DE602004009206T2

DE602004009206T2 - Einrichtung zur korrektur der störungsfehler

Info

Publication number: DE602004009206T2
Application number: DE602004009206T
Authority: DE
Inventors: Laurent Dufour; Olivier Andrieu; Rainer MÖLLER
Original assignee: Electricfil Automotive SAS
Current assignee: EFI Automotive SA
Priority date: 2003-10-09
Filing date: 2004-10-08
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2024-10-09
Also published as: ATE374357T1; WO2005036101A1; FR2860867A1; FR2860867B1; US7288932B2; EP1676098B1; DE602004009206D1; EP1676098A1; US20070126418A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet der kontaktlosen Magnetsensoren, die dazu ausgeführt sind, die Position eines mobilen Teils, das sich entlang einer vorzugsweise linearen Verschiebeachse bewegt, zu erfassen.
Der Gegenstand der Erfindung findet besonders vorteilhafte, aber nicht ausschließliche Anwendung auf dem Gebiet der Kraftfahrzeuge, um verschiedene Elemente mit vorzugsweise linearer Bewegung, deren Position bekannt sein muß, und die beispielsweise Teil eines Automatikgetriebes sind, mit einer Aufhängung, einer gesteuerten Kupplung, einer Servolenkung, einem Trimmwinkelsensor, usw. auszustatten.
Im Stand der Technik gibt es zahlreiche Typen von kontaktlosen Sensoren, die dazu ausgeführt sind, die lineare Position eines mobilen Teils, das sich in Translation bewegt, zu erfassen. Beispielsweise beschreibt das Patent US 4,810,965 einen Magnetsensor, der eine geschlossene Magnetschaltung umfaßt, die ein Polstück in Form eines U aufweist, das zwischen seinen beiden freien Enden mit einem Magneten versehen ist, der eine magnetische Induktion in eine Richtung senkrecht zur Oberfläche des Polstücks erzeugt. Eine mobile Meßzelle ist zwischen den Schenkeln des Polstücks montiert, um den Wert der magnetischen Induktion im Verhältnis zur Oberfläche des Polstücks zu messen. Eine solche Meßzelle mißt somit die Stärke der magnetischen Ablenkinduktion, die an der Oberfläche des Polstücks entlang der Translationsachse der Meßzelle variiert. Ein solcher Sensor umfaßt auch Mittel zur Bearbeitung des Ausgangssignals, das von der Meßzelle geliefert wird, um die lineare Position des mobilen Teils entlang der Translationsachse zu bestimmen.
Bei manchen Anwendungen, beispielsweise für eine gesteuerte Kupplung, ergibt sich die Notwendigkeit, die lineare Position von mobilen Teilen zu kennen, die sich in der Nähe voneinander bewegen. Die lineare Position jedes mobilen Teils kann nun mit Hilfe eines Magnetmeßsensors, wie oben beschrieben, bestimmt werden.
Die Anmelderin konnte feststellen, daß die von einem Magnetsensor durchgeführte Messung von dem anderen Magnetsensor gestört wurde. Mit anderen Worten stellte die Anmeldering Interferenzfehler bei einer Meßanlage fest, die mindestens zwei Magnetsensoren zum Messen der Position von mobilen Teilen, die sich entlang von benachbarten Bewegungsbahnen bewegen, umfaßt.
Der Gegenstand der Erfindung soll somit die Interferenzfehler beseitigen, die bei einer solchen Meßanlage auftreten. Zu diesem Zweck soll der Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung zum Korrigieren der Interferenzfehler bei einer Meßanlage vorschlagen, umfassend:

– mindestens zwei Magnetsensoren zum Messen der Position von mobilen Teilen, die sich entlang von benachbarten Bewegungsbahnen bewegen, wobei jeder Magnetmeßsensor ein Meßsignal liefert, das für die Position des mobilen Teils in einem offenen Magnetkreis repräsentativ ist,
– und Mittel zur Bearbeitung der Meßsignale, die von den Magnetmeßsensoren geliefert werden.

Erfindungsgemäß umfassen die Bearbeitungsmittel Mittel zur Korrektur der magnetischen Meßsignale, um Interferenzfehler zwischen den benachbarten Magnetsensoren zu berücksichtigen, um ein korrigiertes Meßsignal für jeden Magnetmeßsensor zu erhalten.
Vorzugsweise korrigieren die Korrekturmittel das Meßsignal jedes Magnetsensors in Abhängigkeit vom Wert der Meßsignale des betreffenden Magnetmeßsensors und der anderen Magnetmeßsensoren.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung liefern die Bearbeitungsmittel für jeden Magnetmeßsensor ein korrigiertes Meßsignal, wie beispielsweise:
wobei: α, α': Korrekturkoeffizienten und n: die Korrekturordnung sind.

