基于霍尔效应的角取向传感器及其相应的方法和设备
阅读：1030发布：2020-05-16
专利汇可以提供基于霍尔效应的角取向传感器及其相应的方法和设备专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且用于感测产生 磁场 的磁体的 角 取向的 传感器 包括：-N≥2个霍尔效应设备(HD1,HD2,…)，每个霍尔效应设备具有检测方向并包括第一和第二对连接器，其中在存在所述磁场的情况下，在所述第一对连接器之间的 电流 的流动允许拾取在由所述磁场引起的在第二对连接器之间的霍尔 电压 ，除非所述磁场沿着所述检测方向的磁场分量为零，其中所述N个霍尔效应设备对齐，使得它们具有沿着轴延伸的公共检测方向；-滤波或谐振单元(F)，其包括输入端和输出端，其中从所述输出端输出的 信号 被称为滤过的信号；-接线单元(W)，其操作地连接到所述N个霍尔效应设备中的每个的相应的第二对连接器，构造和配置成在特定的接线中将第二对连接器选择性地操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端；-控制单元(L)，其构造和配置成控制所述接线单元，使得在持续时间Tf的第一时间周期期间和在所述N个霍尔效应设备的固定序列中，所述N个霍尔效应设备中的每个使用其第二对连接器连续地操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端；-输出单元(4)，其操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端，构造和配置成从滤过的信号得到与所述角取向有关的 输出信号 并输出所述输出信号；其中所述滤波或谐振单元(F)构造和配置成像具有f＝1/Tf的基波 频率 的带通 滤波器 一样。，下面是基于霍尔效应的角取向传感器及其相应的方法和设备专利的具体信息内容。
1.一种用于感测产生磁场的磁体的角取向的传感器，所述传感器包括：
-N≥2个霍尔效应设备，每个霍尔效应设备具有检测方向并包括第一对连接器和第二对连接器，其中在存在所述磁场的情况下，在所述第一对连接器之间的电流的流动允许拾取在由所述磁场引起的在所述第二对连接器之间的霍尔电压，除非所述磁场沿着所述检测方向的磁场分量为零，其中所述N个霍尔效应设备对齐，使得它们具有沿着一轴延伸的公共检测方向；
-滤波或谐振单元，其包括输入端和输出端，其中从所述输出端输出的信号被称为滤过的信号；
-接线单元，其操作地连接到所述N个霍尔效应设备中的每个的相应的第二对连接器，并被构造和配置成将所述第二对连接器选择性地操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端；
-控制单元，其构造和配置成控制所述接线单元，使得在持续时间Tf的第一时间周期期间和在所述N个霍尔效应设备的固定序列中，所述N个霍尔效应设备中的每个使用其第二对连接器连续地操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端；
-输出单元，其操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端，并被构造和配置成从滤过的信号得到与所述角取向有关的输出信号并输出所述输出信号；
其中所述滤波或谐振单元构造和配置成改变基波频率f＝1/Tf的已输入信号，所述已输入信号除了所述基波频率以外还包括较高次谐波，使得所述较高次谐波的强度相对于所述基波频率的强度降低。
2.如权利要求1所述的传感器，其中所述N个霍尔效应设备位于同一平面中。
3.如前述权利要求中的一项所述的传感器，其中所述控制单元进一步构造和配置成控制所述接线单元，使得在持续时间Tf的所述第一时间周期之后，下列情况被实现：
-在持续时间Tf的所述第一时间周期之后的持续时间Tf的第二时间周期期间且在所述N个霍尔效应设备的相同固定序列中，所述N个霍尔效应设备中的每个使用其第一对连接器连续地操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端。
4.如前述权利要求中的一项所述的传感器，其中所述控制单元进一步构造和配置成控制所述接线单元，使得对于所述N个霍尔效应设备中的至少一个：
-在将相应的霍尔效应设备的所述第二对连接器连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端之前，所述相应的霍尔效应设备的所述第一对连接器已经连接到电流源，其中直到所述相应的霍尔效应设备的所述第二对连接器连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端时的时间以及在所述时间期间一直维持这个接线；
和/或
-在所述相应的霍尔效应设备的所述第二对连接器连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端时的时间期间一直和直到所述时间终止之后，所述相应的霍尔效应设备的第一对连接器到电流源的连接被建立并维持，
被实现，
尤其是，其中这适用于所述N个霍尔效应设备中的每个，更特别的是，这二者都适用于所述N个霍尔效应设备中的每个。
5.如权利要求1或权利要求2所述的传感器，其中所述固定序列是与所述霍尔效应设备的相对空间位置有关或取决于所述霍尔效应设备的相对空间位置的序列。
6.如前述权利要求中的一项所述的传感器，其中所述N个霍尔效应设备中的每个布置在具有N个角的多边形的一个角上，其中所述固定序列是可通过为所述N个霍尔效应设备中的每个确定由使所述相应的霍尔效应设备的位置与所述多边形的重心互连的直线与使所述N个霍尔效应设备中的第一个的位置与所述多边形的重心互连的直线围住的角度而得到的序列，以及根据各自的角度对所述霍尔效应设备排序，使得所述角度构成单调地增加或单调地减小的系列。
7.如前述权利要求中的一项所述的传感器，其中N≥3，特别是N≥4。
8.如前述权利要求中的一项所述的传感器，其中所述N个霍尔效应设备布置在圆上，特别是其中它们均匀地分布在所述圆上。
9.如前述权利要求中的一项所述的传感器，其中所述输出单元包括相位检测单元，特别是其中所述输出单元包括比较器。
10.一种包括根据前述权利要求中的一项的至少一个传感器的集成电路，特别是其中所述集成电路使用CMOS工艺来制造。
11.一种包括根据权利要求1到9之一的传感器或根据权利要求10的集成电路的设备或布置。
12.如权利要求11所述的设备或布置，所述设备或布置是下列项中的至少一个：
-角位置传感器；
-旋转编码器；
-旋转速度传感器；
-转数计数器；
-电动机。
13.如权利要求11或权利要求12所述的设备或布置，包括所述磁体。
14.如权利要求11到13中的一项所述的设备或布置，包括所述磁体所固定到的可旋转主体。
15.如权利要求13或权利要求14所述的设备或布置，其中所述磁体绕着沿着所述轴对齐的旋转轴可倾斜或可旋转，且其中所有所述N个霍尔效应设备都位于由包括所述旋转轴的平面界定的同一个半空间中。
16.如权利要求11到15中的一项所述的设备或布置，包括操作地连接到所述输出单元的评估单元，所述评估单元构造和配置成从所述输出信号得到指示所述角取向的时间的变化或从所述角取向的时间的变化得到的信号。
17.一种用于感测产生磁场的磁体的角取向的方法，所述方法包括下列步骤：
a)提供N≥2个霍尔效应设备，每个霍尔效应设备具有检测方向并包括第一对连接器和第二对连接器，其中在存在所述磁场时，在所述第一对连接器之间的电流的流动允许拾取由所述磁场引起的在第二对连接器之间的霍尔电压，除非所述磁场沿着所述检测方向的磁场分量为零，其中所述N个霍尔效应设备对齐，使得它们具有沿着轴延伸的公共检测方向；
b)提供包括输入端并构造和配置成改变基波频率f＝1/Tf的已输入信号的滤波或谐振单元，所述已输入信号除了所述基波频率以外还包含较高次谐波，使得所述较高次谐波的强度相对于所述基波频率的强度降低；
d)在持续时间Tf的第一时间周期期间和在所述N个霍尔效应设备的固定序列中：将所述N个霍尔效应设备中的每个使用其第二对连接器连续地操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端；以及
e)对执行步骤d)做出反应从由所述滤波或谐振单元输出的信号得到指示所述角取向的输出信号。
18.如权利要求17所述的方法，包括在步骤d)之后执行所述下列步骤：
d’)在持续时间Tf的所述第一时间周期之后的持续时间Tf的第二时间周期期间且在所述N个霍尔效应设备的相同固定序列中：将所述N个霍尔效应设备中的每个使用其第一对连接器连续地操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端。
19.如权利要求17或18所述的方法，包括对于所述N个霍尔效应设备中的至少一个执行下列步骤中的至少一个：
f1)在将相应的霍尔效应设备的第二对连接器连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端之前，已经将相应的霍尔效应设备的所述第一对连接器操作地连接到电流源，并直到所述相应的霍尔效应设备的所述第二对连接器连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端时的时间以及在所述时间期间一直维持这个接线；
f2)将所述相应的霍尔效应设备的所述第一对连接器操作地连接到电流源，并在所述相应的霍尔效应设备的第二对连接器操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端时的时间期间一直且直到所述时间终止之前维持这个接线，
特别是其中所述步骤f1)和f2)中的至少一个对于所述N个霍尔效应设备中的每个被执行，更具体地其中所述步骤f1)和f2)都对于所述N个霍尔效应设备中的每个被执行。
