防止触发。这里，提出下面的设计准则：
用于设计较灵敏电路的传感器灵敏度的一个示例性条件这样给出，即，当达到某一气隙长度——在该气隙长度，具有(例如，6dB)安全性的非灵敏电路的信号可以被识别出高于噪声——时，具有(例如，6dB)安全性的较灵敏电路不允许受到触发的危险。
将要说明的示例性实施变型及其组合的技术原理能够进行广泛的多样化设计。
推荐下面的信号分析变型，以提高车轮转速传感器针对触发的固有安全性：
情况1：
频率(灵敏电路)等于频率(观测电路)
Figure GA20179030200680017085801D00101
冗余度报告
Figure GA20179030200680017085801D00102
高的固有安全性
Figure GA20179030200680017085801D00103
仅使用灵敏电路
情况2：
频率(灵敏电路)不等于频率(观测电路)
Figure GA20179030200680017085801D00104
关于触发状态的诊断报告可在信号协议中证实
Figure GA20179030200680017085801D00105
仅使用观测电路
Figure GA20179030200680017085801D00106
可获得为紧急运行保留的车轮转速信息
图6示出现在常用的信号协议和将关于触发的诊断信息传递到ECU的可能性。
图6a示出为单向车轮转速检测建立的用作标准的2电平协议。这里，将通过一常数静态电平相对于ECU的触发状态示为例子。
图6b示出一汽车工业同样使用的3电平协议。其中，转速信息通过电平Ih来识别，而不同的附加信息，如旋转方向、气隙尺寸在电平范围Im和Il内在一系列位中顺序编码。存在有利的可能性，即这些位中的一位用于触发状态的编码。与已经存在的气隙诊断相联系使得可控制实质改善的安装安全性。
图6c示出汽车工业同样使用的PWM协议。这里，触发状态可以通过一确定的相对于ECU的脉宽比例来证实。
为了实现灵敏信号电路和观测信号电路的特性，提出了两个技术方案，这两个方案既可以二选一地也可以相互组合地使用。第一个二选一的方案基于在相对于编码器的XY平面的Z方向上使用两个相互空间偏置的相同灵敏度的传感器结构(例如电桥)。第二个二选一的方案基于在一平行于编码器的XY平面的平面内使用两个不同灵敏度的传感器结构。第三个方案是在相对于编码器的XY平面的Z方向上相互空间偏置的两个不同灵敏度的传感器结构的组合。从这些方案中可产生传感器模块的不同的实施形式。
图7示出一示例性的传感器模块的方案，在该方案中，两个在Z方向上相互偏置的传感器结构——主要是电桥结构——相对于相同的参考磁场强度可以具有既可相同也可不同的按照本发明的传感器灵敏度。两个具有灵敏的电桥结构或磁场传感器元件34、35的硅载体32、33设置在由塑料材料制成的壳体31内。在Z方向上的空间偏置通过这两个芯片的“背对背的布置”来产生。由于两个传感层在Z方向上的空间偏置，一单独的沿X方向极化的偏置磁体36相对于编码器37的磁场分量以不同的磁场强度偏压两个传感层，其中编码器37具有磁性层21和铁磁接地22。传感器的读入磁道相对于编码器的中线磁道在X方向上偏置，使得Hx干扰分量38逆向作用在可能导致触发的偏置磁场上。本发明中，该示例性传感器模块使用以下的技术逆流/反转(Gegenlaeufigkeit)，使得不仅实现所要求的最大灵敏的电路而且同时实现最大的抵制触发的观测电路：传感器结构35到偏置磁体的距离L3相对较大，而到编码器表面的距离L4相对较小，也就是说，当偏置分量Hx相对较弱时编码器的相对较强的磁场分量Hy起作用。因此，结构/磁场传感器元件35如所要求的那样高度灵敏。对于传感器结构/磁场传感器元件34来说情况正好相反。到偏置磁体的距离L1相对较小，而到编码器表面的距离L2相对较大，也就是说，当偏置分量Hx相对较强时，编码器的不会引起触发的相对较弱的逆序干扰分量起作用。为了进一步与给定的传感器-编码器-气隙-接口相匹配，可以采用技术上有利的下列参数变量可能性的组合：