Bei einer Ausführungsvariante liefern die Bearbeitungsmittel für jeden Magnetmeßsensor ein korrigiertes Meßsignal, wie beispielsweise für eine Korrekturordnung n = 3, wobei α, i, j und α' folgendermaßen sind:

α₁₀ = a – c,	α₁₁ = 1 + c
α'₁₀ = a' – c',	α'₁₁ = 1 + c'
α₂₀ = 0 = α'₂₀,	α₂₁ = α'₂₁ = 0,	α₂₂ = α'₂₂ = 0
α₃₀ = –b,	α₃₁ = 3b,	α₃₂ = –3b,	α₃₃ = b
α'₃₀ = –b',	α'₃₁ = 3b',	α'₃₂ = –3b',	α'₃₃ = b'

wobei a, b, c, a', b', c': Korrekturkoeffizienten sind, so daß: S1c = (1 + c)S1 + (a – c)S2 + 3bS1S2 2 – 3bS1 2S2 + bS1 3 – bS2 3 S2c = (1 + c')S2 + (a' – c')S1 + 3b'S2S1 2 – 3b'S2 2S1 + b'S2 3 – b'S1 3 oder: S1c = S1 + aS2 + b(S1 – S2)3 + c(S1 – S2)und: S2c = S2 + a'S1 + b'(S2 – S1)3 + c'(S2 – S1)

Bei einer Ausführungsvariante liefern die Bearbeitungsmittel für jeden Magnetmeßsensor ein korrigiertes Meßsignal, wie beispielsweise für eine Korrekturordnung n = 1, wobei die Werte von α, α', i, j derart sind, daß α₁₀ = a, α₁₁ = 1, und α'₁₀ = a', α'₁₁ = 1, so daß: S1c = S1 + aS2, et S2c = S2 + a'S1
Vorzugsweise ist jedes Meßsignal S₁, S₂ derart, daß
wobei S_a, S_b und S_c, S_d ein Paar von elementaren Meßsignalen sind, die von einem Paar von Meßzellen geliefert werden, die in dem offenen Magnetkreis montiert sind.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht darin, eine Meßvorrichtung vorzuschlagen, umfassend:

– einen ersten Magnetmeßsensor, der ein erstes Meßsignal der Position eines ersten mobilen Teils liefert, das sich entlang einer Bewegungsbahn bewegt, wobei der Wert des ersten Meßsignals von der Position des mobilen Teils in einem offenen Magnetkreis abhängt,
– mindestens einen zweiten Magnetmeßsensor, der ein zweites Magnetmeßsignal der Position eines zweiten beweglichen Teils liefert, der sich entlang einer benachbarten Bewegungsbahn zur Bewegungsbahn des ersten mobilen Teils bewegt, wobei der Wert des zweiten Meßsignals von der Position des beweglichen Teils in einem offenen Magnetkreis abhängt,
– und eine erfindungsgemäße Korrekturvorrichtung.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung besteht darin, einen kontaktlosen Magnetsensor vorzuschlagen, der derart vorgesehen ist, daß er die Position eines beweglichen Teils bestimmt, wobei er von einfacher, wirtschaftlicher Ausführung ist und mit einem breiten Magnetspalt funktionieren kann.
So umfaßt jeder Magnetmeßsensor der erfindungsgemäßen Vorrichtung Mittel zur Erzeugung eines Magnetflusses in eine Richtung senkrecht zur Oberfläche mindestens eines Polstücks, aus dem ein Ablenkmagnetfluß auftritt, dessen Stärke an der Oberfläche des Polstücks entlang der Bewegungsachse variiert, wobei diese Mittel zur Erzeugung eines Magnetflusses durch den mobilen Teil verschiebbar sind, wobei sie mindestens einen Magnetspalt mit einem Polstück begrenzen, das Teil des offenen Magnetkreises ist, wobei jeder Magnetmeßsensor mindestens eine Meßzelle umfaßt, die fest in dem Magnetkreis in der Nähe eines Extrempunktes der Bewegungsbahn montiert ist, um den Magnetfluß zu messen, der von den Erzeugungsmitteln geliefert wird, verringert um einen Ablenkmagnetfluß, der aus dem Polstück austritt und je nach Bewegungsbahn variiert.
Beispielsweise sind die Erzeugungsmittel eines Magnetflusses der beiden Meßsensoren in der Nähe nach parallelen Bewegungsbahnen montiert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsvariante umfaßt der Magnetsensor eine zweite Meßzelle, die fest in dem Magnetkreis in der Nähe des anderen Extrembewegungspunktes montiert ist, um den Magnetfluß zu messen, der von den Erzeugungsmitteln geliefert wird, verringert um den Ablenkmagnetfluß.
Vorzugsweise sind die Erzeugungsmittel des Magnetflusses translatorisch verschiebbar.
Vorzugsweise sind die Erzeugungsmittel des Magnetflusses von einem Element mit Ring- oder Scheibenform gebildet, das radial oder axial magnetisiert ist und dessen Achse zur Translationsachse parallel ist.
Bei einer weiteren Ausführungsart sind die Erzeugungsmittel des Magnetflusses von einer Reihe von mindestens vier Magneten gebildet, deren Magnetisierungsrichtungen zwei und zwei um 90° versetzt sind.
Bei einer weiteren Ausführungsart sind die Erzeugungsmittel des Magnetflusses von mindestens einem Magneten gebildet, dessen Magnetisierungsrichtung zur Translationsachse parallel ist.
Bei gewissen Anwendungen umfaßt der offene Magnetkreis ein zweites Polstück, das gegenüber dem ersten Polstück angeordnet ist, wobei es mit diesem letztgenannten einen Magnetspalt begrenzt.
Bei dieser Ausführungsvariante ist das zweite Polstück mit Erzeugungsmitteln des Magnetflusses versehen.
Beispielsweise ist dieses zweite Polstück von einem röhrenförmigen Element gebildet, das mit dem radial magnetisierten ringförmigen Element ausgestattet ist.
Vorzugsweise besitzen das eine oder das andere der Polstücke ein ebenes Profil, das dazu vorgesehen ist, die Linearität des von den Meßzellen gelieferten Ausgangssignals zu verbessern.
Verschiedene weitere Merkmale gehen aus der untenstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen hervor, die als nicht einschränkende Beispiele Ausführungsarten des Gegenstandes der Erfindung zeigen.
1 ist eine schematische Ansicht einer Meßanlage, die eine erfindungsgemäße Korrekturvorrichtung einsetzt.
Die 2 und 3 sind Grafiken, die einen Aspekt der Erfindung darstellen.
4 ist eine schematische Ansicht, die das Prinzip eines im Rahmen der Erfindung eingesetzten Sensors darstellt.
5 ist eine schematische perspektivische Ansicht, die eine bevorzugte Ausführungsvariante des verwendeten Sensors darstellt.
Die 6 und 7 sind perspektivische Ansichten, die verschiedene Ausführungsarten der Erzeugungsmittel eines Magnetflusses darstellen.
