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DE102005052261A1 - Determining method e.g. for defect sensor elements of sensor arrangement, involves having four sensor elements which are switched into row as first and second group - Google Patents

Determining method e.g. for defect sensor elements of sensor arrangement, involves having four sensor elements which are switched into row as first and second group Download PDF

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DE102005052261A1
DE102005052261A1 DE200510052261 DE102005052261A DE102005052261A1 DE 102005052261 A1 DE102005052261 A1 DE 102005052261A1 DE 200510052261 DE200510052261 DE 200510052261 DE 102005052261 A DE102005052261 A DE 102005052261A DE 102005052261 A1 DE102005052261 A1 DE 102005052261A1
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DE
Germany
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sensor element
sensor
group
voltage
sensor elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200510052261
Other languages
German (de)
Inventor
Thomas Klotzbuecher
Bernhard Bauer
Reiner Schweinfurth
Johannes Meiwes
Bernd Koeberle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE200510052261 priority Critical patent/DE102005052261A1/en
Priority to FR0654677A priority patent/FR2892826B1/en
Priority to ITMI20062096 priority patent/ITMI20062096A1/en
Priority to CN2006100642545A priority patent/CN101013152B/en
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/0206—Three-component magnetometers

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measuring Magnetic Variables (AREA)

Abstract

The method involves having four sensor elements (S1 - S4). The first and second sensor elements are switched into row as the first group (G1) and the third and fourth are switched into a row as the second group (G2). The sensor elements of a group (G1, G2) are on a line (2, 3) and the groups (G1, G2) are arranged in a right angle to each other. The tension (-U1, U2, U3, U4) over the sensor elements is measured. In the case of a deviation of the tension within a group a maximum deviation is provided and an error of the sensor elements provided. An independent claim is included for a circuit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung und ein Verfahren zur Bestimmung defekter Sensorelemente einer Sensoranordnung zur Messung der Richtung eines Magnetfeldes mit mindestens einem ersten Sensorelement, einem zweiten Sensorelement, einem dritten Sensorelement und einem vierten Sensorelement, wobei das erste Sensorelement und das zweite Sensorelement als erste Gruppe in Reihe geschaltet sind und das dritte Sensorelement und das vierte Sensorelement als zweite Gruppe in Reihe geschaltet sind, wobei die Sensorelemente einer Gruppe jeweils etwa auf einer Linie und die Gruppen in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind, und die Spannungen über die Sensorelemente gemessen werden.The The present invention relates to a circuit and a method for determining defective sensor elements of a sensor arrangement for Measurement of the direction of a magnetic field with at least one first Sensor element, a second sensor element, a third sensor element and a fourth sensor element, wherein the first sensor element and the second sensor element are connected as a first group in series and the third sensor element and the fourth sensor element as a second group are connected in series, wherein the sensor elements of a group each on a line and the groups at a right angle are arranged to each other, and the voltages measured across the sensor elements become.

Sensoranordnungen zur Messung der Richtung eines Magnetfeldes sind beispielsweise aus der US 4,668,914 sowie der US 2002/0021124 bekannt. Die Sensoren sind vertikale oder horizontale Hallelemente.Sensor arrangements for measuring the direction of a magnetic field are known, for example, from US Pat US 4,668,914 and US 2002/0021124. The sensors are vertical or horizontal Hall elements.

Aus der EP 1 182 461 ist eine Sensoranordnung zur Messung der Richtung eines Magnetfeldes mit vier Sensorelementen bekannt, die paarweise als Gruppen in Reihe geschaltet sind, wobei die Sensorelemente einer Gruppe jeweils etwa auf einer Linie und die Gruppen in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind.From the EP 1 182 461 a sensor arrangement for measuring the direction of a magnetic field with four sensor elements is known, which are connected in pairs as groups in series, wherein the sensor elements of a group are each arranged approximately on a line and the groups at a right angle to each other.