20.如权利要求17到19中的一项所述的方法，包括下列步骤：
g)从所述输出信号得到指示所述角取向的时间的变化或从所述角取向的时间的变化可得到的信号。
21.一种包括执行根据权利要求17到20中的一项的方法的方法，其中所述方法是用于下列操作中的至少一个的方法：
-确定包括所述磁体的可旋转主体的角位置；
-确定包括所述磁体的旋转主体的旋转速度；
-确定包括所述磁体的旋转主体的旋转速度中的变化；
-确定从初始时间点起发生的可旋转主体的转数。
22.一种用于制造用于感测产生磁场的磁体的角取向的传感器的方法，所述方法包括用单片半导体材料制造:
-N≥2个霍尔效应设备，每个霍尔效应设备具有检测方向并包括第一对连接器和第二对连接器，其中在存在所述磁场的情况下，在所述第一对连接器之间的电流的流动允许拾取在由所述磁场引起的在第二对连接器之间的霍尔电压，除非所述磁场沿着所述检测方向的磁场分量为零，其中所述N个霍尔效应设备对齐，使得它们具有沿着一轴延伸的公共检测方向；
-滤波或谐振单元，其包括输入端和输出端，其中从所述输出端输出的信号被称为滤过的信号；
-接线单元，其操作地连接到所述N个霍尔效应设备中的每个的相应的第二对连接器，特别是其中所述接线单元构造和配置成将所述第二对连接器选择性地操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端。
-控制单元，其构造和配置成控制所述接线单元，特别是使得在持续时间Tf的第一时间周期期间和在所述N个霍尔效应设备的固定序列中，所述N个霍尔效应设备中的每个使用其第二对连接器连续地操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端；
-输出单元，其操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输出端，特别是其中所述输出单元构造和配置成从滤过的信号得到与所述角取向有关的输出信号并输出所述输出信号；
其中所述滤波或谐振单元是具有基波频率f＝1/Tf的滤波器或谐振器，特别是其中所述滤波或谐振单元构造和配置成改变基波频率f＝1/Tf的已输入信号，所述已输入信号除了所述基波频率以外还包括较高次谐波，使得所述较高次谐波的强度相对于所述基波频率的强度降低。
基于霍尔效应的角取向传感器及其相应的方法和设备
技术领域
[0001] 本发明涉及通过霍尔效应来感测磁场的角取向的领域。特别是，本发明涉及用于感测产生磁场的磁体的角取向的传感器，且这样，旋转速度或相关幅度也可得到。本发明涉及根据权利要求的开始条款的方法和布置。相应的设备在很多领域中例如在位置感测中和在旋转速度测量中例如在电动机中和在汽车和飞机工业中获得应用。
[0002] 发明背景
[0003] 在目前的技术水平中，使用霍尔效应来确定磁场的角取向的几种方式是已知的。在很多情况中，限制到在平面内或轴上的取向，即确定磁场分别在那个平面内和那个轴上的投影的角取向就足够了。
[0004] 例如，已知使用两个正交布置的霍尔设备并使用模数转换器将它们的各自霍尔电压转换成数字。然后通过计算这两个数字之比的反正切(arctangent，ATAN)来得到表示想要的角取向的角度，其中一般数字控制器例如微控制器使用CORDIC算法或查找表来计算ATAN函数。
[0005] 这个解决方案具有几个相当不合意的结果。相对高数量的能量被消耗，因为两个模数转换器和通常还有微控制器被涉及。而且此外，微控制器还通常引入时间延迟，且特别是，初始化微控制器所需的时间将增加延迟。此外，微控制器是软件控制的，且在一些应用中例如在飞机工业中，在传感器系统中的软件的使用需要特殊和相对苛刻的资格证明过程。
[0006] 在US 6,288,533中公开了类似的解决方案的特定实现。为了实现关于不希望有的(寄生)磁场的一定的不敏感性，在US 6,288,533中建议提供至少两个霍尔设备对并形成在每对相应的霍尔设备的霍尔电压之间的差异。在相应的霍尔设备对所位于的区域中实质上均匀的不希望有的磁场因此并不对差信号产生贡献。然后基本上通过计算在两个差信号之间的比的反正切来执行涉及差信号的数值计算。这个方法对于得到单个角位置需要数字化两个信号并计算反正切，这导致时间和电功率的相当大的消耗。
[0007] 为了能够省却两个信号的模数转换，例如在US 4,163,326中提议相敏系统。相敏系统一般配置成使得在传感器的输出端处得到正弦信号，其相位表示待测量的角度。优点是，信号可被馈送到简单相位检测电路用于得到期望角度。已经提出了用于产生信号(其相位包含期望角度信息)的各种方法。US 4,163,326公开了基于霍尔设备并实现相敏系统的电子罗盘。
[0008] 例如在EP 2 028 450 A2中，通过使两个正交布置的霍尔效应设备(一个设备相对于另一设备倾斜90°的角)的输出相加来产生期望信号。为了完成此，霍尔效应设备设置有具有相同的振幅并相对于彼此移动90°的正弦形状的偏置电流。所需正弦波电流的产生是相对有挑战性的和昂贵的，且如果相移不确切地是90°和/或如果正弦波的振幅不相等，则所输出的角度信息不精确地反映磁场取向。
[0009] 在WO 2008/145 662 A1中公开了另一方法。其中，建议提供特定的传感结构，其可被考虑为自然地产生正弦波输出的圆形垂直霍尔设备。从正弦信号中，可容易得到与角度成比例的PWM信号。所需的特殊霍尔设备的制造相对昂贵，且测量所需的时间相对长。
[0010] 从EP 1 967 824 A1中，已知与可旋转磁源一起使用的传感器布置，其中由磁场传感器输出的信号被数字化，且相应的数字传感器值被馈送到评估单元。评估单元然后从数字传感器值的一部分计算旋转角。
[0011] 提供确定产生磁场的磁体的角取向的可选方式是合乎需要的。
[0012] 发明概述
[0013] 因此，本发明的一个目的是创建确定产生磁场的磁体的角取向的可选方式。应提供用于感测产生磁场的磁体的角取向的传感器和此外用于感测产生磁场的磁体的角取向的相应方法。此外，应提供包括这样的传感器的设备或布置和用于制造用于感测产生磁场的磁体的角取向的传感器的方法。
[0014] 本发明的另一目的是提供相对容易地实现的、确定这样的角取向的方式。
[0015] 本发明的另一目的是提供产生特别准确地结果的、确定这样的角取向的方式。
[0016] 本发明的另一目的是提供确定这样的角取向的方式，所述角取向对寄生(干扰)磁场特别是对例如由位于远离感测区域处的磁体产生的在空间上大致不变的磁场特别不敏感的。
[0017] 本发明的另一目的是提供确定这样的角取向的特别能量有效的方式。
[0018] 本发明的另一目的是提供特别是通过省却复杂部件或过程来确定这样的角取向的相对简单的方式。
[0019] 本发明的另一目的是提供确定这样的角取向的特别快的方式。
[0020] 本发明的另一目的是提供具有良好的可制造性的适当传感器。
[0021] 本发明的另一目的是提供改进的角位置传感器。
[0022] 本发明的另一目的是提供改进的旋转编码器。
[0023] 本发明的另一目的是提供改进的旋转速度传感器。
[0024] 本发明的另一目的是提供改进的转数计数器。
[0025] 本发明的另一目的是提供改进的电动机。
[0026] 本发明的另一目的是提供特别小尺寸的电动机。
[0027] 另外的目的从下面的描述和实施方式显露。
[0029] 用于感测产生磁场的磁体的角取向的传感器包括：
[0030] -N≥2个霍尔效应设备，每个霍尔效应设备具有检测方向并包括第一和第二对连接器，其中在存在所述磁场的情况下，在所述第一对连接器之间的电流的流动允许拾取在由所述磁场引起的在第二对连接器之间的霍尔电压，除非所述磁场沿着所述检测方向的磁场分量为零，其中所述N个霍尔效应设备对齐，使得它们具有沿着一轴延伸的公共检测方向；
[0031] -滤波或谐振单元，其包括输入端和输出端，其中从所述输出端输出的信号被称为滤过的信号；
[0032] -接线单元，其操作地连接到所述N个霍尔效应设备中的每个的相应的第二对连接器，并被构造和配置成在特定的接线中将第二对连接器选择性地操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端；
[0033] -控制单元，其构造和配置成控制所述接线单元，使得在持续时间Tf的第一时间周期期间和在所述N个霍尔效应设备的固定序列中，所述N个霍尔效应设备中的每个使用其第二对连接器连续地操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端；
[0034] -输出单元，其操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端，并被构造和配置成从滤过的信号得到与所述角取向有关的输出信号并输出所述输出信号；
[0036] 这样的传感器可使以高精确度和以高速感测磁体或磁场的角取向同时只使用相对简单的部件变得可能。这样的传感器可以用相对简单的方式构造，而不缺乏测量准确度。此外，这样的传感器可以只使用CMOS工艺在硅中实现。
[0037] 所述霍尔效应设备是通常在空间上分离的霍尔效应设备，特别是相对于垂直于沿着所述轴的坐标的坐标而分布。
[0038] 关于所述检测方向，应注意，这不是定向物体，因为它没有像箭头一样的方向或方位的意义；它更确切地是像线一样的物体。我们可以说，所述N个霍尔效应设备的检测方向平行于彼此(且平行于所述轴)对齐。
[0039] 所述角取向可以特别是表示所述轴的角取向。
[0041] 为了使本发明可变得更好理解，我们可以说，N个霍尔效应设备被读出，使得霍尔电压的读出序列模拟正弦波，正弦波具有频率f，且模拟以阶跃函数的形式、以阶梯信号的形式实现。滤波或谐振单元强调(基波)频率f，同时抑制其它频率，特别是不可避免地出现的较高次谐波。而且从因而产生的正弦或类正弦波的相位中，得到想要的角取向，这特别是借助于可以用相对简单的方式实现的相位检测来实现。持续时间Tf的每个所述时间周期可与正弦波的一个周期有关，其中所述时间周期不一定在0°开始。