●选择硅载体层的厚度，以匹配磁场传感器元件34、35在Z方向上的相互间的距离
●通过选择在壳体31内的安装深度来选择硅载体层组件到编码器表面的距离
●匹配由偏置磁体产生的磁场强度
●通过选择位于偏置磁体与硅载体层组件中间的壳体层厚度来匹配偏置磁体到硅载体层组件的几何距离
●分别选择两个磁场传感器元件或磁阻式结构34、35中每个的各自的灵敏度
图8示出一个按照图7的方案的传感器模块的另一个示例性的实施形式的示意图。图8a是剖视图8b的三维视图。这里，偏置磁体39作为磁性层(例如，钐钴(SmCo)磁性层)施加在引线框架40上。引线框架引出端41和引线框架配对件42构成传感器模块的2线接头(必需的浇注壳体47未示出)。在磁性层上面设置一具有ASIC44的硅芯片43，该硅芯片用于根据图2调节信号直至产生信号流。在该ASIC上，彼此间以一定的侧向距离设置两个具有磁阻式电桥45、46的硅载体433、444，其中电桥46用倒装芯片技术、电桥45用粘接技术与ASIC导电连接。相对于编码器磁道48，电桥45用作灵敏电路的磁场传感器元件而电桥46用作观测电路的抗触发的磁场传感器元件。
图9示出传感器模块的另两种变型。两种变型的共同之处是引线框架40、偏置磁体39、具有ASIC44的硅芯片43的分层，如在图8中已知；其区别在于磁性层不是设置在引线框架上而是设置在硅芯片43的背面上。在图9a中，由两片相互“背对背”机械固定的硅芯片49、51构成的片堆通过磁场传感器元件52借助于倒装芯片技术与ASIC导电接触，而磁场传感器元件50通过粘接与ASIC相连接。按照图9a的整个系统具有传感器模块的功能元件。在按照图9b的一变型中，在具有相同功能的情况下，一单个的硅芯片53代替按照图9a的片堆49、51作为两个磁阻传感器元件54、55的载体。
图10示出在相同的XY平面内相互偏置的两个传感器结构——主要是电桥——的可选方案的实施例，这两个传感器结构相对于相同的参考磁场强度具有不同的传感器灵敏度。一具有灵敏电桥结构或磁场传感器元件58、59的硅载体57设置在由塑料材料制成的壳体56内。这两个电桥结构或传感器元件的空间偏置发生在平行于编码器37的XY平面的硅载体平面内。由于两个传感层在X和/或Y方向上的空间偏置，一单独的沿X方向极化的偏置磁体36相对于编码器37的磁场分量以不同的磁场强度Hx偏压两个传感层，其中编码器37具有磁性层21和铁磁接地22。传感器的读入磁道相对于磁体编码器的中线磁道在X方向上偏置，使得Hx干扰分量38逆向作用在可能会导致触发的偏置磁场上。本发明中，该示例性的实施形式使用了一种在图11中示出的技术可能性，即，在宽范围内改变磁阻式结构的固有各向异性，以同时实现所要求的最大灵敏电路和最大抗触发的观测电路。已知，由坡莫合金(作为最重要的磁阻材料)制成的条带状阻抗60的固有各向异性的值H0基本上取决于条带宽度与层厚度的比值，如H0的公式所给出的并因此可在宽广的界限内变化。灵敏电路要求具有低的固有各向异性的传感器，也就是说，具有相对薄的、宽的条带形状；相反，观测电路则要求具有高的固有各向异性的传感器，也就是说，具有相对厚的、窄的条带形状。与合适尺寸的偏置磁化相联系——该偏置磁化足够地支持抗触发的传感器结构的固有各向异性并同时不会太强烈地限制灵敏电路的灵敏度——使得本发明的目的可以以简单的方式示例性地实现。
图12示出两个信号电路的传感器元件的电路连接。在图12a中，灵敏电路获得具有与电位无关的信号电压Vs1的磁阻式全桥R1、R2、R3、R4，而抗触发的观测电路获得具有与(大地)电位有关的电压Vs2的磁阻式半桥R5、R6。在图12b中，两个电路包括具有附属的与电位无关的信号电压Vs4、Vs3的全桥A、B、C、D和A’、B’、C’、D’。为了线性化运作的特征曲线，将一个巴伯电极结构叠放在磁阻式条带状阻抗上，或者条带状阻抗本身在巴伯电极模式中进行几何校准，这时就可以放弃附加的上层结构。
