檢測傳感器誤差的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及檢測傳感器誤差。本文公開具有附加通道的傳感器錯誤檢測。第一和第二磁性檢測元件可以布置在相對于彼此的角度。在一些實(shí)施例中，第一和第二磁性傳感元件可以是磁致電阻傳感元件，諸如各向異性磁電阻(AMR)傳感元件?？梢缘玫絹碜苑謩e具有第一和第二感測的元件第一和第二通道的傳感器數(shù)據(jù)。第三通道可以接收來自第一感測元件的信號和來自第二傳感元件的信號，可以獲得第三通道的傳感器數(shù)據(jù)。預(yù)期第三通道數(shù)據(jù)可被測定并比較于所獲得的第三通道數(shù)據(jù)，以指示錯誤。
【專利說明】
檢測傳感器誤差
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ] 本申請根據(jù)35 U.S.C.§119(e)請求于2015年2月20日提交的、標(biāo)題為"DETECTING SENSOR ERROR"的美國臨時申請?zhí)?2/118963的權(quán)益，和它的內(nèi)容通過引用并入整體。
[0002] 所描述的技術(shù)涉及檢測傳感器誤差，并且更具體地涉及用于通過傳感元件的組合 檢測傳感器誤差的設(shè)備和方法。
【背景技術(shù)】
[0003] 磁傳感器可以被實(shí)現(xiàn)，以獲得機(jī)械零部件的線性或環(huán)狀位置或角度信息，例如軸， 在包括汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的各種應(yīng)用中。由于例如溫度變化，在磁性角度傳感器中使用的磁檢 測元件經(jīng)常遭受改變的靈敏度水平和非線性誤差，和理想的是實(shí)現(xiàn)用于磁傳感器的傳感器 誤差檢測機(jī)制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 所描述的技術(shù)各自具有若干方面的方法和設(shè)備，其中無單一一個用于為其期望的 屬性負(fù)責(zé)。
[0005] -個實(shí)施例是用于檢測傳感器誤差的裝置，包括:包括第一磁性傳感元件的第一 通道，第一通道配置成提供第一通道數(shù)據(jù);包括第二磁性傳感元件的第二通道，第二通道配 置成提供第二通道數(shù)據(jù);第三通道被配置成接收來自所述第一感測元件的第一信號和來自 所述第二感測元件的第二信號，所述第三通道經(jīng)配置以提供第三通道數(shù)據(jù);和處理器。所述 處理器經(jīng)配置以：接收來自第一通道的第一通道數(shù)據(jù)、來自第二通道的第二通道數(shù)據(jù)，以及 第三通道數(shù)據(jù);從所述第一通道數(shù)據(jù)和所述第二通道數(shù)據(jù)，計算預(yù)期的第三通道數(shù)據(jù);和至 少部分地基于預(yù)期的第三通道數(shù)據(jù)與所述第三通道數(shù)據(jù)的比較，檢測傳感器誤差。
[0006] 每個第一和第二感測元件可以是磁致電阻傳感器。例如，第一和第二感測元件可 以是各向異性磁阻(AMR)傳感器、巨型磁阻(GMR)傳感器或隧道磁阻(TMR)傳感器。所述處理 器可進(jìn)一步經(jīng)配置以至少部分地基于對所述第一傳感器數(shù)據(jù)和所述第二傳感器的數(shù)據(jù)確 定角度以及半徑，至少部分地基于該角度和半徑計算預(yù)期的第三傳感器數(shù)據(jù)，并通過比較 預(yù)期的第三傳感器數(shù)據(jù)和第三傳感器數(shù)據(jù)而檢測傳感器誤差。第一感測元件可包括第一全 橋，和第二感測元件可以包括第二全橋，以及所述第一信號是從第一全橋的輸出和所述第 二信號是從第二全橋的輸出。第三信號是從第一全橋的半橋和第二全橋的半橋的輸出。所 述第一感測通道可以被配置為處理所述第一全橋的兩個半橋輸出，和所述第二感測通道被 配置為處理所述第二全橋的兩個半橋輸出。
[0007] 第一、第二和第三感測通道的每個還可以包括放大器和采樣電路。第一和第二感 測通道可實(shí)施在單個管芯中。第一和第二感測元件可并置。第一和第二元件的每一個都可 以被配置為提供差分輸出。該裝置可以被配置為響應(yīng)于滿足閾值的檢測錯誤而提供錯誤標(biāo) 志。另一實(shí)施例可以是包括用于檢測傳感器誤差的上述裝置的電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
[0008] 另一實(shí)施例是一種用于檢測傳感器誤差的方法，該方法包括:接收來自第一通道 的第一傳感器的數(shù)據(jù)和來自第二通道的第二傳感器數(shù)據(jù);至少部分地基于所述第一傳感器 數(shù)據(jù)和所述第二傳感器數(shù)據(jù)，確定角度以及半徑;至少部分地基于所述角度和半徑，計算預(yù) 期的第三傳感器數(shù)據(jù)；和至少部分地基于預(yù)期的第三傳感器數(shù)據(jù)與第三傳感器數(shù)據(jù)的比 較，檢測傳感器誤差。所述第一通道包括第一磁性傳感元件。所述第二通道包括第二磁性傳 感元件，第二磁性傳感元件定向到相對于第一感測元件的第一角度。所述第三通道被配置 成接收來自所述第一磁性傳感元件的第一信號和來自所述第二磁性傳感元件的第二信號。
[0009] 用于檢測傳感器誤差的方法還可以包括確定所述角度，其可以包括使用反正切函 數(shù)計算角度。該方法可以進(jìn)一步包括響應(yīng)于滿足閾值的檢測錯誤而提供錯誤標(biāo)志。第一和 第二感測元件的每個可以是各向異性磁阻(AMR)傳感器。第一角度可以是約45度。