Bei derartigen Sensoranordnungen werden üblicherweise zwei ASICs verwendet, die jeweils ein Hallelement, eine Auswerteeinheit bzw Signalaufbereitung, eine Ausgangsstufe sowie Hilfseinrichtungen wie Spannungsstabilisierung oder Watchdog enthalten. Von diesen zwei Ausgangstufen dieser zwei ASICs werden die zwei Ausgangsignale getrennt über zwei Leitungen zum Steuergerät geführt. Es ist ebenso ein Konzept mit reduzierter Redundanz bekannt, bei dem ein ASIC verwendet wird, der ein Hallelement, eine Auswerteeinheit bzw Signalaufbereitung, zwei Ausgangsstufen sowie Hilfseinrichtungen wie Spannungsstabilisierung oder Watchdog enthält. Von diesen zwei Ausgangstufen des einen ASICs werden die zwei Ausgangsignale getrennt über zwei Leitungen zu einem nachgeordneten Steuergerät geführt.at Such sensor arrangements usually use two ASICs, each a Hall element, an evaluation or signal conditioning, an output stage and auxiliary equipment such as voltage stabilization or watchdog included. From these two output stages of these two ASICs, the two output signals are fed separately via two lines to the control unit. It Likewise, a concept with reduced redundancy is known in which an ASIC is used, which is a Hall element, an evaluation unit or signal conditioning, two output stages and auxiliary equipment like voltage stabilization or watchdog contains. From these two output stages of one ASIC, the two output signals are separated by two Lines led to a downstream control unit.

Probleme des Standes der TechnikProblems of the State of the art

Fehler in den einzelnen Sensorelementen sind in der Sensoranordnung derzeit nicht erkennbar. Eine Fehlererkennung bzw. Auswertung kann nur im Steuergerät erfolgenerror in the individual sensor elements are currently in the sensor array not visible. An error detection or evaluation can only be done in the control unit

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Schaltung anzugeben, die eine Fehlererkennung bei geringerem Aufwand von Schaltung und Signalübertragung ermöglicht.task The present invention is therefore a method and a Circuit indicating a fault detection at a lower cost of Circuit and signal transmission allows.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Dieses Problem wird gelöst durch ein Verfahren zur Bestimmung defekter Sensorelemente einer Sensoranordnung zur Messung der Richtung eines Magnetfeldes mit mindestens einem ersten Sensorelement, einem zweiten Sensorelement, einem dritten Sensorelement und einem vierten Sensorelement, wobei das erste Sensorelement und das zweite Sensorelement als erste Gruppe in Reihe geschaltet sind und das dritte Sensorelement und das vierte Sensorelement als zweite Gruppe in Reihe geschaltet sind, wobei die Sensorelemente einer Gruppe jeweils etwa auf einer Linie und die Gruppen in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind, und die Spannungen über die Sensorelemente gemessen werden, wobei bei einer Abweichung der Spannungen innerhalb einer Gruppe gößer einer Maximalabweichung ein Fehler eines der Sensorelemente ausgegeben wird. Die Sensorelemente sind vorzugsweise Hallememente. Die Anzahl der Sensorelemente kann auch höher sein, insbesondere kann jedes einzelne Sensorelement durch mehrere Sensorelmente ersetzt sein, die Sensorelemente können also gedanklich geteilt sein.This Problem is solved by a method for determining defective sensor elements of a sensor arrangement for measuring the direction of a magnetic field with at least one first sensor element, a second sensor element, a third sensor element and a fourth sensor element, wherein the first sensor element and the second sensor element are connected as a first group in series and the third sensor element and the fourth sensor element as the second Group are connected in series, wherein the sensor elements of a Group each about on a line and the groups at a right angle are arranged to each other, and the voltages measured across the sensor elements be with a deviation of the tensions within a Group Gößer one Maximum deviation is an error of one of the sensor elements is output. The sensor elements are preferably Hallememente. The number of Sensor elements can also be higher In particular, each individual sensor element can be replaced by several Sensorelmente be replaced, the sensor elements can therefore be divided mentally be.

Die Bezugslinie kann im Prinzip beliebig festgelegt werden, ist aber zwecks einfacher Rechnung vorteilhaft die Linie, auf der die Gruppe der Sensorelemente liegt, deren Spannungswerte bei der Berechnung des Arcustangens im Nenner stehen.The Baseline can be set arbitrarily in principle, but is in order to simplify calculation, the line on which the group is advantageous of the sensor elements lies whose voltage values in the calculation of the arctangent in the denominator.

In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Spannung über die erste Gruppe und eine Spannung über die zweite Gruppe gemessen wird und ein erster Relativwinkel des Magnetfeldes gegenüber einer Bezugslinie aus dem Arcustangens beider Spannungen bestimmt wird. Die Bezugslinie kann im Prinzip beliebig festgelegt werden, ist aber zwecks einfacher Rechnung vorteilhaft die Linie, auf der die Gruppe der Sensorelemente liegt, deren Spannungswerte bei der Berechnung des Arcustangens im Nenner stehen.In a development of the method is provided that a voltage over the first group and a tension over the second group is measured and a first relative angle of Magnetic field opposite a reference line from the arc tangent of both voltages determined becomes. The reference line can in principle be set arbitrarily, But for the sake of easy calculation, the line on which is advantageous the group of sensor elements lies whose voltage values in the Calculation of the arctangent in the denominator.