图13示出按照图12b的磁阻式桥式阻抗的不同有利几何系统形式，其中，这些阻抗布置成平行于硅载体的XY芯片平面。图下面所示的箭头表示运动的编码器磁道相对于桥式阻抗的Y运动方向。在图13a中，观测电路的两个电桥支路在编码器磁道的运动方向上包围着设置在中央的灵敏电路的电桥。在图13b中，灵敏电路的两个电桥支路包围着设置在中央的观测电路的电桥。在图13c中，观测电路的两个电桥支路沿偏置磁场的方向包围着设置在中央的灵敏电路的电桥。在图13d中，灵敏电路的两个电桥支路在偏置磁场方向上包围着设置在中央的观测电路的电桥。在图13e中，观测电路的电桥元件中心地包围着设置在中央的灵敏电路的电桥元件，而在图13f中恰好相反。在图13g中，灵敏电路和观测电路的电桥支路在Y运动方向上相互交替排布。

Claims (16)

1.一种用于通过传感器检测车轮或其它旋转体的转速的方法，其中所述传感器通过磁场与编码器(5，13，23)耦合，而所述编码器本身与所述车轮或其它旋转体一起旋转，其特征在于，所述传感器(24)包括两个单独的、具有至少一个自己的传感器元件(S，S1，S2)的信号电路(S1，f1；S2，f2)，对这两个信号电路的信号进行相互比较，并根据比较结果将两个信号电路中的一个与设置在下游的电控单元(25)连接起来，其中这两个信号电路在测量由运动的磁体编码器调制的磁场方面在测量技术上具有不同的设计。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，两个信号电路中的第一信号电路(S1，f1)具有与两个信号电路中的第二信号电路(S2，f2)不同的灵敏度。
3.一种用于通过传感器(24)检测车轮或其它旋转体的转速的系统，其中所述传感器通过磁场(H1，H2)与编码器(23)耦合，而所述编码器本身与车轮或其它旋转体一起旋转，其特征在于，所述传感器(24)包括两个单独的、具有至少一个自己的传感器元件(S1，S2)的信号电路(S1，f1；S2，f2)，这两个信号电路的输出信号在比较仪(28)中进行相互比较，并根据比较仪(28)的比较结果将两个信号电路中的第一信号电路(S1，f1)或第二信号电路(S2，f2)与设置在下游的电控单元(25)相连接，其中这两个信号电路在测量由运动的磁体编码器调制的磁场方面在测量技术上具有不同的设计。
4.按照权利要求3所述的系统，其特征在于，第一信号电路(S1，f1)具有比第二信号电路(S2，f2)大某一确定值的灵敏度，并且第一信号电路(S1，f1)这样设计和/或设置，使得触发未被排除，而第二信号电路(S2，f2)这样设计和/或设置，使得触发被排除。
5.按照权利要求3或4所述的系统，其特征在于，第一和第二信号电路(S1，f1；S2，f2)这样设计和/或设置，使得当达到某一气隙长度时，第一信号电路(S1，f1)不再受到触发的危险，在该气隙长度第二信号电路(S2，f2)的信号可以被识别出高于噪声。
6.按照权利要求3所述的系统，其特征在于，两个信号电路(S1，f1；S2，f2)的输出信号描述编码器以及因此描述车轮或其它旋转体的转速；当比较仪中两个信号电路(S1，f1；S2，f2)的输出信号相等时，第一信号电路与设置在下游的电控单元(25)相连接；而当两个信号电路(S1，f1；S2，f2)的输出信号不相等时，第二信号电路(S2，f2)与设置在下游的电子控制单元(25)相连接。
7.按照权利要求6所述的系统，其特征在于，当两个信号电路(S1，f1；S2，f2)的输出信号相等时，通过传感器可输出一做出冗余报告和/或描述传感器的高固有安全性的信息；当两个信号电路(S1，f1；S2，f2)的输出信号不相等时，通过传感器可输出一做出第一信号电路故障状态的诊断报告的信息。