[0010] 另一個實(shí)施例是用于檢測傳感器誤差的裝置，所述裝置包括:包括具有兩個半橋 輸出的第一全橋的第一磁性傳感元件，包括具有兩個半橋輸出的第二全橋的第二磁性傳感 兀件，三個差分放大器，并與三個差分放大器通信的處理器。三個差分放大器中的每一個被 配置成從所述第一磁性檢測元件和第二磁敏元件的半橋接收兩個信號，并且其中每個差分 放大器都被配置為接收所述半橋信號的不同組合。所述處理器被配置為:接收與三個差分 放大器的輸出中的兩個相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù);基于所接收的數(shù)據(jù)，計算與三個差分放大器的第三 輸出相關(guān)聯(lián)的預(yù)期數(shù)據(jù);至少部分地基于與第三差分放大器的輸出相關(guān)聯(lián)的預(yù)期數(shù)據(jù)和與 第三差分放大器的輸出相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)的比較，檢測傳感器誤差。當(dāng)它們是AMR傳感器時，第 一磁性傳感元件和所述第二磁性檢測元件可以定向在大約彼此45度。當(dāng)它們是GMR傳感器 或TMR傳感器時，第一磁性傳感元件和所述第二磁性檢測元件可以取向在彼此大約90度。
[0011] 另一實(shí)施例是一種用于檢測傳感器誤差的裝置，該裝置包括:包含第一磁性傳感 元件的第一通道，所述第一磁性傳感元件包括具有兩個半橋輸出的第一全橋;包含第二磁 性傳感元件的第二通道，所述第二磁性傳感元件包括具有兩個半橋輸出的第二全橋;第三 通道配置成接收來自所述第一全橋的半橋輸出之一的第一信號和來自第二全橋的半橋輸 出之一的第二信號;和處理器。所述處理器經(jīng)配置以：接收來自所述第一通道的第一通道數(shù) 據(jù)，來自所述第二通道的第二通道數(shù)據(jù)，以及來自第三通道的第三通道數(shù)據(jù)。所述處理器進(jìn) 一步經(jīng)配置以：從第一通道數(shù)據(jù)，第二通道數(shù)據(jù)，以及第三通道數(shù)據(jù)中的兩個計算第一值， 并從第一通道數(shù)據(jù)，第二通道數(shù)據(jù)以及第三通道數(shù)據(jù)的另外兩個計算第二值;和至少部分 地基于所述第一值與所述第二值的比較，檢測傳感器誤差。
【附圖說明】
[0012] 這些附圖和本文中所提供的相關(guān)描述說明本發(fā)明的具體實(shí)施例，并且不意圖是限 制性。
[0013] 圖1A是根據(jù)一個實(shí)施例在此公開技術(shù)的示例實(shí)施方式的圖。
[0014] 圖1B是根據(jù)一個實(shí)施例的圖1A的感測電路102的示例性實(shí)施方式的圖。
[0015] 圖1C是根據(jù)另一個實(shí)施例的圖1A的感測電路102的示例性實(shí)施方式的圖
[0016] 圖2A是根據(jù)一個實(shí)施例的包括三個感測頻道和處理器的示例實(shí)施方式的框圖。 [0017]圖2B是根據(jù)一個實(shí)施例的包括三個感測通道和處理器的另一個示例性實(shí)施方式 的框圖。
[0018]圖2C是根據(jù)一個實(shí)施例的包括三個感測通道和處理器的另一個示例性實(shí)施方式 的框圖。
[0019] 圖2D是根據(jù)一個實(shí)施例的示例傳感電路配置的圖。
[0020] 圖2E是根據(jù)一個實(shí)施例的另一示例傳感電路配置的圖。
[0021 ]圖3A是根據(jù)一個實(shí)施例的本文所描述的誤差檢測方法的示例實(shí)施方式的流程圖。 [0022]圖3B是根據(jù)另一個實(shí)施例的本文所描述的誤差檢測方法的示例實(shí)施方式的流程 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]新系統(tǒng)、裝置和方法的各個方面將參照附圖下文中更充分描述。但是，本公開的各 方面可體現(xiàn)為許多不同的形式，和不應(yīng)被解釋為限于貫穿本發(fā)明給出的任何特定結(jié)構(gòu)或功 能。而是，提供這些方面以使得本公開是徹底和完整的，并且向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分地傳達(dá) 本公開的范圍。基于這里的教導(dǎo)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，本公開的范圍旨在涵蓋本文 公開的新穎系統(tǒng)、裝置和方法的任何方面，無論其是獨(dú)立實(shí)現(xiàn)的或與任何其他方面相結(jié)合。 例如，裝置可以被實(shí)現(xiàn)或方法可以使用任何數(shù)目的本文所闡述的方面來實(shí)施。此外，該范圍 意在包括這樣的裝置或其使用其它結(jié)構(gòu)、功能或者結(jié)構(gòu)和功能，除了或不同于本文所闡述 的各方面的實(shí)施方式。但是應(yīng)當(dāng)理解，本文公開的任何方面可以由權(quán)利要求的一個或多個 元件來體現(xiàn)。
[0024] 盡管在本文中描述特定方面，這些方面的許多變化和置換落入本公開的范圍之 內(nèi)。雖然優(yōu)選方面的一些益處和優(yōu)點(diǎn)提及，本公開的范圍并非旨在被限定于特別的益處、用 途或目標(biāo)。相反，本公開的方面旨在廣泛適用于汽車系統(tǒng)和/或不同的有線和無線技術(shù)、系 統(tǒng)配置、網(wǎng)絡(luò)，包括光纖的網(wǎng)絡(luò)、硬盤和傳輸協(xié)議，其中的一些是由附圖中示例和優(yōu)選方面 的以下描述的方式示出。詳細(xì)描述和附圖僅僅是說明性的公開內(nèi)容，而不是限制性的，本公 開的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