[0042] 我们也可粗略地说，产生一信号，该信号包括持续时间Tf的时间周期，在每个所述时间周期期间，N个霍尔效应设备的霍尔电压关联在一起；以及在这样得到的信号中，除了f＝1/Tf以外的频率分量(尽可能好地)衰减。此外最后，可确定滤过的信号的相位，且从那个相位中可得到磁体的角取向。
[0043] 所提议的感测所述磁体的所述角取向的方式可在特定的方面中被考虑为经由所述磁场的磁场矢量到所述轴上的投影的空间变化来实现。以那种方式，所述输出信号也可被考虑为指示所述空间变化。
[0044] 可规定，在持续时间Tf的所述时间周期期间，所述N个霍尔效应设备中的每个(使用其第二对连接器)连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端一次。如下面结合“微分测量”变得更清楚的，也可能规定，在持续时间Tf的所述时间周期期间，所述N个霍尔效应设备中的每个(使用其第二对连接器)连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端两次。
[0045] 数字N是至少2的正整数，且它可特别是发展为至少3或至少4。通常，N越高,输入到滤波或谐振单元的信号就越接近便于滤波的正弦形状的信号并可导致更精确的输出信号。我们可以说，所述N个霍尔效应设备形成一组(第一组)霍尔效应设备。
[0046] 在所述滤波或谐振单元中实现的改变通常是滤波。
[0047] 所述基波频率f可通常被称为滤波频率或谐振频率。
[0048] 在一个实施方式中，传感器包括正好一个滤波或谐振单元。
[0049] 可以规定，所述滤波或谐振单元也构造和配置成改变基波频率f＝1/Tf的已输入信号，所述已输入信号除了所述基波频率以外还包括较低频率(特别是高达f/2的频率)，使得所述较低频率的强度相对于所述基波频率的强度降低。
[0050] 在可与上面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，所述滤波或谐振单元是或包括低通滤波器，特别是，它此外包括用于去除任何DC偏移，即用于去除在0Hz下的电压的偏移去除器。
[0051] 在可与上面提到的实施方式组合的一个实施方式中，所述滤波或谐振单元是或包括带通滤波器。带通滤波器可减弱或去除在基波频率f之上和之下的频率。这可能对得到特别高质量的滤过的信号是有用的，这又会使得到高度准确的输出信号变得可能。
[0052] 在可与上面提到的实施方式组合的一个实施方式中，所述滤波或谐振单元具有滤波频率f，在该频率下，衰减最小或放大率最大。
[0053] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，在因而产生的滤过的信号中，较高次谐波相对于基波频率f降低了至少10dB，特别是至少20dB。
[0054] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，在因而产生的滤过的信号中，较高次谐波降低，使得任何较高次谐波的因而产生的强度相对于基波频率f的强度达到至多‐20dB。
[0055] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，由滤波或谐振单元产生的衰减在2f下是至少20dB，且特别是在f/2下也至少是20dB。在2f下至少20dB的衰减将一般导致相应于0.3°的感测误差的在输出信号中的大约0.3°的失真。
[0056] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，所述滤波或谐振单元是或包括具有大约Q＝π/2的品质因数Q(有时也简单地被称为“品质”)的带通滤波器。其中，π表示大约3.14的阿基米德常数。特别是，所述品质因数等于Q＝1.57±0.25，或为了更好的结果，等于Q＝1.57±0.1。这样，在旋转磁场的测量中例如在旋转速度测量中，在滤波频率f附近的频率处自然出现的相移可用于减小、特别是用于补偿输出信号的输出相对于当磁场实际上具有在输出信号中指示的角位置时的时间的时间滞后。在这种情况下将依赖于磁场的旋转方向来选择所述特定的序列。
[0057] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，所述滤波或谐振单元包括放大器，特别是用于在实现信号改变/信号滤波之前放大霍尔电压的输入放大器。但滤波或谐振单元也可能包括(可选地或此外)其它信号修改器，例如加法器。
[0058] 在一般设置和布置中，所述磁体绕着沿着前面提到的轴对齐的旋转轴可旋转或可倾斜。
[0059] 所述数据信号可取决于或指示所述角取向。
[0060] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，所述N个霍尔效应设备位于同一平面中。这可便于霍尔效应设备的制造，且它可便于所述控制单元的操作。
[0061] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，所述N个霍尔效应设备位于圆上，特别是其中所述圆被包括的平面垂直于所述轴。而且也可能规定，所述N个霍尔效应设备均匀地分布在所述圆上。
[0062] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，到所述滤波或谐振单元的所述输入端的所述连接对于每个霍尔效应设备在相同的持续时间的时间周期期间实现，特别是在持续时间ti＝Tf/N期间,i＝1,…,N。这在均匀分布在圆上的N个霍尔效应设备的前面提出的位置的情况下可特别适用。但也规定，对于N个霍尔效应设备中的每个，这样的持续时间ti被单独地选择。
[0063] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，在持续时间Tf的所述第一时间周期期间和以所述固定序列连续地操作地连接所述N个霍尔效应设备被重复地执行。因此，可产生长久的周期性信号。
[0064] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，传感器包括至少一个电流源，其包括用于在其输出端处输出电流的输出端。这可规定向霍尔效应设备提供通常被称为偏置电流的电流。
[0065] 通常
[0066] -偏置电流的流动方向；
[0067] -所述霍尔电压被获取所沿着的方向；以及
[0068] -所述轴；
[0069] 都相互垂直于彼此。
[0070] 偏置电流的施加也可借助于所述接线单元实现。因此，接线单元在这种情况下也将操作地连接到所述N个霍尔效应设备中的每个的相应的第一对连接器。
[0071] 通常，所述N个霍尔效应设备被定向和操作，使得它们在相同的磁场存在的情况下产生相同符号的霍尔电压。也可能规定，霍尔效应设备被定向和操作，使得在存在相同的磁场的情况下，通过N个霍尔效应设备中的每个，相同符号的信号被输入到所述滤波或谐振单元。在那种情况下，所述接线单元也可例如通过将偏置电流适当地施加到霍尔效应设备、更具体地通过在适当的方向上施加偏置电流(偏置电流具有适当的符号)或通过适当地给所述第二触头接线来相应地操作。
[0072] 在与最后一个提出的实施方式组合的一个实施方式中，传感器包括确切地一个这样的电流源。但也可规定，传感器包括确切地两个这样的电流源。
[0073] 在与最后两个提出的实施方式中的一个或两个组合的一个实施方式中，由电流源输出的电流是预定电流。
[0074] 在与最后三个提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，由电流源输出的电流是可调节电流。
[0075] 在与最后四个提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，将相同安培数的偏置电流施加到N个霍尔效应设备中的每个。
[0076] 在与最后五个提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，将恒定电流的脉冲施加到所述N个霍尔效应设备中的每个。
[0077] 在与最后六个提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，在测量时间期间，即在霍尔电压从相应的霍尔效应设备馈送到滤波单元时的时间期间施加恒定电流。
[0078] 通常，至少一个电流源能够输出恒定电流，特别是可用作偏置电流的这样的恒定电流。
[0079] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，所述固定序列是与所述霍尔效应设备的相对空间位置有关或取决于所述霍尔效应设备的相对空间位置的序列。所述固定序列可以是依赖于所述霍尔效应设备的所述相对空间位置而得到的序列。
[0080] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，所述N个霍尔效应设备中的每个布置在具有N个角的多边形的一个角上，其中所述固定序列是可通过为所述N个霍尔效应设备中的每个确定由下列直线围住的角度而得到的序列：
[0081] -使相应的霍尔效应设备的位置与所述多边形的重心互连的直线；以及[0082] -使所述N个霍尔效应设备中的第一个的位置与所述多边形的重心互连的直线；以及
[0083] 根据各自的角度对霍尔效应设备排序，使得所述角度构成单调地增加或单调地减小的系列。当霍尔效应设备根据增加或减小的角度被排序时，前面提到的阶梯信号可具有用于提取前面提到的正弦波的适当形式。