In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Spannung über das erste Sensorelement und eine Spannung über das dritte Sensorelement gemessen wird und ein zweiter Relativwinkel gegenüber der Bezugslinie aus dem Arcustangens beider Spannungen bestimmt wird, der mit dem ersten Relativwinkel verglichen wird, wobei bei einer Abweichung der Relativwinkel größer als einem Maximalwert ein Fehler eines Sensorelementes ausgegeben wird.In a further development of the method it is provided that a voltage across the first sensor element and a voltage across the third sensor element is measured and a second relative angle to the reference line from the arc tangent of both voltages is determined, which is compared with the first relative angle, wherein in a Deviation of the relative angle greater than a maximum value an error of a sensor element out will give.

In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Spannung über das zweite Sensorelement und eine Spannung über das vierte Sensorelement gemessen wird und ein dritter Relativwinkel gegenüber der Bezugslinie aus dem Arcustangens beider Spannungen bestimmt wird, der mit dem ersten und zweiten Relativwinkel verglichen wird, wobei bei einer Abweichung der Relativwinkel größer als einem Maximalwert ein Fehler eines Sensorelementes ausgegeben wird.In a development of the method is provided that a voltage over the second sensor element and a voltage across the fourth sensor element is measured and a third relative angle to the Reference line is determined from the arctangent of both voltages, which is compared with the first and second relative angle, wherein in the case of a deviation, the relative angle is greater than a maximum value Error of a sensor element is output.

In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass bei einem fehlerhaften Sensorelement der zweite Relativwinkel und/oder der erste Relativwinkel an eine Ausgangsstufe übertragen wird.In a development of the method is provided that at a defective sensor element, the second relative angle and / or the first relative angle is transmitted to an output stage.

Das Eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch eine Schaltung zur Bestimmung defekter Sensorelemente einer Sensoranordnung zur Messung der Richtung eines Magnetfeldes mit mindestens einem ersten Sensorelement, einem zweiten Sensorelement, einem dritten Sensorelement und einem vierten Sensorelement, wobei das erste Sensorelement und das zweite Sensorelement als erste Gruppe in Reihe geschaltet sind und das dritte Sensorelement und das vierte Sensorelement als zweite Gruppe in Reihe geschaltet sind, wobei die Sensorelemente einer Gruppe jeweils etwa auf einer Linie und die Gruppen in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind, und die Schaltung Mittel zur Messung der Spannungen über die Sensorelemente umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Abweichung der Spannungen innerhalb einer Gruppe gößer einer Maximalabweichung ein Fehler eines der Sensorelemente ausgegeben werden kann.The The problem mentioned above is also solved by a circuit for Determination of defective sensor elements of a sensor arrangement for measurement the direction of a magnetic field with at least one first sensor element, a second sensor element, a third sensor element and a fourth sensor element, wherein the first sensor element and the second Sensor element are connected as a first group in series and the third sensor element and the fourth sensor element as a second group are connected in series, wherein the sensor elements of a group each on a line and the groups at a right angle are arranged to each other, and the circuit means for measuring the tensions over the sensor elements comprises, characterized in that at a Deviation of tensions within a group of more than one Maximum deviation indicates an error of one of the sensor elements can be.

In einer Weiterbildung der Schaltung ist vorgesehen, dass diese Mittel zur Messung einer Spannung über das erste Sensorelement und einer Spannung über das dritte Sensorelement sowie Mittel zur Bestimmung des ersten Relativwinkels aus dem Arcustangens beider Spannungen umfasst.In a development of the circuit is provided that these funds for measuring a voltage over the first sensor element and a voltage across the third sensor element and means for determining the first relative angle from the arctangent includes both voltages.