[0025] 在本說明書中，參考附圖，其中類似的參考數(shù)字可以指示相同或功能相似的元件 制成。應(yīng)當(dāng)理解，在圖中所示的元件不一定按比例繪制。此外，應(yīng)當(dāng)理解，某些實(shí)施例可包括 比圖示出的更多元件和/或附圖中所示的元件的子集。此外，一些實(shí)施例可以并入兩個或更 多個附圖的特征的任何合適的組合。
[0026] 在一些實(shí)施例中，這里的公開可應(yīng)用于具有旋轉(zhuǎn)軸的裝置，其可包括一個或多個 磁性元件，諸如偶極天線或環(huán)形磁體。例如，由感測元件測量磁場的可用于確定代表同步多 通道傳感器輸出的軸旋轉(zhuǎn)角度和半徑。在一些實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)ANGLEmac的磁性角可以計算 為：
[0028]以及傳感器輸出半徑VRAD可定義為： L0030J 其中，VSI#PVCQS是兩個感測通
道的各自輸出電壓，例如具有在彼此大約45度的物 理角度定向的其傳感元件，傳感器輸出半徑Vrad是表示兩個感測通道的同步輸出的電壓，和 其中VREF是施加到感測元件的參考電壓。每個橋輸出可以具有對于磁角的正弦響應(yīng)，并在具 有約45度的相對彼此取向的第一和第二傳感元件的實(shí)施例中，兩個橋輸出可以通過下面的 等式來表示：
[0031] Vsin = Vrad X s in (2 X ANGLEmag X jt/ 180)(等式 3)
[0032] Vcos = VRADXsin(2X (ANGLEmag+45〇 ) Xjt/180)(等式4)
[0033] 其中，Vsin和Vccis是兩個通道的全橋輸出。
[0034]當(dāng)兩個感測通道數(shù)據(jù)(VSIdPVCQS)同步時，傳感器輸出半徑Vrad可以是在給定溫度 基本上恒定，并且在給定的溫度與計算的半徑電壓的顯著偏差可以指示在系統(tǒng)中的誤差或 缺陷。在其他實(shí)施例中，本文公開的誤差檢測可以應(yīng)用于測量旋轉(zhuǎn)角度以外的參數(shù)的裝置， 諸如長度或電流。
[0035] 圖1A示出根據(jù)一個實(shí)施例在此公開的技術(shù)的示例實(shí)施方式的圖。圖示的實(shí)施方式 100包括軸106、磁鐵104和感測電路102。旋轉(zhuǎn)角108也在圖1A中示出。感測電路102的實(shí)施例 結(jié)合下文的圖1B-2B進(jìn)一步描述。磁體104可以被安裝在旋轉(zhuǎn)軸106。在某些實(shí)施方式中，旋 轉(zhuǎn)軸106可關(guān)聯(lián)機(jī)動車的方向盤。感測電路102可以感測磁體104的位置的變化，并提供旋轉(zhuǎn) 軸106的旋轉(zhuǎn)的指示。
[0036] 在包括在旋轉(zhuǎn)軸上的磁性元件（例如，軸10 6)的實(shí)施例中，諸如各向異性磁阻 (AMR)傳感器、巨型磁阻(GMR)或隧道磁阻(TMR)傳感器或任何其它合適的磁致電阻(XMR)傳 感器的磁傳感器可用作感測元件，以實(shí)現(xiàn)所公開的裝置和/或方法。在一些實(shí)施例中，磁性 傳感器可以基于正比于垂直磁場的電阻的變化測量磁場。通過使用磁性傳感器(諸如，AMR 傳感器以及磁傳感器的感測元件的各種組合)可以根據(jù)本公開內(nèi)容的各方面來檢測誤差。 例如，本文所描述的實(shí)施例可以克服由于AMR傳感器的電阻傳感元件的短路、靜電放電 (ESD)輸出電路的泄漏、一個或多個濾波器(例如，電磁兼容性(EMC)濾波器)的損失、增益誤 差、非線性誤差等或它們的任意組合的傳感器誤差的挑戰(zhàn)。
[0037] 在其他實(shí)施例中，從差正弦和/或余弦輸出獲取位置信息的其他類型的感測元件 可用來實(shí)現(xiàn)本文所描述的誤差檢測裝置和方法。例如，可使用諸如旋轉(zhuǎn)變壓器、霍爾效應(yīng)傳 感元件、光學(xué)感測元件或其任何組合的元件。此外，這里的公開可以提供自我檢查感測誤 差，而不管例如由于溫度傳感器的變化。
[0038] 本公開內(nèi)容的各方面可以實(shí)現(xiàn)在磁性角度傳感器，包括例如感測電路102。該磁傳 感器可以包括AMR傳感元件、信號調(diào)節(jié)電子和接口。在一種應(yīng)用中，所述接口可以是外圍設(shè) 備的加速度傳感器(PAS)接口，諸如PAS4接口，用于車輛用安全氣囊的遠(yuǎn)程加速度計，用于 與主機(jī)電子控制單元(ECU)通信。所述磁式角度傳感器可在汽車電動助力轉(zhuǎn)向（ePAS)系統(tǒng) 中實(shí)現(xiàn)。這種系統(tǒng)具有根據(jù)符合IS0-26262定義的功能安全規(guī)范，它是用于公路車輛的功能 安全標(biāo)準(zhǔn)。本文所討論的原理和優(yōu)點(diǎn)可以被實(shí)現(xiàn)，以在ePAS系統(tǒng)中驗(yàn)證角度和/或半徑的測 量(例如，與方向盤相關(guān)聯(lián)的軸106的旋轉(zhuǎn)），來滿足功能安全規(guī)范。在其他情況下，圖示的實(shí) 施方式100可用于符合其他規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)的其他系統(tǒng)中，或需要相對較低誤差的系統(tǒng)和/或角 度傳感的健壯交叉檢查。在一些實(shí)施例中，磁、機(jī)械和/或電角度的檢測范圍可以是彼此不 同的。例如，在使用AMR傳感器的實(shí)施例中，諸如圖1A的感測電路102示出，電氣角90°的旋轉(zhuǎn) 可以對應(yīng)于磁性角度的45°旋轉(zhuǎn)。