[0084] 例如，如果霍尔效应设备位于圆上，则通过在霍尔效应设备中的任意第一个处开始并然后通过顺着圆(在一个方向上或在另一方向上)选择另外的霍尔效应设备直到下一霍尔效应设备将再次是第一个霍尔效应设备来得到适当的序列。
[0085] 特别是，所述多边形可以具有一种形状，使得对于所有所述N个霍尔效应设备，在从所述多边形的重心延伸到相应的霍尔效应设备的线段上，N个霍尔效应设备中不再有另外的霍尔效应设备位于所述线段上。
[0086] 上面解释的特定种类的固定序列主要适用于N≥3或更确切地N≥4。对于N＝2，第一和第二霍尔效应设备简单地交替。对于N＝3，可选择这两个可能值中的任一个。
[0087] 本发明的方面也可借助于考虑偏置电流到霍尔效应设备的施加和来自霍尔效应设备的霍尔电压的拾取的“接线图”来解释本发明的方面。接线图描述对霍尔效应设备的两对连接器接线的特定方式。
[0088] 两个接线图被称为“正交”接线图，如果在这两个接线图之一中，偏置电流施加到一对连接器，在这两个接线图中的另一个中，霍尔电压在这对连接器处被拾取。假定所述滤波或谐振单元和所述电流源存在，我们也可以说，两个接线图被称为“正交”接线图，如果在这两个接线图之一中连接到电流源的一对连接器在这两个接线图的另一个中连接到所述滤波或谐振单元。
[0089] 两个接线图被称为“反相”接线图，如果它们导致霍尔电压的不同符号(在存在相同的磁场的情况下)。这可通过例如反转偏置电流流动的方向或通过反转霍尔电压被拾取时的极性来实现。
[0090] 例如，接线单元可操作地连接到所述N个霍尔效应设备中的每个的每个连接器，并构造和配置成在特定的接线中将所述连接器对选择性地操作地连接到所述电流源的所述输出端或所述滤波或谐振单元的所述输入端。其中，可规定任何连接器对的连接器的极性是可选择的(经由控制所述接线单元的所述控制单元)。
[0091] 一对连接器到所述电流源的所述输入端的接线通常导致电流(偏置电流)施加到相应的霍尔设备；以及一对连接器到所述滤波或谐振单元的所述输入端的接线通常导致霍尔电压馈送到滤波或谐振单元用于处理想要的角取向和从经处理的(滤过的)信号的相位最终确定想要的角取向。
[0092] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，所述控制单元此外构造和配置成控制所述接线单元，使得在持续时间Tf的所述第一时间周期之后，下列情况被实现：
[0093] -在持续时间Tf的第二时间周期期间，其在持续时间Tf的所述第一时间周期之后、特别是紧接着之后，且在所述N个霍尔效应设备的相同固定序列中，所述N个霍尔效应设备中的每个使用其第一对连接器连续地操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端。
[0094] 因此可规定，对于所述N个霍尔效应设备中的每个，应用于分别在持续时间Tf的所述第一和第二时间周期中的相应霍尔效应设备的接线图是相对于彼此正交的接线图。特别是，可规定，非反相接线图分别在持续时间Tf的所述第一和第二时间周期期间应用于所述N个霍尔效应设备中的每个，即应用于所述N个霍尔效应设备中的每个的相应的两个接线图是导致霍尔电压的相同符号的这样的接线图。
[0095] 通过在彼此之后组合正交(和通常非反相)接线图，可能去除或抵消(或至少强烈地减少)偏移。在霍尔效应设备中的这样的偏移意(其在大部分情况下不可避免地存在)味着虽然没有磁场存在(B＝0)，非零霍尔电压存在(VHall≠0)。
[0096] 在具有持续时间Tf的第二时间周期的实施方式的进一步改进中，可能规定，首先在持续时间Tf的n个连续的时间周期期间，所述N个霍尔效应设备中的每个在所述N个霍尔效应设备的所述相同固定序列中使用其第二对连接器连续地操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端，且在持续时间Tf的m个连续的时间周期期间，所述N个霍尔效应设备中的每个在所述N个霍尔效应设备的所述相同固定序列中使用其第一对连接器连续地操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端。其中适用于整数n和m：n≥1且更具体地n≥2，以及m≥1且更具体地m≥2。例如，n≥3和m≥3例如n＝m＝4可被选择。这可不仅导致抵消的偏移，而且也导致将频率分量减小到f＝1/Tf之下但接近f＝1/Tf，因而导致更精确的输出信号和/或使用更简单的滤波或谐振单元实现良好的输出信号。它可被实现以通过用甚至更低的且此外更远离频率f的频率分量代替这样的干扰频率分量来简化低于频率f的这样的干扰频率分量的去除。
[0097] 可与前面提出的实施方式(和去除偏移的方式)中的一个或多个组合的去除偏移的另一方式可以是例如规定在所述固定序列中，所述N个霍尔效应设备中的每个首先使用其第一对且然后使用其第二对连接器连续地操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端。在这种情况下，第一接线和紧接着在其后的第二正交接线在对序列中的下一霍尔效应设备继续之前应用于所述N个霍尔效应设备中的每个，这可导致将干扰频率分量移动到特别是远远在频率f之上，这再次可便于滤波。
[0098] 应注意，当分别使用术语“连续”和“连续地”时，这通常意味着某事然后立即跟着发生，即没有延迟或具有可忽略的延迟。
[0099] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的、传感器包括所述至少一个电流源的一个实施方式中，所述控制单元此外构造和配置成控制所述接线单元，使得在持续时间Tf的所述第一时间周期之后，三个另外的正交但非反相接线图在相同的固定序列中连续地应用于所述N个霍尔效应设备。这可允许实现良好的偏移补偿。
[0100] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的、传感器包括所述至少一个电流源的一个实施方式中，所述控制单元此外构造和配置成控制所述接线单元，使得对于所述N个霍尔效应设备中的至少一个：
[0101] -在将相应的霍尔效应设备的第二对连接器连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端之前，相应的霍尔效应设备的第一对连接器已经连接到电流源，其中直到相应的霍尔效应设备的第二对连接器连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端时的时间为止和在该时间期间一直维持这个接线；
[0102] 和/或
[0103] -在相应的霍尔效应设备的第二对连接器连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端时的时间期间一直和直到该时间终止之后，相应的霍尔效应设备的第一对连接器到电流源的连接被建立并维持，
[0104] 被实现，
[0105] 特别是其中这适用于所述N个霍尔效应设备中的每个，更具体地其中都对所述N个霍尔效应设备中的每个实现。这允许解决分别当将霍尔效应设备连接到电流源时和当将霍尔效应设备从电流源断开时从开关尖峰脉冲产生的问题。这样的连接/断开可导致在霍尔电压中反映的电流尖峰脉冲，使得测量准确度减小。所描述的实施方式提议在当没有霍尔电压从那个相应的霍尔效应设备馈送到滤波单元时或更精确地当没有那个相应的霍尔效应设备的霍尔信号有助于输出信号时的时间产生(建立)或撤销(终止)相应的霍尔效应设备到至少一个电流源的连接。这个实施方式导致对所述至少一个电流源的需要，以产生在操作传感器时(最小)所需的电流的两倍而没有所述在先的连接/延迟的断开，这可由更强的电流源或通过提供两个电流源来实现。
[0106] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，所述控制单元构造和配置成控制所述接线单元，使得在持续时间Tf的所述第一时间周期期间和也在所述N个霍尔效应设备的固定序列中，所述N个霍尔效应设备中的每个使用其第二对连接器并同时使用所述N个霍尔效应设备中的另一个连续地操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端。特别是，将规定，所述连续地操作地连接导致将差信号馈送到所述滤波或谐振单元的所述输入端，所述差信号与同时操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端的相应霍尔效应设备的霍尔电压的差有关或从该差得到。这可例如通过使用减法器(第二对连接器然后连接到减法器)或通过使用加法器并相应地连接第二对连接器(互连连接器反转信号)或通过将第二对连接器直接连接到所述滤波或谐振单元的输入端使得当相应的霍尔效应设备经历相同的磁场时相应的信号相互抵消来实现。
[0107] 所述固定序列可与前面提到的固定序列相同，但然后它们将以相互延迟的(偏移的)方式被应用。
[0108] 这样的“微分测量”可导致提高的输出信号，且提高的总准确度可实现，因为各种寄生信号可由此被去除。如果所有N个霍尔效应设备定位成均匀地分布在公共圆上，则选择相对于圆的中心相互相对地定位的那些霍尔效应设备对为(一个反相，一个非反相地)同时连接到滤波或谐振单元的输入端的两个霍尔效应设备会是明智的。
[0109] 简单地说，粗略地提议将(不同霍尔效应设备的)两个霍尔电压的差信号馈送到滤波或谐振单元，且相应的霍尔效应设备对在固定序列中被选择。
[0110] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，所述输出单元包括相位检测单元，特别是其中所述输出单元此外包括比较器。更具体地，所述输出单元实质上可由相位检测单元和比较器或甚至更特别地由锁存器和比较器及计数器组成。这是实现输出单元特别是输出数字信号的输出单元的非常简单的和成本有效的方式。以及此外，这样的输出单元对已输入信号(滤过的信号)非常快地做出响应。特别是，所述锁存器可以是置位-复位锁存器(SR锁存器)。