In einer Weiterbildung der Schaltung ist vorgesehen, dass diese Mittel zur Messung einer Spannung über das erste Sensorelement und eine Spannung über das dritte Sensorelement sowie Mittel zur Bestimmung des zweiten Relativwinkels aus dem Arcustangens beider Spannungen umfasstIn a development of the circuit is provided that these funds for measuring a voltage over the first sensor element and a voltage across the third sensor element and means for determining the second relative angle from the arctangent includes both voltages

In einer Weiterbildung der Schaltung ist vorgesehen, dass diese Mittel zur Messung einer Spannung über das zweite Sensorelement und einer Spannung über das vierte Sensorelement sowie Mittel zur Bestimmung des dritten Relativwinkels aus dem Arcustangens beider Spannungen umfasstIn a development of the circuit is provided that these funds for measuring a voltage over the second sensor element and a voltage across the fourth sensor element and means for determining the third relative angle from the arctangent includes both voltages

In einer Weiterbildung der Schaltung ist vorgesehen, dass diese Mittel zum Vergleich der Relativwinkel umfasst.In a development of the circuit is provided that these funds for comparison, the relative angle comprises.

Zeichnungendrawings

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:following is an embodiment of Present invention explained in more detail with reference to the accompanying drawings. there demonstrate:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsskizze mit einer Sensoranordnung; 1 a first embodiment of a circuit diagram with a sensor arrangement;

2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Schaltungsskizze mit einer Sensoranordnung. 2 A second embodiment of a circuit diagram with a sensor arrangement.

1 zeigt eine Schaltungsskizze mit einer Sensoranordnung, die vier Sensoren für die Detektion der Richtung eines Magnetfeldes umfasst. Dabei sind vier Sensorelemente S1, S2, S3 und S4 so angeordnet, dass diese paarweise als Zweiergruppen auf einer Linie angeordnet sind und die Gruppen in einem Winkel von etwa 90° zueinander angeordnet sind. Die Sensoren S1 und S2 sind in gleicher Orientierung auf einer Linie 1 angeordnet, die Sensorelemente S3 und S4 sind entsprechend auf einer Linie 2 angeordnet. Die Linien 1 und 2 stehen in einem Winkel von 90° zueinander. Selbstverständlich ist die Anordnung auf einer Linie sowie der Winkel von 90° mit üblichen Fertigungstoleranzen behaftet zu verstehen. 1 shows a circuit diagram with a sensor arrangement comprising four sensors for the detection of the direction of a magnetic field. In this case, four sensor elements S1, S2, S3 and S4 are arranged so that they are arranged in pairs as two groups on a line and the groups are arranged at an angle of approximately 90 ° to each other. The sensors S1 and S2 are in the same orientation on a line 1 arranged, the sensor elements S3 and S4 are correspondingly in line 2 arranged. The lines 1 and 2 are at an angle of 90 ° to each other. Of course, the arrangement on a line and the angle of 90 ° with standard manufacturing tolerances to understand.

Die Sensorelemente können z.B. so genannte Hallelemente sein, dabei kann es sich um so genannte horizontale Hallelemente handeln, die empfindlich auf die senkrecht auf die Chipoberfläche auftretende Komponente eines Magnetfeldes sind. Ebenso sind hier aber auch andere Sensoren denkbar, die ein Signal abhängig von Stärke und Richtung eines Magnetfeldes abgeben können.The Sensor elements can e.g. so-called hall elements, it can be so-called horizontal Hall elements act that are sensitive to the vertical on the chip surface occurring component of a magnetic field. Likewise are here but other sensors are also possible, depending on a signal Strength and can give off direction of a magnetic field.

Die jeweiligen Ausgänge der Sensorelemente S1 bis S4 sind mit Eingängen einer Verstärkerschaltung 4 verbunden. Jeweils ein Eingang eines Sensorelementes S1 bis S4 ist mit einem mit Masse verbundenen Knotenpunkt 3 verbunden. Die beiden anderen Ausgän ge der Sensorelemente S1 bzw. S2 sind jeweils auf einen Eingang eines Addierers gelegt. In 1 ist der Addierer analog der Spannung, die an beiden Eingängen anliegt, bezeichnet, hier also E12 für den Addierer, der die Spannung U12 über beide Sensorelemente S1 und S2 misst. Am Ausgang des Addierers E12 liegt die Spannung U12 an. Entsprechend sind die beiden Ausgänge der Sensorelemente S3 und S4 an einen Addierer E34 mit der Ausgangsspannung U34 gelegt. Zusätzlich sind jeweils die einzelnen Ausgänge der Sensorelemente S1 bis S4 auf einen Eingang eines Addierers E1 bis E4 gelegt, wobei der andere Eingang jeweils mit Masse verbunden ist, so dass am Ausgang dieser Addierer jeweils die Spannung U1, U2, U3 bzw. U4 anliegen.The respective outputs of the sensor elements S1 to S4 are connected to inputs of an amplifier circuit 4 connected. In each case an input of a sensor element S1 to S4 is connected to a node connected to ground 3 connected. The other two outputs of the sensor elements S1 and S2 are each applied to an input of an adder. In 1 If the adder is analogous to the voltage applied to both inputs, in this case E12 for the adder, which measures the voltage U12 across both sensor elements S1 and S2. At the output of the adder E12, the voltage U12 is applied. Accordingly, the two outputs of the sensor elements S3 and S4 are connected to an adder E34 with the output voltage U34. In addition, in each case the individual outputs of the sensor elements S1 to S4 are applied to one input of an adder E1 to E4, the other input in each case with Ground is connected, so that the voltage U1, U2, U3 and U4 are present at the output of these adders.