[0039] 如本文中所描述的"電氣角"可以理解為從反正切(VSIN/VCQS)計算的角度，和如上 所述，"磁性角"可以理解為根據(jù)上述等式1計算的ANGLEmag。"磁性角"可以是"電氣角"除以 2。同樣如本文所述，"機(jī)械角"可以理解為基于所述磁體設(shè)計所確定的角度，它可以反映機(jī) 械到磁性角度傳遞函數(shù)。在使用單極對磁體的實(shí)施例中，"機(jī)械角"和"磁性角"是相同的。在 使用多極磁鐵的實(shí)施例中，諸如極環(huán)，"機(jī)械角"可以表示為(ANGLEmac/N)，其中N是極對數(shù)。
[0040] 圖1B示出了根據(jù)一個實(shí)施例的圖1A的感測電路102的示例實(shí)施方式的圖。感測電 路可以具有多個半橋，并且在圖1B中示出的示例感測電路102包括具有兩個全橋(或四個半 橋）以及四個半橋輸出V1，V2，V3，和V4的傳感元件的半橋的系統(tǒng)。半橋系統(tǒng)的多個半橋(或 被配對半橋的全橋)可以定向相對彼此的角度，并配置為敏感于不同方向上的磁場。在圖1B 中，全橋相對于彼此以45°角定向。在相對于另一感測元件的角度定向一個感測元件包含： 在相對于另一個傳感元件的任何合適非零角度被定向向。如下面進(jìn)一步描述的，半橋輸出 的多個組合可用于確定旋轉(zhuǎn)角度和/或傳感器半徑和檢測傳感器誤差。在半橋系統(tǒng)的各個 實(shí)施方式中，一個或多個半橋輸出的組合可以是相互依賴的，以及多個非相互依賴的半橋 組合可以被選擇。在其他實(shí)施例中，半橋的系統(tǒng)可以包括比圖1B中所示實(shí)施例更多或更少 的半橋。
[0041 ]在圖1B所示的例子中，可處理各全橋元件為兩個半橋。在圖1B中，在橋中的各電阻 器已被標(biāo)記。在以下的說明中，電阻R1~R4構(gòu)成的全橋?qū)⒈环Q為橋1，以及電阻器R5~R8組 成的全橋?qū)⒈环Q為橋2。橋中的每個電阻響應(yīng)于磁角，如下所示：
[0042] 橋 1 :RX=R± A R ? sin(2a)
[0043] 橋2:RX=R± A R ? sin(2(a+45))
[0044] 其中，a是磁刺激角，其例如可以關(guān)聯(lián)于圖1A的旋轉(zhuǎn)角度108，R可以代表在橋中的 每個電阻器的標(biāo)稱電阻值。半橋的系統(tǒng)可以如下面的表所示被命名為：
[0046]表格1:半橋命名規(guī)定
[0047] 如果傳感器作為兩個全橋處理，至少兩件有用信息是可用的，即（V2-Vl)and(V4-V3)〇
[0048]如果傳感器作為一組半橋處理，我們有六塊可用信息，總結(jié)在下面的表2中。
[0050]
[00511表格2:半橋組合電壓命名規(guī)定
[0052]在提供半橋的輸出VI至V4的節(jié)點(diǎn)的電壓可以由下式所示：
[0057] 在等式5至8中，VREF可以表示施加到所述感測元件的參考電壓，和R可以代表在橋 中的每個電阻器的標(biāo)稱電阻值。
[0058]在圖1B所示的電路中，當(dāng)傳感器被視為兩個全橋時，VBjPVB2應(yīng)該是相同的。
[0059] VB1可以計算為在等式9和10示出：
[0062] VB2可以計算為在等式11和12示出：


[0086]為了簡化VB5的表達(dá)，下面的三角同一性可以使用：
[0088] 因此，乂冊可以進(jìn)一步計算為示出在方程28、29和30:
[0092] VB6可以計算為示出在等式31和32:
[0095]為了簡化VB6中的表達(dá)，可以用下面的三角恒等式：
[0097] 因此，VB6可以進(jìn)一步計算為示出在方程34、35和36:
[0101]在上述所有的計算，半徑可以計算如下：
[0103]仍參照圖1B，有從半橋使用多余信息片的多種方法。一種方法是使用額外的信息 來驗(yàn)證主通道數(shù)據(jù)。當(dāng)使用此方法時，角度和半徑可以從VBjPVB2計算。一個或多個V B3-VB6的 預(yù)期值可以基于從VBjPVB2確定的角度和半徑來計算。輔助模擬通道(它可以包括多條路 徑、單個復(fù)用路徑，或者從不同全橋的半橋接收輸出的單一路徑)可然后用來確定VB3-VB6， 和每個測量的輸出可以與預(yù)期的值進(jìn)行比較?？梢詮腣B3-VB6的等式觀察:這些值可以從傳 感器數(shù)據(jù)計算這些值的兩個，然后從傳感器數(shù)據(jù)計算的這兩個值導(dǎo)出其它兩個值被確定， 因?yàn)閂B4是V B3的加性逆，和VB6是VB5的加性逆。
[0104] 圖1C部分示出圖1A的感測電路102的另一示例性實(shí)現(xiàn)的圖。例如，具有多于五個半 橋作為其檢測元件的半橋式系統(tǒng)可以被配置，以確定哪些半橋有缺陷或產(chǎn)生誤差。在圖1C 中，具有XMR感測元件的感測電路具有三個全橋(六個半橋），它們各自定向以彼此的角度。 在這個例子中，三個全橋定向以到另一個120°的物理角度。在其他實(shí)施例中，可以包括在不 同相對取向角度的不同數(shù)量的感測元件（即，全/半橋）（例如，22.5°、45°、90°)。在一些實(shí)施 例中，電阻器與電阻匹配接近和/或交錯可以是有益的。