Die 8 und 9 stellen zwei Profilausführungsvarianten von Polstücken dar, die von einem Sensor im Rahmen der Erfindung eingesetzt werden können.
Die 10 und 11 sind perspektivische Ansichten zweier Ausführungsvarianten des Sensors im Rahmen der Erfindung.
Wie genauer aus 1 hervorgeht, betrifft der Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung zur Korrektur der Interferenzfehler für eine Meßanlage A, umfaßend mindestens zwei Magnetsensoren 1₁ , 1₂ , die dazu ausgeführt sind, jeweils die Position eines mobilen Teils 2₁ , 2₂ zu messen, die sich entlang von benachbarten Bewegungsbahnen bewegen. Jeder Magnetfühler 1₁ , 1₂ umfaßt einen offenen Magnetkreis 3₁ , 3₂ und liefert ein Meßsignal, das für die Position des mobilen Teils 2₁ , 2₂ in dem offenen Magnetkreis repräsentativ ist. Diese Meßanlage A umfaßt auch Mittel M zur Bearbeitung der Meßsignale S₁, S₂, die jeweils von den Magnetsensoren 1₁ , 1₂ geliefert werden.
Erfindungsgemäß umfassen die Bearbeitungsmittel M Korrekturmittel für die Magnetmeßsignale S₁, S₂, um Interferenzfehler zwischen den benachbarten Magnetsensoren 1₁ , 1₂ zu berücksichtigen, um ein korrigiertes Meßsignal S_1c, S_2c für jeden Magnetmeßsensor zu erhalten. Es wurde schließlich festgestellt, daß die von einem Sensor durchgeführte Messung durch das Vorhandensein des anderen Sensors und umgekehrt gestört wird. Der Gegenstand der Erfindung soll somit die Magnetmeßsignale S₁, S₂ korrigieren, um die Interferenz zwischen den Sensoren zu berücksichtigen.
Gemäß einem vorteilhaften Ausführungsmerkmal korrigieren die Korrekturmittel das Meßsignal S₁, S₂ jedes Magnetmeßsensors in Abhängigkeit vom Wert der Meßsignale des betreffenden Magnetmeßsensors und der anderen Magnetmeßsensoren. Es wurde nämlich festgestellt, daß die Stärke der durch einen Sensor erzeugten Störung vom Wert, den der Sensor annimmt, und vom Wert, den der andere Sensor annimmt, abhängt. So wird beispielsweise in dem Fall der Messung der linearen Position von zwei benachbarten mobilen Teilen die vom Sensor 1₁ durchgeführte Messung durch das Vorhandensein des mobilen Teils 2₂ , dem der Sensor 1₂ zugeordnet ist, gestört. Diese Störung hängt von der Position des mobilen Teils 2₂ ab. Überdies hängt für eine gegebene Position des mobilen Teils 2₂ die Störung auch von der Position des mobilen Teils 2₁ ab. Umgekehrt wird die vom Sensor 1₁ durchgeführte Messung durch das Vorhandensein des mobilen Teils 2₁ gestört, dem der Sensor 1₁ zugeordnet ist. Diese Störung hängt von der gegebenen Position des mobilen Teils 2₁ ab. Überdies hängt für eine gegebene Position des mobilen Teils 2₁ die Störung auch von der Position des mobilen Teils 2₂ ab.
Für eine Meßanlage A ist es möglich, den Fehler am Meßsignal S₁ in Abhängigkeit vom Meßsignal S₂ zu bestimmen. Die Grafik der 2 stellt diesen Fehler Δ am Meßsignal S₁ in Abhängigkeit vom Meßsignal S₂ dar. Aus dieser Grafik geht hervor, daß der Fehler ΔS₁ global eine lineare Funktion des Meßsignals S₂ ist. Es ist somit möglich, wenn die Meßsignale S₁, S₂ bekannt sind, ein korrigiertes Meßsignal für den Sensor 1₁ zu definieren, wie beispielsweise S_1c = S₂ + aS₂.
Ebenso ist es möglich, ein korrigiertes Meßsignal für den Sensor 1₁ zu definieren, wie beispielsweise S_2c = S₂ + a'S₁, wobei a, a' Korrekturkoeffizienten sind.
Es ist anzumerken, daß ein solches korrigiertes Signal S_1c, S_2c von Fehlern behaftet bleibt auf Grund der linearen Annäherung der vorgenommenen Korrektur (Korrektur der Ordnung n = 1).
Der Fehlerrest δ nach dieser Korrektur der Ordnung 1 ist in 3 in Abhängigkeit von der Differenz der Signale S₁–S₂ dargestellt. Dieser Fehlerrest kann beispielsweise durch ein Polynom der Ordnung 3 an (S₁–S₂) angenähert werden, dessen Koeffizienten der Exponenten gerade oder gleich Null sind. So ist es möglich, für eine Korrektorordnung der Ordnung 3 (n = 3) ein korrigiertes Signal zu berechnen, wie beispielsweise: S1c = (1 + c)S1 + (a – c)S2 + 3bS1S2 2 – 3bS1 2S2 + bS1 3 – bS2 3 und S2c = (1 + c')S2 + (a' – c')S1 + 3b'S2 S1 2 – 3b'S2 2S1 + b'S2 3 – b'S1 3 oder wie: S1c = S1 + aS2 + b(S1 – S2)3 + c(S1 – S2)und S2c = S2 + a'S1 + b'(S1 – S2)3 + c'(S2 – S1)wobei b, c, b', c' Korrekturkoeffizienten sind.
Ganz allgemein kann für jeden Meßsensor ein korrigiertes Meßsignal definiert werden, wie beispielsweise:
wobei: α, α': Korrekturkoeffizienten und n: Ordnung der Korrektur sind.