Die an den Ausgängen der Addierer E1, E2, E3, E4, E12 und E34 anliegenden Spannungen U1, U2, U3, U4, U12 sowie U34 repräsentieren jeweils die an den Sensorelementen anliegenden Spannungen. Die Spannung U1 bis U4 repräsentieren dabei jeweils die Spannungen an den Sensorelementen S1 bis S4 gegenüber Masse, die Spannungen U12 bzw. U34 repräsentieren die über die jeweiligen Gruppen G1 bestehend aus den Sensorelementen S1 und S2 bzw. G2 bestehend aus den Sensorelementen S3 und S4 anliegenden Spannungen.The at the exits the adder E1, E2, E3, E4, E12 and E34 applied voltages U1, U2, U3, U4, U12 and U34 each represent the to the Sensor elements voltage applied. Represent the voltage U1 to U4 in each case the voltages at the sensor elements S1 to S4 with respect to ground, represent the voltages U12 and U34 the above the respective groups G1 consisting of the sensor elements S1 and S2 or G2 consisting of the sensor elements S3 and S4 adjacent Tensions.

Die an der Verstärkerschaltung 4 anliegenden Spannungen werden mittels eines Multiplexers und Komparators 5 gemultiplext und miteinander verglichen. Die Spannungen U1 und U2 sowie U3 und U4 werden jeweils paarweise untereinander auf Gleichheit abgesehen von allgemeinen Toleranzeinflüssen geprüft. Je nach Anordnung addieren sich die Spannungen oder heben sich auf. Da das Ausgangssignal bei jedem Sensorelement sinusförmig vom Winkel der Induktion abhängt, ergibt sich durch die Verdrehung des Magnetfeldes ein Sinussignal U1(α') = U2(α'') = ½·U12(α) = K·sin(α) und ein Kosinussignal U3(α') = U4(α'') = ½·U34(α) = k·cos(α). Durch diese eindeutige Beziehung kann das defekte Sensorelement ausfindig gemacht werden. Der Multiplexer 5 ist verbunden mit einer Auswerteeinheit 6. Diese berechnet wie nachfolgend dargestellt den Arcustangens aus verschiedenen Spannungskombinationen. Die Auswerte-Einheit 6 wiederum ist mit einem Demultiplexer/Komparator 7 verbunden, der mit zwei Endstufen 8a und 8b verbunden ist, welche ihre jeweiligen Ausgangssignale an ein nicht dargestelltes Steuergerät weitergeben. Die Ausgänge der Endstufen 8a und 8b werden an den Demultiplexer/Komparator 7 zurückgeführt und dort auf ihre Plausibilität hin überprüft.The on the amplifier circuit 4 applied voltages are by means of a multiplexer and comparator 5 multiplexed and compared. The voltages U1 and U2 and U3 and U4 are tested in pairs for equality apart from general tolerance influences. Depending on the arrangement, the voltages add up or cancel each other out. Since the output signal for each sensor element depends sinusoidally on the angle of induction, the rotation of the magnetic field results in a sinusoidal signal U1 (α ') = U2 (α'') = ½ * U12 (α) = K * sin (α) and Cosine signal U3 (α ') = U4 (α ") = ½ × U34 (α) = k × cos (α). By this unique relationship, the defective sensor element can be located. The multiplexer 5 is connected to an evaluation unit 6 , This calculates the arctangent from different voltage combinations as shown below. The evaluation unit 6 Again, with a demultiplexer / comparator 7 connected, with two power amplifiers 8a and 8b is connected, which pass on their respective output signals to an unillustrated control unit. The outputs of the power amplifiers 8a and 8b be sent to the demultiplexer / comparator 7 returned and checked for plausibility.