[0105] 圖2A是根據(jù)一個實(shí)施例的示例性實(shí)施方式的框圖。示出的電路200a包括感測元件 102a和102b，其可以是上面結(jié)合圖1A-1C描述的感測電路102的一部分、多路復(fù)用器202,和 執(zhí)行本文所述各種功能的處理器210。示出的電路200a中還包括差分放大器204a、204b和 204c，采樣電路206a、206b和206c，過濾器220和接口 222。通道可包括放大器、采樣電路和/ 或任何其他電路以處理從感測電路102到處理器210的信號路徑中的信號。在一些實(shí)施例 中，第一通道可以包括感測元件102a、放大器204a、采樣電路206a、濾波器220的至少一部 分，以及接口 222的至少一部分。第二通道可包括傳感元件102b和放大器204b和采樣電路 206b，過濾器220的至少一部分，和接口 222的至少一部分。第三通道可以包括多路復(fù)用器 202、放大器204c、采樣電路206c、過濾器的至少一部分220,并且如在圖2A中所示的接口 222 的至少一部分。第三通道可以替代地不使用復(fù)用器202實(shí)現(xiàn)，如圖2C所示。雖然在圖2A-2C中 未示出，如本文所述從感測元件102a和102b的信號可是直接從傳感元件102a和102b的信號 或由感測元件102a和102b之后的一個或多個中間電路元件的方式，諸如圖2E所示的一個或 多個預(yù)處理或所示中間電路。
[0106]采樣電路206&、20613和206(3可各自例如包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(40〇，諸如5：-八模數(shù)轉(zhuǎn) 換器。應(yīng)當(dāng)指出，圖2A-2C不示出作為感測元件的感測元件102a和102b(例如，102a和102b; 在其他實(shí)施例中三個或更多的感應(yīng)元件)取向在相對于彼此的角度的物理方位，例如，如以 上結(jié)合圖1B-1C說明。多路復(fù)用器202從感測元件102a、102b(即，第一和第二全橋)接收四個 半橋輸出。多路復(fù)用器202可以選擇不同于發(fā)送到放大器204a的組合和不同于發(fā)送到放大 器204b的組合的半橋輸出的一個組合。在另一個實(shí)施例中，多路復(fù)用器202可接收至少四個 半橋輸出的三個，并選擇不同于發(fā)送到放大器204a的組合并也不同于發(fā)送到放大器204b的 組合的那些輸出的組合。根據(jù)又一實(shí)施例，放大器204c的差分輸入之一可接收半橋輸出，和 放大器204c的另一差動輸入可以電連接到經(jīng)布置為選擇兩個或更多個半橋輸出之一的多 路復(fù)用器，以提供到放大器204c的另一差分輸入。多路復(fù)用器202可以是可選的，因?yàn)閳D2C 如下描述示出沒有復(fù)用器202的實(shí)施例。圖2A-2C可以進(jìn)一步包括模擬電路元件以減少由處 理器210的計算，例如，如下面圖2E進(jìn)一步說明。
[0107]圖2B是根據(jù)一個實(shí)施例的另一示例性實(shí)現(xiàn)的框圖。圖2B的電路200b可以實(shí)現(xiàn)圖2A 的電路200a的任意原理和優(yōu)點(diǎn)。如圖2B所示，處理器210包括測量計算模塊212和誤差檢測 模塊214以執(zhí)行本文描述的各種功能。每個模塊可以由物理硬件來實(shí)現(xiàn)。測量計算模塊212 可以計算角度和半徑。例如，測量計算模塊212可以根據(jù)等式1計算角度和根據(jù)等式2計算半 徑。測量誤差檢測模塊214可以將與來自第三通道的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)的值與第一和第二通道相 關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，以檢測是否有傳感器誤差，所述第三通道包括放大器204c和采樣電路 206c，所述第一和第二通道分別包括放大器204a和采樣電路206a以及放大器204b和采樣電 路206b。誤差檢測模塊214可以執(zhí)行任何合適的計算，以支持該比較。舉例來說，誤差檢測模 塊214可以從不同于用于計算角度和半徑的預(yù)期半橋值(例如，VB3-VB6)的組合中的一個計 算第三通道數(shù)據(jù)的預(yù)期值。例如基于VB3-VB6中的兩個的預(yù)期通道數(shù)據(jù)可根據(jù)等式18、24、30 和/或37使用由測量計算模塊212確定的角度和半徑值計算。第三通道數(shù)據(jù)可以是從第三感 測通道接收到的數(shù)據(jù)或基于從第三感測通道接收的數(shù)據(jù)計算出的值。在任何所示實(shí)施例 中，處理器210可通過例如電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的宿主電子控制單元(E⑶)（ePAS)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。 [0108]圖2C是根據(jù)一個實(shí)施例的另一示例性實(shí)施方式的框圖。示出的電路200c并不使用 復(fù)用器202(圖2A-2B)來實(shí)現(xiàn)。在圖2C中，差分放大器204c接收來自感測元件102a(即，第一 全橋)的其第一輸入和來自感測元件l〇2b(即，第二全橋)的第二輸入。在其它實(shí)施例中，差 分放大器204c可以接收來自感測元件102b(即，第二全橋）的第一輸入和來自感測元件102a (即，第一全橋）的第二輸入端。在本實(shí)施例中，角度和半徑可以從放大器204a和204b的輸出 進(jìn)行計算，并基于該角度和半徑值，可以確定與放大器204c相關(guān)聯(lián)的預(yù)期數(shù)據(jù)，其與放大器 204c相關(guān)聯(lián)的實(shí)際數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。因?yàn)楸緦?shí)施例不包括復(fù)用器，它可例如有利地節(jié)省功率。