Für eine Korrekturordnung der Ordnung 3 (n = 3) sind α, i, j und α' folgendermaßen:

so daß: S1c = (1 + c)S1 + (a – c)S2 + 3bS1S2 2 – 3bS1 2S2 + bS1 3 – bS2 3 S2c = (1 + c')S2 + (a' – c')S1 + 3b'S2S1 2 – 3b'S2 2S1 + b'S2 3 – b'S1 3 oder wie: S1c = S1 + aS2 + b(S1 – S2)3 + c(S1 – S2)und S2c = S2 + a'S1 + b'(S2 – S1)3 + c'(S2 –S1)

Für eine Korrekturordnung 1 sind die Werte von α, i, j und α' folgendermaßen:

α₁₀ = a α₁₁ = 1 α'₁₀ = a' α'₁₁ = 1
Aus der vorhergehenden Beschreibung geht hervor, daß es die Mittel zur Signalbearbeitung ermöglichen, die Interferenzfehler für eine Meßanlage A, umfassend zwei Magnetmeßsensoren für die Position von mobilen Teilen 2₁ , 2₂ _, die sich in der Nähe zueinander bewegen, zu korrigieren. Natürlich kann der Gegenstand der Erfindung für eine Meßanlage A eingesetzt werden, die mehr als zwei Magnetmeßsensoren umfaßt.
Jeder Magnetsensor 1₁ , 1₂ kann auf jede bekannte Weise ausgeführt sein, um die Position eines mobilen Teils, das sich entlang einer gegebenen Bahn bewegt, zu messen. 4 stellt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel eines Magnetsensors 1₁ dar, der dazu vorgesehen ist, die Position eines mobilen Teils 2₁ im allgemeinen Sinn zu bestimmen, das sich entlang einer Bewegungsachse T₁ bewegt, die in dem dargestellten Beispiel eine Translationsachse ist. Der mobile Teil 2₁ ist von jedem Typ von Elementen gebildet, die in dem dargestellten Beispiel einen linearen Weg aufweisen und vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, Bestandteil einer Vorrichtung sind, mit der ein Kraftfahrzeug ausgestattet ist. In der nachfolgenden Beschreibung wird das mobile Teil 2₁ als einen linearen Weg aufweisend betrachtet, aber es versteht sich, daß der Gegenstand der Erfindung für ein mobiles Teil 2₁ angewandt werden kann, das eine andere Bewegungsbahn, beispielsweise kreisförmiger Art, aufweist. Ganz allgemein bewegt sich das mobile Teil 2₁ entlang der Bewegungsachse T₁ zwischen zwei Extrempunkten, die mit P₁ und P₂ in dem Beispiel der 4 bezeichnet sind.
Der Sensor 1₁ umfaßt einen festen Magnetkreis 3₁ , umfassend Erzeugungsmittel 4₁ eines Magnetflußes, der in dem dargestellten Beispiel in eine Richtung f₁ senkrecht auf die Translationsachse T₁ ausgerichtet ist. Der Magnetkreis 3₁ umfaßt auch mindestens ein erstes Polstück 5₁ _, das eine Oberfläche 6₁ aufweist, die sich im Wesentlichen senkrecht auf die Richtung f₁ des Magnetflusses und parallel zur Translationsachse T₁ erstreckt.
Die Erzeugungsmittel 4₁ des Magnetflusses sind durch das mobile Teil 2₁ verschiebbar montiert, wobei sie mit dem ersten Polstück 5₁ einen Magnetspalt 8₁ begrenzen. Vorzugsweise sind die Erzeugungsmittel des Magnetflusses 4₁ von einem Magneten gebildet, der Bestandteil des mobilen Teils 2₁ ist oder auf jede geeignete Art auf diesen aufgesetzt ist, von welchem die Position entlang der Bewegungsachse T₁ bestimmt werden soll. Der Magnet 4₁ liefert somit einen Magnetfluß, der senkrecht auf die Oberfläche 6₁ des ersten Polstücks 5₁ ausgerichtet ist. Es ist anzumerken, daß ein Magnetfluß, der senkrecht auf die Oberfläche 6₁ des ersten Polstücks 5₁ ausgerichtet ist, mit einem Magneten erhalten werden kann, dessen Magnetisierungsrichtung zur Translationsachse parallel ist.
Es ist zu berücksichtigen, daß das Polstück 5₁ eine Länge mindestens gleich dem zu messenden Weg des mobilen Teils 2₁ aufweist, die zwischen den Extrempunkten P₁ und P₂ bestimmt wird. Überdies ist, wie dies aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgeht, das erste Polstück 5₁ aus einem geeigneten Material hergestellt, um den Hysterese-Effekt zu begrenzen, und mit Abmessungen, die derart vorgesehen sind, daß sein magnetischer Sättigungswert nicht erreicht wird.
Der Sensor 1₁ umfaßt mindestens eine erste Meßzelle 11₁ , die in dem Magnetkreis 3₁ 5₁ zu messen. Eine solche Meßzelle 11₁ , wie beispielsweise eine Zelle mit Hall-Effekt, ist in der Lage, in einer festen bestimmten Position die Variationen des Wertes des Magnetstroms, der in dem Magnetkreis zirkuliert, zu messen. In dem in 4 dargestellten Beispiel ist die Meßzelle 11₁ in der Nähe eines Extremverschiebungspunktes P₂ montiert. Genauer ist die Meßzelle 11₁ außerhalb der Bahn des mobilen Teils 2₁ und in der Nähe eines Extremverschiebungspunktes angeordnet.