[0111] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，所述控制单元是或包括逻辑电路。
[0112] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，所述控制单元(特别是前面提出的逻辑电路)连同所述N个霍尔效应设备一起包括在一个单片半导体材料中。
[0113] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，所述输出单元连同所述N个霍尔效应设备一起包括在一个单片半导体材料中。
[0114] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，所述输出单元构造和配置成检测所述滤过的信号的相位，使得输出单元可被考虑为相位读取单元。
[0115] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，所述输出信号取决于所述滤过的信号的相位或从所述滤过的信号的相位得到。
[0116] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，所述输出信号是PWM信号或数字信号。
[0117] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，所述N个霍尔效应设备中的一个或典型地每个包括两个或多个操作地互连的霍尔效应设备，特别是其中这些串联或并联地互连。这可提供提高的准确度。在多于一个霍尔效应设备的并联互接线的情况下，霍尔效应设备将通常包括用于将互接线的单霍尔效应设备的霍尔电压加起来的加法器。
[0118] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，到所述滤波或谐振单元的所述输入端的所述连接在持续时间ti的时间周期期间实现，i＝1,…,N，时间周期被选择为能够在时间方面恒定的磁场存在时在滤波或谐振单元的输入端处得到模拟频率f的正弦形信号(尽可能好地模拟正弦形信号，例如，如最小二乘偏差法所估计的)的阶梯信号。适当地选择时间ti可允许执行非常准确的测量，即使在霍尔效应设备的不寻常(不规则)布置的情况中。
[0119] 注意，所述传感器不需要模数转换器(ADC)。特别是，可能规定没有ADC包括在输出单元中；以及可能规定没有ADC位于在霍尔效应设备和输出单元之间的信号路径中；且可规定没有用于转换霍尔电压的ADC被提供；以及可规定没有用于转换从霍尔电压得到的信号的ADC被提供；以及可规定没有用于转换滤过的信号的ADC被提供。
[0120] 用于感测产生磁场的磁体的角取向的方法包括下列步骤：
[0121] a)提供N≥2个霍尔效应设备，每个霍尔效应设备具有检测方向并包括第一和第二对连接器，其中在存在所述磁场时，在所述第一对连接器之间的电流的流动允许拾取由磁场引起的在第二对连接器之间的霍尔电压，除非所述磁场沿着所述检测方向的磁场分量为零，其中所述N个霍尔效应设备对齐，使得它们具有沿着轴延伸的公共检测方向；
[0122] b)提供包括输入端并构造和配置成改变基波频率f＝1/Tf的已输入信号的滤波或谐振单元，所述已输入信号除了所述基波频率以外还包含较高次谐波，使得所述较高次谐波的强度相对于所述基波频率的强度降低；
[0123] d)在持续时间Tf的第一时间周期期间和在所述N个霍尔效应设备的固定序列中：将所述N个霍尔效应设备中的每个使用其第二对连接器连续地操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端；以及
[0124] e)对执行步骤d)做出反应从由所述滤波或谐振单元输出的信号得到指示所述角取向的输出信号。
[0125] 一般，步骤d)被重复地执行。
[0126] 在该方法的一个实施方式中，该方法包括下列步骤：
[0127] c)提供至少一个电流源，其包括输出端并能够在其输出端处输出电流。
[0128] 这是用于将偏置电流提供到霍尔效应设备。
[0129] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，所述磁场到所述轴的投影在所有所述N个霍尔效应设备的位置处不是相同的。所述磁场因此是不均匀的。在所述霍尔效应设备之一的位置处的磁场不同于在所述霍尔效应设备的至少另一个的位置处的磁场，特别是其中这适用于磁场到所述轴的相应投影。至少，它不应是下列情况：在所述霍尔效应设备的位置处的(特别是所述投影的)磁场强度对于产生所述磁场的所述磁体的所有角取向(旋转位置)都是相同的。
[0130] 在可与前面提出的实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，所述方法包括下列步骤：
[0131] -感测所述磁场的磁场矢量到所述轴上的投影的空间变化；以及[0132] -从所述感测所述空间变化的结果得到磁体的所述角取向。
[0133] 可规定所述输出信号也指示所述空间变化。
[0134] 在可与前面提出的方法实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，所述方法包括下列步骤：
[0135] -d’)在持续时间Tf的第二时间周期期间，其在持续时间Tf的所述第一时间周期之后、特别是紧接着之后，且在所述N个霍尔效应设备的相同固定序列中：将所述N个霍尔效应设备中的每个使用其第一对连接器连续地操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端。
[0136] 上面对传感器也已经讨论了去除偏移的这个和其它方式。
[0137] 在可与前面提出的方法实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，所述方法包括对于所述N个霍尔效应设备中的至少一个执行下列步骤中的至少一个：
[0138] f1)在将相应的霍尔效应设备的第二对连接器连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端之前，已经将相应的霍尔效应设备的第一对连接器操作地连接到电流源，并直到相应的霍尔效应设备的第二对连接器连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端时的时间和在该时间期间一直维持这个接线；
[0139] f2)将相应的霍尔效应设备的第一对连接器操作地连接到电流源，并在相应的霍尔效应设备的第二对连接器操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端时的时间期间一直且直到该时间终止之前维持这个接线。
[0140] 特别是，可对所述N个霍尔效应设备中的每个执行所述步骤f1)和f2)中的至少一个，更具体地，其中所述步骤f1)和f2)都对所述N个霍尔效应设备中的每个执行。
[0141] 上面对传感器也已经讨论了避免开关尖峰脉冲的这种方式。
[0142] 在可与前面提出的方法实施方式中的一个或多个组合的一个实施方式中，所述方法包括下列步骤：
[0143] d3)在持续时间Tf的所述第一时间周期期间和也在所述N个霍尔效应设备的固定序列中：将所述N个霍尔效应设备中的每个与所述N个霍尔效应设备中的另一个一起使用其第二对连接器连续地操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端。
[0144] 特别是，将规定，所述连续地操作地连接导致将差信号馈送到所述滤波或谐振单元的所述输入端，所述差信号与同时操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端的相应霍尔效应设备的霍尔电压的差有关或从该差得到。
[0145] 这允许执行“微分测量”。
[0146] 也可在另一方法实施方式中实现“微分测量”。在可与其它前面提出的方法实施方式中的一个或多个组合的方法的这个实施方式中，该方法包括下列步骤：
[0147] a2)提供第二组N≥2个霍尔效应设备，每个霍尔效应设备具有检测方向并包括第一和第二对连接器，其中在存在所述磁场时，在所述第一对连接器之间的电流的流动允许拾取由所述磁场引起的在第二对连接器之间的霍尔电压，除非所述磁场沿着所述检测方向的磁场分量为零，其中所述N个霍尔效应设备对齐，使得它们具有沿着轴延伸的公共检测方向。
[0148] d2)在持续时间Tf的所述第一时间周期期间和在所述第二组霍尔效应设备的所述N个霍尔效应设备的固定序列中：将在所述第二组霍尔效应设备的所述N个霍尔效应设备中的每个使用其第二对连接器连续地操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端；
[0149] 其中步骤d)和d2)被执行，使得与这两组N个霍尔效应设备的相应霍尔效应设备的霍尔电压的差有关或从该差得到的差信号被馈送到所述滤波或谐振单元的所述输入端。
[0150] 在可与前面提出的方法实施方式中的一个或多个组合的方法的一个实施方式中，该方法包括下列步骤：
[0151] g)从所述输出信号得到指示所述角取向的时间中的变化或从所述角取向的时间中的变化可得到的信号。
[0152] 通常，本发明包括具有根据本发明的相应传感器的相应特征的方法和具有根据本发明的相应方法的相应特征的传感器。
[0153] 方法的优点基本上相应于相应的装置的优点，反之亦然。
[0154] 该方法(和相应地还有传感器)可获得各种应用，并可因此用于各种目的，例如用于下列操作中的至少一个：