[0109] 圖2D是示出雙橋計算的框圖。角度可被確定為angle = arctan2(S_C'（ -^-1 )_， C，-S ?(及-1 ) ):,其中*占。圖2D的兩個全橋l〇2a、l〇2b每個包括兩個半橋。S是由 經(jīng)配置以接收兩個半橋輸出的差分放大器252提供的信號，和C*是由被配置為接收兩個半 橋輸出的另一差分放大器250提供的信號，其中至少一個不同于由另一放大器接收的半橋 輸出。由圖2D所示的電路確定的角度可以比較于從半橋輸出的不同組合計算的角度。例如， 半橋輸出的其它組合可以對應(yīng)于提供給圖2A-2C的放大器204a和204b的信號。當(dāng)兩個計算 角之間的差滿足閾值時，錯誤標(biāo)記可被設(shè)置以指示傳感器誤差。如圖2D和2E所示，在一些實(shí) 施例中，第一和第二通道的全橋值(例如，V SIdPVCQS)的測定，并依次，角度和半徑值的判定 可以使用一個或多個中間模擬電路實(shí)現(xiàn)。例如，圖2D中的差分放大器250和252可輸出中間 值S和C*，然后可以通過以下的電路元件接收，例如在圖2E中所示的那些，以輸出Sin (VSIN) 和 C〇S(V〇3S)信號。
[0110] 在另一個實(shí)施例中，利用圖2D所示的微分放大器250和252計算的角度和半徑可用 于計算與第三感測通道相關(guān)聯(lián)的預(yù)期值，所述第三感測通道接收來自傳感元件l〇2a和102b 的兩個半橋輸出的不同組合。例如，期望值可以與表2的電壓中的一個的處理版本相關(guān)聯(lián)的 值中的一個。然后預(yù)期值可以相比于由第三傳感通道產(chǎn)生的值。 圖2E示出被配置為處理半橋輸出的電路。該電路可以結(jié)合在此所討論半橋關(guān)聯(lián)的 原理和優(yōu)點(diǎn)連接來實(shí)現(xiàn)，用于計算角度和/或半徑的目的。圖2E示出用于校正可以減少耗時 計算的相移的模擬電路。在一些實(shí)施例中，可以由處理器210來執(zhí)行的至少一些計算可通過 在圖2E中所示的模擬電路來進(jìn)行，以輸出Sin(V SIN)和C〇S(VCQS)信號。有利的以實(shí)施由類似 于圖2E中所公開的模擬電路來進(jìn)行的至少一些計算，其可以例如節(jié)省計算時間。
[0112] 圖3A示出根據(jù)一個實(shí)施例本文所描述的誤差檢測方法的示例實(shí)施方式的流程圖。 該方法可以用在圖2A-2C中所示的處理器的電路元件和一個或多個模塊和/或結(jié)合圖2D-2E 所示的電路來執(zhí)行。
[0113] 在操作302,從兩個磁傳感器元件的四個半橋輸出中的兩個組合的計算兩個輸出 信號。例如，在操作302中計算出的兩個輸出信號可以對應(yīng)于從第一和第二通道的輸出。在 操作304,角度和半徑可以基于來自操作302的兩個輸出信號來確定。在操作306,可以基于 在操作304確定的角度和半徑來確定預(yù)期第三輸出信號。在操作305中，與第三通道相關(guān)聯(lián) 的第三輸出信號或數(shù)據(jù)可以被確定或獲得。在操作308,預(yù)期輸出和第三通道的確定或獲得 輸出可以比較，以例如計算預(yù)期的和確定的值之間的差。在操作310,可確定的第三通道的 預(yù)期和測定的輸出之間的差是否大于閾值。如果差大于閾值，可在操作314來指示誤差，如 果差不大于閾值，則過程300可以進(jìn)行到操作312以使用計算出的角度。
[0114] 在一些實(shí)施例中，圖3A的操作可以通過在圖2A-2E中所示的電路的各種元件來執(zhí) 行。例如，操作304可以通過在圖2B和2C的測量計算模塊212來執(zhí)行，和操作306、308和310可 以例如由在圖2B和2C的錯誤檢測模塊214執(zhí)行。
[0115] 圖3B示出根據(jù)一個實(shí)施例的本文所述的錯誤檢測方法的另一示例流程圖。該方法 可使用圖2A-2C中所示的處理器的一個或多個模塊與模擬電路元件和/或結(jié)合圖2D-2E所示 的電路執(zhí)行。
[0116] 在操作中352,可從四半橋磁傳感器元件輸出的兩個的不同組合確定兩個不同的 輸出信號。在操作354中，可以分別基于從操作352的兩個輸出信號確定兩個磁場角度。在操 作356,兩個獨(dú)立確定磁場的角度可以比較，例如以計算兩個磁場角度之間的差。在操作 358,可確定兩個磁場角之間的差是否高于閾值。如果差大于閾值，可在操作362來指示誤 差，如果差不大于閾值，則過程350可進(jìn)行到操作360以使用計算出的角度中的一個。
[0117] 在一些實(shí)施例中，圖3B的操作可以通過在圖2A-2E中所示的電路的各種元件來執(zhí) 行。例如，操作352和354可以通過圖2B和2C的測量計算模塊212來執(zhí)行，和操作356和358可 以例如由圖2B和2C的錯誤檢測模塊214執(zhí)行。
[0118] 本公開內(nèi)容的各方面可以在各種電子設(shè)備中實(shí)現(xiàn)。電子設(shè)備的示例可以包括(但 不限于)消費(fèi)電子產(chǎn)品、消費(fèi)者電子產(chǎn)品的部分、電子測試設(shè)備、車載電子系統(tǒng)等。電子設(shè)備 的示例可以包括(但不限于)計算設(shè)備、通信設(shè)備、電子家用電器、汽車電子系統(tǒng)等。此外，電 子設(shè)備可包括未完成的產(chǎn)品。
[0119] 除非上下文清楚地要求，否則遍及說明書和權(quán)利要求中，詞語"包括"、"正包括"、 "包含"、"正包含"等是在包容性意義來解釋，而不是排他性或窮盡感;也就是說，在"包括但 不限于"的意義上。此外，在本申請中使用時，單詞"在此"、"以上"、"以下"，以及類似含義的 詞語應(yīng)指本應(yīng)用作為整體，而不是本申請的任何特定部分。如果上下文允許，在使用單數(shù)或 復(fù)數(shù)的某些實(shí)施例的上述詳細(xì)說明也可分別包括復(fù)數(shù)或單數(shù)。如果上下文允許，在提及兩 個或多個項(xiàng)目的列表中的單詞"或"旨在覆蓋所有單詞的以下解釋:列表中的任何項(xiàng)目、列 表中的所有項(xiàng)目，和在列表中項(xiàng)目的任何組合。