Der Induktionswinkel α, mithin der Winkel des meist rotierenden Magnetfeldes gegenüber einer willkürlich gewählten Bezugslinie, dies ist durch den Winkel α in 1 angedeutet, ergibt sich auf einfache Weise aus dem Arcustangens der Spannungen an jeweils senkrecht aufeinander stehender Sensorelemente. So kann ein Winkel α' = Arcustangens (U1/U3) sowie ein weiterer Winkel α'' = Arcustangens (U2/U4) bestimmt werden. Die Prüfung auf Gleichheit kann sich auf die Signale nach den Eingangsverstärkern E1 bis E4 sowie E12 und E34 beziehen, mithin auf die Spannungen U1 bis U4 sowie U12 und U34 und kann beispielsweise durch den Multiplexer mit Komparator 5 durchgeführt werden. Ebenso kann sich die Prüfung aber auch auf die Ergebnisse der Arcustangensauswertungen der Zweiergruppen als Winkel α als auch auf die Ergebnisse Auswertung der Einzelelemente als Winkel α' oder α'' beziehen.The angle of induction α, and thus the angle of the most-rotating magnetic field with respect to an arbitrary reference line, this is by the angle α in 1 indicated results in a simple manner from the arc tangents of the voltages at each perpendicular to each other sensor elements. Thus, an angle α '= arctangent (U1 / U3) and another angle α''= arctangent (U2 / U4) can be determined. The check for equality can refer to the signals after the input amplifiers E1 to E4 as well as E12 and E34, thus to the voltages U1 to U4 as well as U12 and U34 and can be done, for example, by the multiplexer with comparator 5 be performed. Likewise, however, the test may also relate to the results of the arctangent evaluations of the two groups as angle α as well as to the results evaluation of the individual elements as angle α 'or α''.

2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung. Bei dieser wird auf den Knotenpunkt 3 verzichtet, des Weiteren werden im Unterschied zur Ausführungsbeispiel nach 1 nicht mehr die einzelnen Sensorelemente S1, S2, S3, S4 gegen Masse gemessen, statt dessen werden jeweils Spannungen über eines der Sensorelemente, hier U2 und U4 direkt gemessen und zusätzlich die Spannungen jeweils zwischen den in Serie geschalteten Sensorelementen, hier U12-0 und U34-0 gegen Masse gemessen. Die Bezeichnung der Eingänge erfolgt sinngemäß wie in 2 shows an alternative embodiment of the invention. When this is on the node 3 omitted, furthermore, in contrast to the embodiment according to 1 no longer the individual sensor elements S1, S2, S3, S4 measured to ground, instead of voltages across one of the sensor elements, here U2 and U4 are measured directly and additionally the voltages between each of the series-connected sensor elements, here U12-0 and U34 -0 measured to ground. The designation of the inputs is analogous as in

1, beispielsweise gehört E12-0 zur Spannung U12-0, und wurde deshalb in 2 unterdrückt. 1 For example, E12-0 belongs to the voltage U12-0, and was therefore in 2 suppressed.

Bei einem Fehler kann das Ausgangssignal des Winkels α auf die beiden Signale α' oder α'' umgeschaltet werden. Damit kann das übergeordnete Steuergerät erkennen, ob noch ein Ersatzbetrieb möglich ist oder ob von einem gänzlich ausgefallenen Sensor ausgegangen werden muss. Ebenso kann ein Weiterfahren im Notbetrieb bei ausfindig gemachter defekter Sensorelemente damit ermöglicht werden, dass nur das Signal aus den intakten Sensorelementen S1 bis S4, somit die Signale α' oder α'', zum Steuergerät übertragen werden.at an error, the output signal of the angle α on the two signals α 'or α' 'are switched. This allows the higher-level control unit to recognize if still a replacement operation possible is or wholly of one failed sensor must be assumed. Likewise, a drive on in emergency mode with detected defective sensor elements so allows be that only the signal from the intact sensor elements S1 to S4, thus the signals α 'or α' ', are transmitted to the control unit.

Des Weiteren ist es möglich, die vier Sensorelemente zu teilen und am gleichen Ort 8, 12 oder 16 Sensorelemente einzusetzen. Damit ist eine Erhöhung der Redundanz der Messelemente mit hoher Auflösung und geringem Aufwand möglich.Furthermore, it is possible to divide the four sensor elements and in the same place 8th . 12 or 16 Use sensor elements. This makes it possible to increase the redundancy of the measuring elements with high resolution and little effort.