Es ist zu verstehen, daß die Zelle 11₁ den von dem Magneten 4₁ gelieferten Magnetfluß, verringert um den Ablenkmagnetfluß, von dem einige Feldlinien F in 4 dargestellt sind, mißt. Die Zelle 11₁ mißt somit den Restmagnetfluß an einem Verschiebeende, wobei dieser Restmagnetfluß gleich dem Gesamtfluß des Magneten 4₁ _, verringert um den direkten Ablenkmagnetfluß zwischen dem Magnetkreis 3₁ und dem Magneten 4₁ ist. In dem Maße, als der Ablenkfluß auf monotone Weise von der relativen Position zwischen dem Magneten 4₁ und der Zelle 11₁ abhängt, gibt das von der Zelle 11₁ gelieferte Ausgangssignal eine Information über die Position des Magneten 4₁ und folglich des mobilen Teils 2₁ entlang der Translationsachse T₁. Natürlich ist die Messung möglich, wenn der Magnetkreis und insbesondere das Polstück 5₁ nicht gesättigt sind. Das von der Meßzelle 11₁ gelieferte Ausgangssignal wird, wie vorher beschrieben, an Signalbearbeitungsmittel übertragen, die es ermöglichen, die lineare Position des mobilen Teils 2₁ entlang der Bewegungsachse T₁ zu bestimmen.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt der Sensor 1₁ eine zweite Meßzelle 13₁ , die fest in dem Magnetkreis 3₁ in der Nähe des anderen Extrempunktes, nämlich P₁ in dem in 5 dargestellten Beispiel, montiert ist. Wie oben erklärt, sind die Zellen 11₁ und 13₁ außerhalb der zwischen den Punkten P₁ und P₂ begrenzten Bahn angeordnet. Diese zweite Meßzelle 13₁ ist ebenfalls in der Lage, den vom Magneten 4₁ gelieferten Magnetfluß, verringert um den Ablenkmagnetfluß, zu messen. Es ist anzumerken, daß in den dargestellten Beispielen die Meßzellen 11₁ und 13₁ auf dem Polstück 5₁ befestigt sind. Natürlich können die Meßzellen 11₁ und 13₁ in der Nähe der Extrempunkte P₁ und P₂ angeordnet sein, ohne mit dem Polstück 5₁ in direktem Kontakt zu stehen.
Die Herstellung eines Magnetsensors 1₁ , umfassend zwei Meßzellen 11₁ und 13₁ , ermöglicht es, eine Differentialmeßstruktur zu erhalten, um die Linearität des Ausgangssignals S_a und S_b der Meßzellen zu verbessern.
Gemäß einem Ausführungsmerkmal kann vorgesehen werden, daß die Bearbeitungsmittel zur Bestimmung der Position des mobilen Teils 2₁ die Differenz zwischen den Ausgangssignalen S_a und S_b, die von der ersten 11₁ und der zweiten Meßzelle 13₁ geliefert werden, berechnen, geteilt durch die Summe der Ausgangssignale, die von der ersten 11₁ und der zweiten Meßzelle 13₁ geliefert werden. So sind S₁ = Sa – Sb/Sa + Sb, wobei Sa, Sb die elementaren Meßsignale sind, die von dem Meßzellenpaar 11₁ , 13₁ geliefert werden. Eine solche Bearbeitung ermöglicht es, ein Ausgangssignal zu erhalten, das wenig empfindlich für die Abweichungen der von den Zellen 11₁ , 13₁ gelieferten Signale beispielsweise auf Grund von Variationen des Magnetspalts oder der Temperatur sind.
In dem in den 4 und 5 dargestellten Beispiel sind die Erzeugungsmittel eines Magnetflusses 4₁ mit Hilfe eines Magneten gebildet, dessen Magnetisierungsrichtung senkrecht zur Oberfläche 6₁ des ersten Polstücks 5₁ ist. Falls das mobile Teil 2₁ ebenfalls einer Drehung entlang der Achse T₁ unterzogen wird, kann, wie in 6 dargestellt, vorgesehen werdendie Erzeugungsmittel eines Magnetflusses 4₁ mit Hilfe eines ringförmigen Elements 14₁ oder eines Elements in Scheibenform herzustellen, das radial magnetisiert ist und dessen Achse A₁ zur Bewegungsachse T₁ ist. In dem in 7 dargestellten Beispiel sind die Erzeugungsmittel 4₁ des Magnetflusses von einer Reihe von mindestens vier Magneten 15₁ gebildet, deren Magnetisierungsrichtungen zwei und zwei um 90° versetzt sind.
Gemäß einem vorteilhaften Merkmal, das genauer in den 8 und 9 dargestellt ist, kann das Polstück 5₁ ein ebenes Profil besitzen, das derart vorgesehen ist, daß es die Linearität des Ausgangssignals verbessert, das von den Meßzellen 11₁ und 13₁ geliefert wird. Beispielsweise kann das Polstück 5₁ eine symmetrische Oberfläche aufweisen, die von zwei Kegelstümpfen gebildet ist, die verkehrt mit ihren aneinander grenzenden großen Basen (8) oder ihren aneinander grenzenden kleinen Basen (9) montiert sind.
10 zeigt eine weitere Ausführungsvariante des Sensors, der ein zweites Polstück 18₁ identisch oder nicht mit dem ersten Polstück 5₁ einsetzt, das es ermöglicht, die magnetischen Ablenkungen zu begrenzen, d.h. das es ermöglicht, den Magnetfluß in den Magnetkreis 3₁ zu kanalisieren. In dem in 10 dargestellten Beispiel umfaßt das zweite Polstück 18₁ eine ebene Oberfläche, die gegenüber dem ersten Polstück 5₁ angeordnet ist, wobei mit diesem letztgenannten ein Magnetspalt 19₁ an einem seiner Enden begrenzt wird. Das andere Ende dieses zweiten Polstücks 18₁ ist mit dem Magneten 4₁ versehen, der auch einen verringerten Magnetspalt 8₁ mit dem ersten Polstück 5₁ begrenzt.
11 stellt eine weitere Ausführungsart des zweiten Polstücks 18₁ dar, das mit einem röhrenförmigen Element hergestellt ist, auf dem das ringförmige radial magnetisierte Element 14₁ , wie in 6 dargestellt, montiert ist. Dieses zweite Polstück 18₁ begrenzt ebenfalls einen Magnetspalt 19₁ mit dem ersten Polstück 5₁ .
In der vorhergehenden Beschreibung ist nur der Sensor 1₁ genau beschrieben. Natürlich ist der zweite Sensor 1₂ , der auf dieselbe Weise wie der Sensor 1₁ ausgeführt sein kann, nicht mehr im Detail beschrieben, da er dieselben Bestandteile mit einem Index 2 an Ort und Stelle des Indexes 1 umfaßt. Der zweite Sensor 1₂ liefert somit zwei elementare Meßsignale S_c und S_d.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsarten beschränkt, da verschiedene Änderungen an ihr vorgenommen werden können, ohne über ihren Rahmen, wie in den Ansprüchen definiert, hinauszugehen.