[0155] -确定包括所述磁体的可旋转主体的角位置；
[0156] -确定包括所述磁体的旋转主体的旋转速度；
[0157] -确定包括所述磁体的旋转主体的旋转速度中的变化；
[0158] -确定从初始时间点起发生的可旋转主体的转数。
[0159] 本发明此外包括集成电路，其包括根据本发明的至少一个传感器，特别是其中所述集成电路使用CMOS工艺来制造。如上面指示的，可能用例如硅的一片半导体材料制造完整的传感器。特别是，可以用CMOS技术制造传感器。
[0160] 本发明此外包括设备或布置。该设备或布置包括根据本发明的传感器或根据本发明的集成电路。
[0161] 在设备或布置的一个实施方式中，设备或布置是下列项中的至少一个：
[0162] -角位置传感器；
[0163] -旋转编码器；
[0164] -旋转速度传感器；
[0165] -转数计数器；
[0166] -电动机。
[0167] 在所述电动机的情况下，电动机可以特别是无刷或电子整流电机或电子控制电动机。
[0168] 在可与最后提出的实施方式组合的设备或布置的一个实施方式中，设备或布置包括所述磁体。所述磁体可以特别是永久磁体。甚至更具体地，所述磁体可具有圆柱体或圆柱体环形状，更特别地，其中磁体的磁化沿着圆柱体或圆柱体环的直径被定向。
[0169] 在可与两个前面提出的设备或布置实施方式中的一个或两个组合的设备或布置的一个实施方式中，设备或布置包括可旋转主体，特别是所述磁体固定到的可旋转主体。在很多应用情况中，可旋转主体(例如电动机的转子)的特性例如其旋转速度通常借助于传感器或该方法来确定。
[0170] 在可与前面提出的设备或布置实施方式中的一个或多个组合的设备或布置的一个实施方式中，设备或布置包括固定件，所述传感器相对于该固定件是固定的，且特别是，例如磁体或可旋转主体如上面提到的可旋转主体可以(可旋转地)固定到该固定件。
[0171] 在可与前面提出的设备或布置实施方式中的一个或多个组合的设备或布置的一个实施方式中，设备或布置包括壳体，所述传感器固定到该壳体和/或轴承固定到该壳体，例如用于支承可旋转主体如前面提到的可旋转主体。
[0172] 在可与前面提出的设备或布置实施方式中的一个或多个组合的设备或布置的一个实施方式中，所述磁体绕着沿着(即平行于)前面提到的轴对齐的旋转轴可倾斜或可旋转，且所有所述N个霍尔效应设备都位于由包括所述旋转轴的平面界定的同一个半空间中。这样，可实现设备或布置的离轴配置。离轴配置可能在下面的情况中特别有用：在沿着旋转轴的方向上的空间是不足的。而且，它们的使用也可在磁体具有圆柱形或旋转对称性和径向定向的磁化时被指示，即用于在磁体(和因而通常还有磁场)旋转或倾斜时确保在霍尔效应设备处的时变的霍尔电压。
[0173] 在可与前面提出的设备或布置实施方式中的一个或多个组合的设备或布置的一个实施方式中，N个霍尔效应设备布置成使得平行于所述轴对齐的虚平面可插在所述磁体和所述N个霍尔效应设备之间，特别是其中这在磁体的任何可能的旋转(或角)位置中适用。以这种方式，可实现另一离轴配置。
[0174] 在可与前面提出的设备或布置实施方式中的一个或多个组合的设备或布置的、磁体被提供的一个实施方式中，所述磁体绕着沿着前面提到的轴对齐的旋转轴可倾斜或可旋转，且所有所述N个霍尔效应设备比最远离所述轴的所述磁体的一部分更远离所述旋转轴。这样，可实现离轴配置。
[0175] 在可与前面提出的设备或布置实施方式中的一个或多个组合的设备或布置的、可旋转主体被提供的一个实施方式中，N个霍尔效应设备布置成使得平行于所述轴对齐的虚平面可插在所述可旋转主体和所述N个霍尔效应设备之间，特别其中这在可旋转主体的任何可能的旋转(或角)位置中适用。
[0176] 对离轴配置可选地，可选择同轴配置。当例如N个霍尔效应设备的位置的重心位于(所述磁体的或可旋转主体的)旋转轴上时，可呈现同轴配置。
[0177] 在可与前面提出的设备或布置实施方式中的一个或多个组合的设备或布置的、所述磁体被提供的一个实施方式中，所有N个霍尔效应设备相对于平行于所述轴的坐标被定位在所述磁体的并离其有一段距离的同一侧上。
[0178] 在可与前面提出的设备或布置实施方式中的一个或多个组合的设备或布置的、所述可旋转主体被提供的一个实施方式中，所有N个霍尔效应设备相对于平行于所述轴的坐标被定位在所述可旋转主体的并离其有一段距离的同一侧上。
[0179] 在可与前面提出的设备或布置实施方式中的一个或多个组合的设备或布置的一个实施方式中，设备或布置包括操作地连接到所述输出单元的评估单元。特别是，所述评估单元可构造和配置成从所述输出信号得到指示所述角取向的时间中的变化或从所述角取向的时间中的变化得到的信号。更具体地，所述评估单元可配置成得到下列项中的至少一个：
[0180] -指示所述角取向的信号；
[0181] -指示所述角取向的所述变化的速度的信号；
[0182] -指示所述角取向改变的频率的信号；
[0183] -指示从初始时间点起发生的所述磁体的转数的信号；
[0184] -指示下列项中的至少一个的信号：
[0185] -可旋转主体的角或旋转取向；
[0186] -可旋转主体的角或旋转取向的变化的速度；
[0187] -可旋转主体的角取向或旋转改变的频率；
[0188] -从初始时间点起发生的可旋转主体的转数。
[0189] 特别是，可规定所述磁体固定到所述可旋转主体。而且可规定所述可旋转主体绕着沿着所述轴对齐的旋转轴可旋转。也可规定，所述评估单元包括计数器。
[0190] 本发明此外可包括用于制造用于感测产生磁场的磁体的角取向的传感器的方法，所述方法包括用单片半导体材料制造:
[0191] -N≥2霍尔效应设备，每个霍尔效应设备具有检测方向并包括第一和第二对连接器，其中在存在所述磁场的情况下，在所述第一对连接器之间的电流的流动允许拾取在由所述磁场引起的在第二对连接器之间的霍尔电压，除非所述磁场沿着所述检测方向的磁场分量为零，其中所述N个霍尔效应设备对齐，使得它们具有沿着轴延伸的公共检测方向；
[0192] -滤波或谐振单元，其包括输入端和输出端，其中从所述输出端输出的信号被称为滤过的信号；
[0193] -接线单元，其操作地连接到所述N个霍尔效应设备中的每个的相应的第二对连接器；
[0194] -控制单元，其构造和配置成控制所述接线单元；
[0195] -输出单元，其操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输出端；
[0196] 其中所述滤波或谐振单元是具有基波频率f＝1/Tf的滤波器或谐振器。
[0197] 特别是，接线单元可构造和配置成将所述第二对连接器选择性地操作地连接、特别是接线到所述滤波或谐振单元的所述输入端。
[0198] 控制单元可特别构造和配置成控制所述接线单元，使得在持续时间Tf的第一时间周期期间和在所述N个霍尔效应设备的固定序列中，所述N个霍尔效应设备中的每个使用其第二对连接器连续地操作地连接到所述滤波或谐振单元的所述输入端。
[0199] 它可特别是规定，输出单元构造和配置成从滤过的信号得到与所述角取向有关的输出信号并输出所述输出信号。
[0200] 滤波或谐振单元可特别构造和配置成改变基波频率f＝1/Tf的已输入信号，所述已输入信号除了所述基波频率以外还包括较高次谐波，使得所述较高次谐波的强度相对于所述基波频率的强度降低。
[0201] 通常，所制造的传感器可以是在本专利申请中的任何地方描述的种类的传感器。
[0202] 在制造方法的一个实施方式中，该方法包括用所述单片半导体材料制造下列项中的至少一个：
[0203] -在所述滤波或谐振单元中实现或包括的带通滤波器；
[0204] -在所述接线单元中实现或包括的复用器；
[0205] -在所述控制单元中实现或包括的电子电路(例如逻辑电路)；
[0206] -在所述输出单元中实现或包括的相位检测单元，特别是在所述输出单元中实现或包括的锁存器和比较器及计数器。
[0208] 附图的简要说明
[0209] 下面通过例子和所包括的附图更详细描述本发明。附图示意性示出：
[0210] 图1是传感器的示意性方框概略图；
[0211] 图2是霍尔效应设备的所有可能的接线图的符号图；
[0212] 图3是霍尔效应设备的四个非反相接线图的示意性符号图；
[0213] 图4是信号的图示；
[0214] 图5是外加偏置电流和因而产生的霍尔电压的图；
[0215] 图6是在顶视图中的包括具有十个霍尔效应设备的传感器的布置的细节；
[0216] 图7是在透视图中的图6的布置的细节的图；
[0217] 图8是组成的霍尔效应设备的方框概略图；
[0218] 图9是组成的霍尔效应设备的方框概略图；
[0219] 图10是相位检测单元的方框概略图；
[0220] 图11是为微分测量准备的具有八个霍尔效应设备的传感器的细节的图；
[0221] 图12是在侧视图中的在离轴配置中的布置的图；
[0222] 图13是偏移补偿的接线图的图；
[0223] 图14是在透视图中的离轴配置中的布置的细节的图；
[0224] 图15是在截面图中的离轴配置中的布置的细节的图；
[0225] 图16是包括信号的图示的传感器的示意性方框概略图。
[0226] 所描述的实施方式意欲作为例子且不应限制本发明。
[0227] 本发明的详细描述
[0228] 图1示出用于感测产生磁场的磁体的角取向的传感器1的示意性方框概略图，磁场包括沿着垂直于绘图平面的坐标z的分量Bz，其中所述角取向由角度α描述。传感器包括四个霍尔效应设备HD1、HD2、HD3、HD4。设备HD1、HD2、HD3、HD4是霍尔板设备，它们的相应检测方向沿着z坐标延伸。设备HD1、HD2、HD3、HD4布置在一个公共平面中、在圆上，且每个具有两对连接器。为了感测角取向，偏置电流经由一对连接器施加到设备，且因而产生的霍尔电压经由另一对连接器被检测到。