Claims (10)

Verfahren zur Bestimmung defekter Sensorelemente einer Sensoranordnung zur Messung der Richtung eines Magnetfeldes mit mindestens einem ersten Sensorelement (S1), einem zweiten Sensorelement (S2), einem dritten Sensorelement (S3) und einem vierten Sensorelement (S4), wobei das erste Sensorelement (S1) und das zweite Sensorelement (S2) als erste Gruppe (G1) in Reihe geschaltet sind und das dritte Sensorelement (S3) und das vierte Sensorelement (S4) als zweite Gruppe (G2) in Reihe geschaltet sind, wobei die Sensorelemente einer Gruppe (G1, G2) jeweils etwa auf einer Linie (2, 3) und die Gruppen (G1, G2) in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind, und die Spannungen (U1, U2, U3, U4) über die Sensorelemente (S1, S2, S3, S4) gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Abweichung der Spannungen (U1, U2, U3, U4) innerhalb einer Gruppe (G1, G2) gößer einer Maximalabweichung (ΔU_max) ein Fehler eines der Sensorelemente (S1, S2, S3, S4) ausgegeben wird.Method for determining defective sensor elements of a sensor arrangement for measuring the direction of a magnetic field with at least one first sensor element (S1), a second sensor element (S2), a third sensor element (S3) and a fourth sensor element (S4), wherein the first sensor element (S1) and the second sensor element (S2) are connected in series as a first group (G1) and the third sensor element (S3) and the fourth sensor element (S4) are connected in series as a second group (G2), the sensor elements of a group (G1, G2) each approximately on a line ( 2 . 3 ) and the groups (G1, G2) are arranged at a right angle to each other, and the voltages (U1, U2, U3, U4) via the sensor elements (S1, S2, S3, S4) are measured, characterized in that at a Deviation of the voltages (U1, U2, U3, U4) within a group (G1, G2) Gößer a maximum deviation (ΔU_max) an error of one of the sensor elements (S1, S2, S3, S4) is output. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannung (U12) über die erste Gruppe und eine Spannung (U34) über die zweite Gruppe gemessen wird und ein erster Relativwinkel (α) des Magnetfeldes gegenüber einer Bezugslinie (2) aus dem Arcustangens beider Spannungen (α = arctan (U12/U34)) bestimmt wird.Method according to claim 1, characterized in that a voltage (U12) across the first group and a voltage (U34) across the second group are measured and a first relative angle (α) of the magnetic field relative to a reference line ( 2 ) is determined from the arctangent of both stresses (α = arctan (U12 / U34)). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannung (U1) über das erste Sensorelement (S1) und eine Spannung (U3) über das dritte Sensorelement (S3) gemessen wird und ein zweiter Relativwinkel (α') gegenüber der Bezugslinie (2) aus dem Arcustangens beider Spannungen (α' = arctan (U1/U3) bestimmt wird, der mit dem ersten Relativwinkel (α) verglichen wird, wobei bei einer Abweichung der Relativwinkel (α', α) größer als einem Maximalwert ein Fehler eines Sensorelementes ausgegeben wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that a voltage (U1) via the first sensor element (S1) and a voltage (U3) via the third sensor element (S3) is measured and a second relative angle (α ') relative to the reference line ( 2 ) is determined from the arctangent of both voltages (α '= arctan (U1 / U3), which is compared with the first relative angle (α), wherein in the case of a deviation the relative angle (α', α) greater than a maximum value is an error of a sensor element is issued. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannung (U2) über das zweite Sensorelement (S2) und eine Spannung (U4) über das vierte Sensorelement (S4) gemessen wird und ein dritter Relativwinkel (α'') gegenüber der Bezugslinie (2) aus dem Arcustangens beider Spannungen (α'' = arctan (U2/U4)) bestimmt wird, der mit dem ersten und zweiten Relativwinkel (α, α') verglichen wird, wobei bei einer Abweichung der Relativwinkel (α'', α', α) größer als einem Maximalwert (Δα_max) ein Fehler eines Sensorelementes ausgegeben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that a voltage (U2) via the second sensor element (S2) and a voltage (U4) via the fourth sensor element (S4) is measured and a third relative angle (α '') relative to the reference line ( 2 ) is determined from the arctangent of both stresses (α '' = arctan (U2 / U4)), which is compared with the first and second relative angles (α, α '), wherein in the case of a deviation the relative angle (α'',α' , α) greater than a maximum value (Δα_max) an error of a sensor element is output. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem fehlerhaften Sensorelement der zweite Relativwinkel α'' und/oder der erste Relativwinkel α' an eine Ausgangsstufe übertragen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that, in the case of a faulty sensor element, the second Relative angle α '' and / or the first relative angle α 'transmitted to an output stage becomes. Schaltung zur Bestimmung defekter Sensorelemente einer Sensoranordnung zur Messung der Richtung eines Magnetfeldes mit mindestens einem ersten Sensorelement (S1), einem zweiten Sensorelement (S2), einem dritten Sensorelement (S3) und einem vierten Sensorelement (S4), wobei das erste Sensorelement (S1) und das zweite Sensorelement (S2) als erste Gruppe (G1) in Reihe geschaltet sind und das dritte Sensorelement (S3) und das vierte Sensorelement (S4) als zweite Gruppe (G2) in Reihe geschaltet sind, wobei die Sensorelemente einer Gruppe jeweils etwa auf einer Linie und die Gruppen in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind, und die Schaltung Mittel zur Messung der Spannungen (U1, U2, U3, U4) über die Sensorelemente (S1, S2, S3, S4) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Abweichung der Spannungen (U1, U2, U3, U4) innerhalb einer Gruppe (G1, G2) gößer einer Maximalabweichung (ΔU_max) ein Fehler eines der Sensorelemente (S1, S2, S3. S4) ausgegeben werden kann.Circuit for determining defective sensor elements a sensor arrangement for measuring the direction of a magnetic field with at least one first sensor element (S1), a second sensor element (S2), a third sensor element (S3) and a fourth sensor element (S4), wherein the first sensor element (S1) and the second sensor element (S2) as the first group (G1) are connected in series and the third sensor element (S3) and the fourth sensor element (S4) as a second group (G2) in Row are connected, wherein the sensor elements of a group respectively about on a line and the groups at a right angle to each other are arranged, and the circuit means for measuring the voltages (U1, U2, U3, U4) via the sensor elements (S1, S2, S3, S4) comprises, characterized that at a deviation of the voltages (U1, U2, U3, U4) within a group (G1, G2) greater than one Maximum deviation (ΔU_max) an error of one of the sensor elements (S1, S2, S3, S4) is output can be. Schaltung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel zur Messung einer Spannung (U1) über das erste Sensorelement und einer Spannung (U3) über das dritte Sensorelement (S3) sowie Mittel zur Bestimmung eines ersten Relativwinkels (α) des Magnetfeldes gegenüber einer Bezugslinie (2) aus dem Arcustangens beider Spannungen (α = arctan (U12/U34)) umfasst.Circuit according to the preceding claim, characterized in that said means for measuring a voltage (U1) via the first sensor element and a voltage (U3) via the third sensor element (S3) and means for determining a first relative angle (α) of the magnetic field relative to a Reference line ( 2 ) from the arctangent of both voltages (α = arctan (U12 / U34)). Schaltung einem der Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel zur Messung einer Spannung (U1) über das erste Sensorelement (S1) und eine Spannung (U3) über das dritte Sensorelement (S3) sowie Mittel zur Bestimmung eines zweiten Relativwinkels (α') des Magnetfeldes gegenüber der Bezugslinie (2) aus dem Arcustangens beider Spannungen (α'' = arctan (U1/U3)) umfasstCircuit one of the claim 6 or 7, characterized in that said means for measuring a voltage (U1) via the first sensor element (S1) and a voltage (U3) via the third sensor element (S3) and means for determining a second relative angle (α ') of the magnetic field with respect to the reference line ( 2 ) from the arctangent of both voltages (α '' = arctan (U1 / U3)) Schaltung einem der Ansprüch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel zur Messung einer Spannung (U2) über das zweite Sensorelement (S2) und einer Spannung (U4) über das vierte Sensorelement (S4) sowie Mittel zur Bestimmung eines dritten Relativwinkels (α'') des Magnetfeldes gegenüber einer Bezugslinie (2) aus dem Arcustangens beider Spannungen (α∍∍ = arctan (U2/U4)) umfasstCircuit according to one of claims 6 to 8, characterized in that this means for measuring a voltage (U2) via the second sensor element (S2) and a voltage (U4) via the fourth sensor element (S4) and means for determining a third relative angle (α '') of the magnetic field with respect to a reference line ( 2 ) from the arctangent of both voltages (α∍∍ = arctan (U2 / U4)) Schaltung einem der Ansprüch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel zum vergleich der Relativwinkel (α'', α', α) umfasst.Circuit according to one of claims 6 to 9, characterized in that this means comprises comparison of the relative angles (α '', α ', α).
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