Claims

Vorrichtung zum Korrigieren der Interferenzfehler für eine Meßeinrichtung (A), umfassend: – wenigstens zwei Magnetsensoren (1₁ , 1₂ ) zur Messung der Position von beweglichen Teilen (2₁ , 2₂ ), die sich entlang von benachbarten Bewegungsbahnen entwickeln, wobei jeder Magnetsensor zur Messung (1₁ , 1₂ ) ein Meßsignal liefert, das für die Position des beweglichen Teils in einem offenen Magnetkreis (31, 32) repräsentativ ist, – und Bearbeitungsmittel (M) der Meßsignale, die durch die Magnetsensoren zur Messung geliefert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsmittel (M) Korrekturmittel der Magnetmeßsignale umfassen, um Interferenzfehler zwischen den benachbarten Magnetsensoren (1₁ , 1₂ ) im Hinblick darauf zu berücksichtigen, ein korrigiertes Meßsignal (S_1C, S_2C) für jeden Meßmagnetsensor zu erhalten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturmittel das Meßsignal (S₁, S₂) jedes Magnetsensors (1₁ , 1₂ ) zur Messung in Abhängigkeit des Wertes der Meßsignale des betreffenden Magnetsensors zur Messung und der anderen Magnetsensoren zur Messung korrigieren.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsmittel (M) für jeden Magnetsensor zur Messung ein Meßsignal liefern, das so korrigiert wird wie:
mit: α,α': Korrekturkoeffizienten und in: Rang der Korrektur.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsmittel (M) für jeden Magnetsensor zur Messung (1₁ , 1₂ ) ein korrigiertes Meßsignal derart liefern, daß für eine Korrekturordnung von n = 3 die α, i, j und α' sind wie: α₁₀ = a – c, α₁₁ = 1 + c α'₁₀ = a' – c', α'₁₁ = 1 + c' α₂₀ = 0 = α'₂₀, α₂₁ = α'₂₁ = 0, α₂₂ = α'₂₂ = 0 α₃₀ = –b, α₃₁ = 3b, α₃₂ = –3b, α₃₃ = b α'₃₀ = –b', α'₃₁ = 3b', α'₃₂ = –3b', α'₃₃ = b'