[0229] 设备HD1、HD2、HD3、HD4操作地耦合到由控制单元L控制的接线单元W。接线单元W将接线图应用于设备HD1、HD2、HD3、HD4，其确定连接器对中的哪对用于施加偏置电流并用于拾取霍尔电压。而且还有极性，如果偏置电流和霍尔电压分别可借助于接线单元W来选择。因此，传感器1可包括操作地连接到接线单元W的电流源2。
[0230] 接线单元W此外操作地连接到滤波单元F，其在图1的实施方式中被体现为带通滤波器，以便过滤经由接线单元W从霍尔效应设备HD1、HD2、HD3、HD4得到的霍尔电压信号。
[0231] 由滤波单元F输出的滤过的信号被馈送到比较器3的一个输入端，比较器3的另一输入端连接到地电位。由比较器3输出的信号是数字信号(数字信号被绘制为粗箭头，模拟信号被绘制为细线)，且其相位可以用本领域中已知的方式检测。为了检测相位，例如可使用如在图1中描绘的相位检测单元5。给相位检测单元5馈送有由比较器3(其为PWM——脉冲宽度调制——信号)输出的信号、由控制单元L输出的信号(通常是方波信号)和由时钟6输出的时钟信号。比较器3和相位检测单元5是传感器1的输出单元4的组成部分。指示所探寻的角取向的信号在输出单元4的输出端4a处输出(“输出信号”)。时钟6可例如本身产生时钟信号或只接收并传递时钟信号。
[0232] 如可在图1的实施方式中使用的示例性相位检测单元5是在图10中更详细示出的方框概略图。相位检测单元5包括置位-复位锁存器8(SR锁存器)和计数器9。来自比较器3和控制单元5的逻辑信号分别被输入到锁存器8的两个输入端，例如来自比较器3的信号被输入到锁存器8的置位(使能)输入端，以便触发接通状态(或高状态)，且来自控制单元L的信号被输入到锁存器8的复位输入端，以便触发断开状态(或空闲状态)，反之亦然。这两个输入的逻辑信号具有相同的频率，但它们的相对相位取决于(并可甚至代表)探寻角α。作为结果，具有代表两个所输入的逻辑信号的相对相位且因此也可代表探寻角α的占空比的PWM信号被输出。由锁存器8输出的PWM信号被馈送到计数器9，其此外还被提供有具有高得多的频率的时钟信号(参见图1)，例如比前面提到的PWM信号高三或四个数量级，取决于期望分辨率。计数器9输出例如像在图10中略述的输出信号4a，一代表探寻角α的八位信号。如前面提到的，可使用其它相位检测原理和实现且通常其它输出单元4。
[0233] 图2是霍尔效应设备的所有可能的方案的示意性符号图。示出可应用于霍尔效应设备的八个接线图。在图2中，霍尔效应设备由正方形表示，且偏置电流I的流动方向由细箭头表示，以及霍尔电压VHall的检测方向由点箭头表示。这些“方向”当然只相应于给霍尔效应设备接线，即产生到霍尔效应设备的连接的方式。霍尔效应设备的检测方向垂直于绘图平面，且在霍尔效应设备中间的符号指示两个接线图是否导致相同或相反符号的霍尔电压。
[0234] 在图2中的左手侧上的那些接线图都导致VHall的相同符号，且相应地，这些接线图不是反相接线图。这同样适用与在图2的右手侧上的接线图。但在左边的任何接线图是在图2中的右边的任何接线图的反相接线图。
[0235] 此外，在图2的上半部分中的任何接线图与图2的下半部分中的任何接线图正交，因为连接器对(偏置电流I在该连接器对处施加到在图2的上半部分中的霍尔效应设备)用于在图2的下边部分中的霍尔效应设备处输出VHall，反之亦然。
[0236] 图3示出以稍微不同于图2的方式的霍尔效应设备(被表示为十字框)的四个非反相接线图w1、w2、w3、w4。字母i和v指示分别为了偏置电流施加和霍尔电压检测而连接的连接器，且“+”和“-”指示极化(或“方向”，参见上文)。可通过使霍尔效应设备的输出连接器交叉，即通过在图3中由v‐代替v+并由v+代替v‐来得到相应的反相接线图；通过添加减号，即通过–w1、–w2、–w3、–w4来指示这些(反相)接线图。
[0237] 图4应帮助理解图1的传感器1的运行的方式并示出当将偏置电流施加到图1的霍尔效应设备HD1、HD2、HD3、HD4时导致的霍尔电压VHall且特别是其时间发展的图示。其中，它提到图3所示的接线图，其中应用于霍尔设备号q的接线图号p将以wp/q被提到。施加到霍尔效应设备的偏置电流保持不变，同时将相应的霍尔电压信号馈送到滤波单元F，且相应地，偏置电流以(矩形)电流脉冲，即恒定电流的脉冲的形式施加到霍尔效应设备。
[0238] 接线单元W首先应用接线图w1/1，然后w1/2，然后w1/3，且然后w1/4。其后，接线图的相同序列将反复地重复。换句话说，从电流源2流出的恒定电流I将交替地施加到设备HD1、HD2、HD3、HD4，且同时偏置电流I所施加到的相应设备使用它的其它对连接器连接到滤波单元F。其中，相同的接线图(w1)总是被应用，但连续地应用于每个霍尔效应设备。进入滤波单元F的霍尔电压描述阶跃函数(以图4中的实线绘制)。由滤波单元F输出的滤过的信号被绘制为图4中的点线。在图4中，ωt指示以弧度表示的角。
[0239] 滤波单元F具有相应于周期Tf＝1/f的基波频率f，其中Tf相应于图4中的2π。在将接线改变到下一霍尔设备之前，接线图在Tf/4期间应用于霍尔设备。时钟6连同控制单元L一起相应地被操作。
[0240] 选择霍尔效应设备连接到滤波单元F的序列(或时间上的顺序)，使得在Tf/2的第一半周期中，设备HD1和HD2产生相同符号的霍尔电压，且在随后跟随的Tf/2的第二半周期中，设备HD3和HD4产生相同符号的霍尔电压，其与在第一半周期中的符号相反。当以第一设备例如HD1开始且顺着圆(参见图1，点圆)时也容易得到这个顺序或序列，设备沿着该圆布置(以均匀的距离)。
[0241] 这至少对于通常的配置(参见例如图6、7、12、14、15)导致具有基波频率f＝1/Tf且实质上正弦形的滤过的信号，其中滤过的信号的相位指示描述产生所检测到的磁场的磁体的角取向的角度α。事实上，通过感测磁场(更精确地：磁场矢量)到z轴的投影的空间变化来感测磁体的所述角取向。
[0242] 在比较器3中比较滤过的信号与地电位产生数字信号(更具体地，方波信号)，且借助于这个数字信号和由时钟6输出的时钟信号和由控制单元L输出的逻辑信号(一般是方波信号)，相位检测单元5(也参见图10)可输出不仅指示描述待检测的磁体的取向的角度α而且直接指示那个探寻角的数字信号。
[0243] 图6和7是分别在顶视图中和在透视图中的包括具有10个霍尔效应设备的传感器的布置的细节的图示。该布置包括产生磁场的磁体M——一般是永久磁体(但也可使用电磁体)——和可旋转主体b，其可以是棒形的。主体b是绕着沿着z坐标对齐的旋转轴A可旋转的或至少可倾斜的。它可以是例如电动机的转子。事实上，传感器和霍尔效应设备的布置相对于磁体M和可旋转主体b比图6和7中所示的小得多。
[0244] 图6和7所示的布置(其也可以是设备，例如具有集成旋转编码器的电动机)具有同轴配置。其中，霍尔效应设备(沿着z坐标且因而平行于旋转轴A)远离可旋转主体b和磁体M的端部。霍尔效应设备被布置所在的圆的中心点位于旋转轴A上。在磁体M的磁场具有旋转对称性(绕着轴A)例如磁体M是轴向极化的磁体的非常不寻常的情况中，霍尔效应设备的布置将更确切地位于远离轴A移动的位置上，引入不对称性(离轴配置)。
[0245] 在布置或设备中，传感器可以在壳体处或至少相对于壳体(例如容纳所述可旋转主体和/或所述磁体的壳体)是固定的。
[0246] 图12是在侧视图中的在离轴配置中的布置的图示。传感器1位于径向定向的磁化的磁体M旁边。如果沿着轴A的空间对定位传感器不足或不可用，这可能是有利的。以点线草绘在可选的离轴位置上的两个传感器；一个位于可旋转主体b旁边，比以实线绘制的传感器1更接近传感器1。另一个布置在主体b的轴向延伸部分(沿着z)之外的非对称位置中。下面将结合图14、15和16讨论离轴配置。
[0247] 回到信号(参见图1和10)，通常所有三个后面的信号——一个来自比较器3、一个来自控制单元L且一个从锁存器8馈送到计数器9——都具有相同的频率，即前面提到的频率f。
[0248] 当然，可考虑评估滤过的信号的其它方式，特别是省却比较器3和/或锁存器8和/或计数器9。但这样的方式将通常更复杂和/或更慢。
[0249] 当到电流源2的连接与到滤波单元F的连接同时被建立时，电流尖峰脉冲和相应的霍尔电压尖峰脉冲可出现(未在图4中示出)，特别是当发起连接时，但也当中断连接时。
[0250] 在馈送到滤波单元F的电压信号中的这样的尖峰脉冲导致所检测的角度α的不准确性。为了避免这样的问题，可以在到滤波单元F的连接产生之前已经建立设备HD1、HD2、HD3、HD4到电流源2的连接，和/或在霍尔效应设备到滤波单元F的连接断开之后从相应的霍尔效应设备断开电流源2。因此，存在当偏置电流I被消耗两次时的时间。这当然要求电流源2可同时提供偏置电流I两次或第二电流源被提供。
[0251] 图5示出适合于实现用于抑制尖峰脉冲并因而提高测量准确度的上述过程的外加偏置电流I和因而产生的霍尔电压VHall、特别是I和VHall的时间发展的图。在外加电流I被示出的图5的下半部分中，HD1到HD4的所示接线图被置于引号中，因为完整的接线图(包括两对连接器的连接)当然只存在于另一对连接器也被正确地连接、即到滤波单元F时的时间的该部分期间。
[0252] 阅读图5的例子：虽然对于HD2，只从π/4到3π/4(图5的上部分)存在到根据接线图w1的滤波单元F的连接，从0到π/2(图5的下部分)存在到根据接线图w1的电流源2的连接。在这种情况下，用于施加偏置电流I的连接比到滤波单元F的连接分别更早和更迟Tf/8的持续时间(相应于π/4)被建立并中断；它们存在两次，只要到滤波单元F的连接存在且以到滤波单元F的连接存在时的时间为中心。
[0253] 允许实现良好的偏移抵消的另一可能的改进不是仅利用一个接线图(在每个霍尔效应设备中)，而是两个接线图。