[0120] 此外，本文所用的條件性語言，諸如，在其他中，除非特別說明，"可以"、"可能"、 "可"、"或許"、"例"、"例如"、"諸如"等，或否則所使用的上下文中理解，一般旨在傳達(dá)某些 實(shí)施例包括，而其它實(shí)施例不包括某些特征、元件和/或狀態(tài)。因此，這樣的條件語言一般不 旨在暗示特征、元件和/或狀態(tài)以任何方式是一個或多個實(shí)施例所需的，或一個或多個實(shí)施 例一定包括邏輯用于判定這些特征、元件和/或狀態(tài)包括或在任何特定實(shí)施例中執(zhí)行，有或 沒有作者輸入或提示。
[0121]前面的描述和權(quán)利要求書可以指元件或特征為被"連接"或"耦合"在一起。如本文 中所使用的，除非明確聲明，否則，"連接"的意思是一個元件/特征直接或間接地連接到另 一個元件/特征，并且不一定是機(jī)械連接。同樣地，除非明確聲明，否則"耦合"意指一個元 件/特征直接或間接地聯(lián)接到另一個元件/特征，并且不一定是機(jī)械連接。因此，盡管在圖中 所示的各種原理圖描繪元件和部件的示例布置，附加的居間元件、設(shè)備、特征或組件可以存 在于實(shí)際的實(shí)施例中（假設(shè)所描繪的電路的功能性沒有被不利影響）。
[0122] 如本文所使用的，術(shù)語"確定"涵蓋各種各樣的操作。例如，"確定"可以包括運(yùn)算、 計算、處理、推導(dǎo)、調(diào)查、查找（例如，在表、數(shù)據(jù)庫或另一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中查找）、探知等。此外， "確定"可包括接收(例如，接收信息）、訪問（例如，訪問存儲器中的數(shù)據(jù))等。此外，"確定"可 包括解析、選擇、選取、建立等。此外，如本文所用的，"通道寬度"也可包括可以被稱為某些 方面的帶寬。
[0123] 上文描述的方法的各種操作可以通過能夠執(zhí)行操作的任何合適的裝置執(zhí)行，諸如 各種硬件和/或軟件組件、電路和/或模塊。通常，圖中所示的任何操作可以由相應(yīng)的能夠執(zhí) 行的操作的功能裝置來執(zhí)行。
[0124] 各種說明性邏輯塊，模塊，以及結(jié)合本公開內(nèi)容描述的電路可以由通用處理器、數(shù) 字信號處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場專用集成電路可編程門陣列信號(FPGA)或 其它可編程邏輯器件(PLD)，分立的門或晶體管邏輯、離散硬件組件或經(jīng)設(shè)計以執(zhí)行本文描 述的功能的任意組合實(shí)施或執(zhí)行。通用處理器可以是微處理器，但在替代方案中，處理器可 以是任何市售的處理器、控制器、微控制器或狀態(tài)機(jī)。處理器也可以實(shí)現(xiàn)為計算設(shè)備的組 合，例如，DSP和微處理器的組合、多個微處理器、一個或多個微處理器與DSP核心，或任何其 它此類配置的組合。
[0125] 本文所公開的該方法包括一個或多個操作或用于實(shí)現(xiàn)所述方法的動作。該方法步 驟和/或動作可彼此互換而不會脫離權(quán)利要求的范圍。換言之，除非操作或動作的特定順序 被指定的順序和/或使用特定的操作和/或動作在不脫離權(quán)利要求的范圍的情況下可以進(jìn) 行修改。
[0126] 應(yīng)該理解，實(shí)施方式并不限于以上所示的精確配置和組件?？梢詫ι衔拿枋龅姆?法和裝置的布置、操作和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種修改、改變和變化，而不脫離實(shí)施方式的范圍。
[0127] 盡管本發(fā)明已經(jīng)在某些實(shí)施例中描述，其他實(shí)施例對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員是 顯而易見的，包括不提供本文所闡述的所有特征和優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例，也在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。 此外，上述的各種實(shí)施例可被組合以提供進(jìn)一步的實(shí)施方式。此外，在一個實(shí)施例的上下文 中所示的某些特征可以被并入其它實(shí)施例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于檢測傳感器誤差的裝置，該裝置包括： 包括第一磁性傳感元件的第一通道，第一通道配置成提供第一通道數(shù)據(jù)； 包括第二磁性傳感元件的第二通道，第二通道配置成提供第二通道數(shù)據(jù)； 第三通道被配置成接收來自所述第一感測元件的第一信號和來自所述第二感測元件 的第二信號，所述第三通道經(jīng)配置以提供第三通道數(shù)據(jù);和 處理器，用于： 接收來自第一通道的第一通道數(shù)據(jù)、來自第二通道的第二通道數(shù)據(jù)，以及第三通道數(shù) 據(jù)； 從所述第一通道數(shù)據(jù)和所述第二通道數(shù)據(jù)，計算預(yù)期的第三通道數(shù)據(jù);和 至少部分地基于預(yù)期的第三通道數(shù)據(jù)與所述第三通道數(shù)據(jù)的比較，檢測傳感器誤差。2. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中： 第二感測元件定向在相對于所述第一感應(yīng)元件的第一非零角度，以及 第三通道被配置成接收來自所述第一磁性檢測元件的第一信號和來自所述第二磁性 傳感元件的第二信號。3. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述處理器被進(jìn)一步配置為： 至少部分地基于第一傳感器數(shù)據(jù)和第二傳感器數(shù)據(jù)，確定磁性角和傳感器輸出半徑； 和 至少部分地基于該角度和半徑，計算預(yù)期的第三通道數(shù)據(jù)。4. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，第一和第二磁性傳感元件的每個包括磁阻傳感器。5. 如權(quán)利要求2所述的裝置，其中，所述第一角度為大約45度。6. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一、第二和第三通道的每個進(jìn)一步包括放大 器和采樣電路。7. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一感測元件包括第一全橋，和第二感測元件 包括第二全橋，以及其中，所述第一信號是從第一全橋的半橋的輸出，和第二信號是從第二 全橋的半橋的輸出。8. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，所述第一感測元件包括第一全橋，和第二感測元件 包括第二全橋，以及其中，所述第一感測通道被配置成處理所述第一全橋的兩個半橋輸出， 以及第二感測通道被配置為處理所述第二全橋的兩個半橋輸出。9. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，第一和第二感測元件并置。10. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中，第一和第二元件的每個被配置成提供差分輸出。11. 如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述裝置被配置成響應(yīng)于滿足閾值的檢測錯誤而提 供錯誤標(biāo)志。12. -種電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括權(quán)利要求1所述的裝置。13. -種用于檢測傳感器誤差的方法，該方法包括： 接收來自第一通道的第一傳感器的數(shù)據(jù)和來自第二通道的第二傳感器數(shù)據(jù)； 至少部分地基于所述第一傳感器數(shù)據(jù)和所述第二傳感器數(shù)據(jù)，確定角度以及半徑； 至少部分地基于所述角度和半徑，計算預(yù)期的第三傳感器數(shù)據(jù);和 至少部分地基于預(yù)期的第三傳感器數(shù)據(jù)與第三傳感器數(shù)據(jù)的比較，檢測傳感器誤差， 其中，所述第一通道包括第一磁性傳感元件， 其中，所述第二通道包括第二磁性傳感元件，第二磁性傳感元件定向到相對于第一感 測元件的第一角度， 其中，所述第三通道被配置成接收來自所述第一磁性傳感元件的第一信號和來自所述 第二磁性傳感元件的第二信號。14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，確定所述角度包括使用反正切函數(shù)計算角度。15. 如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括：響應(yīng)于滿足閾值的檢測錯誤，提供錯誤標(biāo) VI、J、O16. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述第一和第二磁感應(yīng)元件的每個包括各向異性 磁阻(AMR)傳感器。17. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述第一角度為大約45度。18. -種用于檢測傳感器誤差的裝置，該裝置包括： 包含第一磁性傳感元件的第一通道，所述第一磁性傳感元件包括具有兩個半橋輸出的 第一全橋； 包含第二磁性傳感元件的第二通道，所述第二磁性傳感元件包括具有兩個半橋輸出的 第二全橋； 第三通道配置成接收來自所述第一全橋的半橋輸出之一的第一信號和來自第二全橋 的半橋輸出之一的第二信號;和 處理器，用于： 接收來自所述第一通道的第一通道數(shù)據(jù)，來自所述第二通道的第二通道數(shù)據(jù)，以及來 自第三通道的第三通道數(shù)據(jù)； 從第一通道數(shù)據(jù)，第二通道的數(shù)據(jù)，以及第三通道數(shù)據(jù)中的兩個計算第一值，并從第一 通道數(shù)據(jù)，第二通道的數(shù)據(jù)以及第三通道數(shù)據(jù)的另外兩個計算第二值;和 至少部分地基于所述第一值與所述第二值的比較，檢測傳感器誤差。19. 如權(quán)利要求18所述的裝置，進(jìn)一步包括差分放大器，其中每個差分放大器都被配置 為接收來自所述第一全橋的信號以及來自第二全橋的信號，并且其中每個差分放大器都被 配置為接收來自第一和第二全橋的信號的不同組合，其中，所述處理器與所述差分放大器 通信，并且其中所述第一通道數(shù)據(jù)、第二通道數(shù)據(jù)以及第三通道數(shù)據(jù)與所述差分放大器的 輸出相關(guān)。20. 如權(quán)利要求18所述的裝置，其中第一值是第一磁性角，和所述第二值是第二磁性 角。
【文檔編號】G01D18/00GK105910637SQ201610091583
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月19日
【發(fā)明人】G·P·考斯格拉芙, J·施密特, D·G·奧科菲
【申請人】亞德諾半導(dǎo)體集團(tuán), 路斯特傳感器技術(shù)有限公司