mit a, b, c, a', b', c': Korrekturkoeffizienten, derart, daß: S1c = (1 + c)S1 + (a – c)S2 + 3bS1S2 2 – 3bS1 2S2 + bS1 3 – bS2 3 S2c = (1 + c')S2 + (a' – c')S1 + 3b'S2S1 2 – 3b'S2 2S1 + b'S2 3 – b'S1 3 oder daß: S1c = S1 + aS2 + b(S1 – S2)3 + c(S1 – S2)und S2c = S2 + a'S1 + b'(S2 – S1)3 + c'(S2 – S1)
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsmittel (M) für jeden Magnetsensor zur Messungen (1₁ , 1₂ ) ein korrigiertes Meßsignal derart liefern, daß für einen Korrekturrang n = 1, die Werte von α, α', i, j, so sind wie α₁₀ = a, α₁₁ = a' und α'₁₀ = a', α₁₁ = 1 derart, daß: S1c = S1 + aS2 und S2c = S2 + a'S1
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Meßsignal S₁, S₂ so ist wie
mit S_a, S_b und S_c, S_d einem Elementarsignalpaar zur Messung, das geliefert wird durch ein Paar von Meßzellen, die in dem offenen Magnetkreis angebracht sind.
Einrichtung zur Messung, dadurch gekennzeichnet, daß sie umfaßt: – einen ersten Magnetsensor zur Messung (1₁ ), der ein Meßsignal (S₁) der Position eines ersten beweglichen Teils (2₁ ) liefert, die sich gemäß einer Bewegungsbahn (T₁) entwickelt, wobei der Wert des ersten Meßsignals (S1) von der Position des beweglichen Teils in einem offenen Magnetkreis (3₁ ) abhängt, – wenigstens einen zweiten Magnetsensor zur Messung (1₂ ), der ein zweites Magnetmeßsignal (S₂) der Position eines zweiten beweglichen Teils (2₂ ) liefert, die sich gemäß einer Bewegungsbahn (T₂) nahe der Bewegungsbahn (T₁) des ersten beweglichen Teils entwickelt, wobei der Wert des zweiten Meßsignals (S₂) von der Position des beweglichen Teils in einem offenen Magnetkreis (3₂ ) abhängt, – und eine Korrekturvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.
Meßeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Magnetsensor zur Messung (1₁ , 1₂ ) Mittel zur Erzeugung eines Magnetflusses (4₁ , 4₂ ) gemäß einer Richtung senkrecht zur Oberfläche (5₁ , 5₂ ) von wenigstens einem polaren Teil umfaßt, von welchem ein Ablenkmagnetfluß auftritt, dessen Intensität an der Oberfläche des polaren Teils gemäß der Bewegungsachse variiert, wobei diese Mittel zur Erzeugung eines Magnetflusses (4₁ , 4₂ ) durch das bewegliche Teil bewegbar unter Begrenzung wenigstens eines Spaltes (8₁ , 8₂ ) mit einem ersten polaren Teil angebracht sind, das einen Teil des offenen Magnetkreises bildet, wobei jeder Magnetsensor zur Messung wenigstens eine Meßzelle (11₁ , 11₂ ) umfaßt, die fest in dem Magnetkreis in der Nähe eines Extrempunktes der Bewegungsbahn derart fest angebracht ist, daß der Magnetfluß gemessen wird, der durch die verminderten Mittel eines Ablenkmagnetflusses geliefert wird, welcher von dem polaren Teil aus auftritt und gemäß der Bewegungsbahn variiert.
Meßeinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung eines Magnetflusses (4₁ , 4₂ ) der beiden Meßsensoren in der Nähe gemäß parallelen Bewegungsbahnen angebracht sind.
Meßeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Magnetsensor zur Messung (1₁ , 1₂ ) eine zweite Meßzelle (13₁ , 13₂ ) umfaßt, die fest in dem Magnetkreis (3₁ , 3₂ ) in der Nähe des anderen Bewegungsextrempunktes derart angebracht ist, daß der Magnetfluß gemessen wird, der durch die Erzeugungsmittel (4₁ , 4₂ ) geliefert wird und vermindert ist von dem Ablenkmagnetstrom.
Meßeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung eines Magnetflusses (4₁ , 4₂ ) translationsbeweglich angebracht sind.
Meßeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung eines Magnetflusses (4₁ , 4₂ ) aus einem ring- oder scheibenförmigen radial oder axial magnetischen Element bestehen, dessen Achse parallel zur Translationsbewegungsachse ist.
Meßeinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Erzeugung eines Magnetflusses aus einer Reihe von wenigstens vier Magneten (15₁ , 15₂ ) bestehen, deren Magnetrichtungen paarweise um 90° versetzt sind.
Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der offene Magnetkreis (3₁ , 3₂ ) ein zweites polares Teil (18₁ , 18₂ ) umfaßt, das gegenüber dem ersten polaren Teil (5₁ , 5₂ ) unter Begrenzung eines Spaltes (19₁ , 19₂ ) mit diesem letzteren angeordnet ist.
Meßeinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite polare Teil (18₁ , 18₂ ) mit Mitteln zur Erzeugung eines Magnetflusses (4₁ , 4₂ ) versehen ist.
Meßeinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite polare Teil (18₁ , 18₂ ) aus einem rohrförmigen Element gebildet ist, das mit einem radial ringförmigen magnetischen Element (14₁ , 14₂ ) versehen ist.
Meßeinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das eine oder andere der polaren Teile (5₁ , 18₁ –5₂ , 18₂ ) ein ebenes Profil besitzt, das ausgelegt ist, um die Linearität des Ausgangssignals zu verbessern, das durch die Meßzellen (1₁ , 13₁ –11₂ , 13₂ ) geliefert wird.