8.按照权利要求3所述的系统，其特征在于，当第二信号电路(S2，f2)与电控单元(25)连接时，电控单元可获得紧急运行的车轮或其它旋转体的转速信息。
9.按照权利要求3所述的系统，其特征在于，两个信号电路(S1，f1；S2，f2)的传感器元件几乎具有相等的灵敏度，并且在相对于编码器(23)的XY平面的Z方向上相互在空间上偏置，其中，编码器(23)的由其半径定义的编码表面基本上平行于XY平面地设置。
10.按照权利要求3所述的系统，其特征在于，第一信号电路(S1，f1)的传感器元件(S1)具有比第二信号电路(S2，f2)的传感器元件(S2)高的灵敏度，并且这两个传感器元件(S1，S2)基本上设置在与编码器(23)的XY平面平行的平面内，其中，编码器(23)的由其半径定义的编码表面基本上平行于XY平面地设置。
11.按照权利要求3所述的系统，其特征在于，第一信号电路(S1，f1)的传感器元件(S1)具有比第二信号电路(S2，f2)的传感器元件高的灵敏度，并且这两个传感器元件在相对于编码器的XY平面的Z方向上相互在空间上偏置，其中，编码器(23)的由其半径定义的编码表面基本上平行于XY平面地设置。
12.按照权利要求3所述的系统，其特征在于，属于第一信号电路(S1，f1)的传感器元件(S1)配设有磁阻式全桥，而属于第二信号电路(S2，f2)的传感器元件配设有磁阻式半桥。
13.按照权利要求3所述的系统，其特征在于，两个信号电路(S1，f1；S2，f2)的传感器元件上下分层叠放或者并排放置地设置在一共同的硅芯片(43)上，并且该硅芯片配设有ASIC，在该硅芯片中至少内置有用于属于所述两个信号电路(S1，f1；S2，f2)的电路的基础部件。
14.按照权利要求12所述的系统，其特征在于，与引线框架(40)相连接的偏置磁性层和具有ASIC的硅芯片(43)上下分层叠放。
15.一种用于避免或抑制对由磁体编码器(5，13，23，37)的运动调制的磁场干扰分量的测量的传感器模块，该传感器模块由至少一个第一磁场传感器元件(35，45，50，54)和至少一个第二磁场传感器元件(34，46，52，55)以及至少一个偏置磁体(36，39)组成，其特征在于，参照笛卡尔坐标系，磁体编码器(5，13，23，37)的由其半径定义的编码表面基本上平行于x-y平面地设置，所述至少一个偏置磁体的磁化方向和所述至少一个第一磁场传感器元件(35，45，50，54)及至少一个第二磁场传感器元件(34，46，52，55)各自的传感器表面排列成基本上平行于磁体编码器(5，13，23，37)的编码表面并因此平行于x轴，并且第一磁场传感器元件(35，45，50，54)和第二磁场传感器元件(34，46，52，55)设置成在z方向上到磁体编码器(5，13，23，37)的距离不同；所述至少一个第一磁场传感器元件(35，45，50，54)及至少一个第二磁场传感器元件(34，46，52，55)和至少一个偏置磁体(36，39)相互间以及相对于磁体编码器(5，13，23，37)这样设置，即，使第一磁场传感器元件(35，45，50，54)在z方向上以一高于至少一个第二磁场传感器元件(34，46，52，55)的电平检测经过磁体编码器(5，13，23，37)调制的磁场分量，并且第二磁场传感器元件(34，46，52，55)以至少一个确定的电平检测由所述至少一个偏置磁体(36，39)调制的x方向上的磁场分量，该电平比检测经过磁体编码器(5，13，23，37)调制的x方向上的磁场分量的电平更强。
16.按照权利要求15所述的传感器模块，其特征在于，所述的至少一个第一磁场传感器元件和至少一个第二磁场传感器元件(34，35，45，46，50，52，54，55，58，59)具有不同的灵敏度。
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