[0254] 重复的接线图序列在这种情况下不是仅具有Tf而是2Tf的长度。在长度Tf的第一周期期间，可使用与图4所示的相同的序列，即w1/1、w1/2、w1/3、w1/4。但在长度Tf的第二周期期间，应用序列w2/1、w2/2、w2/3、w2/4(参见图3)。接线图w2与接线图w1正交和非反相。此外可在长度Tf的两个连续周期中应用与接线图正交和非反相的其它接线图。图13是连续地(和最后交替地)用于偏移补偿的这些接线图的图示。滤过的信号于是是在长度Tf的第一和第二周期之间的平均。
[0255] 当然，这个实施方式也可与图5所示的实施方式组合。
[0256] 甚至在强非线性霍尔效应设备中也允许实现良好的偏移抵消的又一可能的改进不是仅利用一个或两个接线图(在每个霍尔效应设备中)，而是四个接线图。
[0257] 重复的接线图序列在这种情况下不是仅具有Tf而是4Tf的长度。再次，在长度Tf的第一周期期间，可使用与图4所示的相同的序列，即w1/1、w1/2、w1/3、w1/4。但像在上面的实施方式中一样，在长度Tf的第二周期期间，应用序列w2/1、w2/2、w2/3、w2/4(参见图3)。在长度Tf的第三周期期间，应用序列w3/1、w3/2、w3/3、w3/4(参见图3)。而且最后，在长度Tf的第四周期期间，应用序列w4/1、w4/2、w4/3、w4/4(参见图3)。所有接线图w1、w2、w3、w4都是相互正交和非反相的。
[0258] 滤过的信号于是是在长度Tf的四个连续周期之间的平均。
[0259] 当然，这个实施方式也可与图5所示的实施方式组合。
[0260] 注意，2Tf和4Tf的周期性在它们出现在上面描述的实施方式中时可在馈送到滤波单元F的信号中引入分别f/2和f/4的相应的频率分量。使用适当的带通滤波器或包括高通滤波器的另一滤波单元可有效地去除这样的低频分量。因此，对输出信号的准确度有害的效应不是必须出现。
[0261] 在当磁体旋转(在霍尔效应设备的位置处产生改变的空间变化)时特别适合的另一特殊实施方式中，滤波单元实质上是带通滤波器，特别是具有优选地大约π/2的品质因数Q的带通滤波器。
[0262] 当然，上面描述的所有概念不仅仅对4或8或10个霍尔效应设备行得通。而且设备不一定必须布置在公共平面中和/或圆上，即使至少第一个通常是这种情况。也可能使用少至两个或使用三个或更多的设备，并应用与上面提出的相同的构想。但在具有四个或更多设备的任何情况下，谨慎选择霍尔电压从相应的霍尔效应设备馈送到滤波单元的顺序(序列)是明智的。而且此外，例如，如果霍尔效应设备的相互布置不如所示情况中一样有规律地间隔开，则谨慎地调节每个相应的霍尔效应设备将其霍尔电压馈送到滤波单元F时的持续时间是明智的。
[0263] 顺序(系列)和时间都应被选择成使得馈送到滤波单元的阶梯信号模拟(尽可能接近地)频率f＝1/Tf的正弦信号。
[0264] 图14是在透视图中的离轴配置中的布置的细节的图示。
[0265] 图14是在透视图中的离轴配置中的布置的细节的图示。磁体M具有圆柱体环形状和径向定向的磁化矢量。如果霍尔效应设备HD布置在具有与旋转轴A重合的中心的圆上并位于垂直于轴A的平面中，则所有霍尔效应设备ID将——不考虑磁体M的角取向(旋转位置)——产生实质上相同的霍尔电压(假设相同的偏置电流将被施加，通常情况就是这样)。因此，在径向方向上的霍尔效应布置的移动被指示，以便在接线单元的输出端处产生周期性信号。
[0266] 图15是在离轴配置中的另一布置的细节的图示。再次，假设霍尔效应设备在垂直于旋转轴A的平面中的圆上。霍尔效应设备的位置的重心c(在霍尔效应设备的所示圆形布置的情况中相应于圆的中心点)相对于旋转轴A是离轴的。
[0267] 虽然在例如图6和7的其它配置中，输出信号在没有另外的调节的情况下相应于探寻角α，但在像在图14或15中的布置的情况中，通常必须考虑额外的措施，以便实现此。一个可能性将是单独地为霍尔效应设备调节偏置电流。另一可能性是调节持续时间，在该持续时间期间，单独地对于霍尔效应设备，相应的霍尔效应设备将其霍尔电压提供到滤波单元F。这可能是麻烦的，且可能只在由时钟6的脉冲给出的步长(时间步长)中。可为产生提供高频率且简单地可解释的输出信号考虑的又一措施是提供在接线单元W和滤波单元F之间的可调制放大器。图16示出此。
[0268] 图16是传感器1的示意性方框-概略图并包括信号的图示。传感器以与图1的传感器相同的方式示出，并可在如图14中所示的布置中被配置。假设提供10个霍尔效应设备。弯曲的虚线箭头表示在相应的线中流动的示例性信号的图示。
[0269] 从接线单元W输出的信号是接近近似(某个相位的)正弦波的阶梯信号。它基本上是从相应的霍尔效应设备HD1、HD2、…HD10输出的霍尔电压V1、V2、…V10的串联。
[0270] 由于结合径向磁化的圆柱体环形磁体的磁场的离轴配置，由霍尔效应设备所经历的沿着z轴(平行于旋转轴并垂直于霍尔效应设备所位于的平面)的磁场分量对于更接近轴A的那些霍尔效应设备和更远离轴A的那些霍尔效应设备是不同的。
[0271] 为了补偿此，可控制或可调制的放大器7设置在接线单元W和滤波单元F之间。由控制单元L控制，它可单独地对每个霍尔效应设备改变放大率。因此，由放大器7输出的信号更接近地模拟正弦形波。那个信号的周期是Tf。
[0272] 在通过被体现为基波频率f＝1/Tf的带通滤波器的滤波单元F之后，信号是正弦形信号(或至少接近地类似于后者的信号)。在接地比较器3的输出端处，所示数字信号被输出到相位检测单元5。从控制单元L输出到相位检测单元5的信号是如所示的另一数字信号。
[0273] 待应用于单独的霍尔效应设备的霍尔电压的放大因子(或校正因子)强烈地取决于磁体和磁场并取决于磁体和相应的霍尔效应设备的相对位置和排列。可通过精确测量来得到适当的因子。且在特定的情况下，例如在如图15所示的布置(N＝4，离轴配置，如所示的霍尔效应设备位置，在垂直于旋转轴A的平面中)中，也可能分析地确定适当的校正因子。
[0274] 正确地调节放大因子可使强烈地减小非线性度变得可能。
[0275] 类似的校正如上面对使单独霍尔效应设备的贡献均衡描述的校正也可应用在霍尔效应设备的特定(非均匀)相对布置或分布的情况中。在这样的情况下，单独地调节时间ti(i＝1…N)可能是明智的，在该时间期间，相应的霍尔效应设备的霍尔电压输出被馈送(直接或间接，即在处理例如放大之后，参见图16的放大器7)到滤波单元F。
[0276] 如上面对使单独霍尔效应设备的贡献均衡描述的校正不是不可避免的必须的。在多种应用中，这是不必要的。例如对于计数旋转，我们可完全省却有关努力。
[0277] 回到霍尔效应设备的霍尔电压(直接或间接)连接到滤波或谐振单元的序列，也可以例如通过引入(部分)重复来应用某个变化。例如(为了简单和与上面的解释的相容性，我们假设N＝4)：
[0278] 不 是 以 如 上 面 建 议 的 w1/1–w1/2–w1/3–w1/4––w2/1–w2/2–w2/3–w2/4––w1/1–w1/2…的方式(将分隔线描黑为两倍长度只应便于识别对称性和重复的种类)执行上述偏移补偿，我们也可像w1/1–w1/2–w1/3–w1/4––w1/1–w1/2–w1/3–w1/4––w2/1–w2/2…一样继续进行(注意，分隔线不描绘减号)。
[0279] 类似地，也在补偿偏移(利用所有四个正交但非反相接线图)的另一方式中，四个接线图中的每个可在应用另一接线图之前应用于每个霍尔效应设备几次。
[0280] 而且也可能(在任一偏移补偿方案中)以下面的方式重复：
[0281] w1/1–w1/1–w1/2–w1/2–w1/3–w1/3–w1/4–w1/4––w2/1–w2/1–w2/2…[0282] 在这些情况的任一中的重复可以两次、三次或更多次，且它们可以组合。
[0283] 也可能以不同的接线图例如以两个不同的接线图连续地探测每个单独霍尔效应设备，例如
[0284] w1/1–w2/1–w1/2–w2/2–w1/3–w2/3–w1/4–w2/4––w1/1–w2/1–w1/2…，[0285] 或以四个不同的接线图，例如以两个不同的接线图，例如
[0286] w1/1–w2/1–w3/1–w4/1–w1/2–w2/2–w3/2–w4/2–w1/3–w2/3–w3/3–w4/3–w1/4–w2/4–w3/4–w4/4––w1/1–w2/1–w3/1–w4/1–w1/2…
[0287] 而且在这里也可例如对每个霍尔效应设备进行重复，例如两次(或更多次)。具有两个接线图和两倍重复的相应例子是：
[0288] w1/1–w2/1–w1/1–w2/1––w1/2–w2/2–w1/2–w2/2––w1/3–w2/3–w1/3–w2/3––w1/4–w2/4–w1/4–w2/4––w1/1–w2/1–w1/2…
[0289] 而且注意，在霍尔效应设备如何(直接或间接)连接到滤波或谐振单元的输入端的变形的上述解释中，接线图号不一定是图3所示的那些。这将仅仅是很多可能性之一。可能进行接线图号的任何分配。因此，如果一旦接线图号到接线图的某个分配完成，前面最后给出的例子的另外的变形就是可能的，例如
[0290] w1/1–w4/1–w3/1–w2/1–w1/2–w4/2–w3/2–w2/2–w1/3–w4/3–w3/3–w2/3–w1/4–w4/4–w3/4–w2/4––w1/1–w4/1–w3/1–w2/1–w1/2…
[0291] 或
[0292] w1/1–w3/1–w2/1–w4/1–w1/2–w3/2–w2/2–w4/2–w1/3–w3/3–w2/3–w4/3–w1/4–w3/4–w2/4–w4/4––w1/1–w3/1–w2/1–w4/1–w1/2…
[0293] 回到霍尔效应设备的布置，图11是具有八个霍尔效应设备HD1,HD2,…HD8的传感器1的细节的图示。但通常适用：也可提供其它数量的霍尔效应设备。而且霍尔效应设备不需要布置在垂直于磁体的旋转轴的公共平面中。而且霍尔效应设备不需要位于圆上。它们可以用任何方式布置在例如具有N个角的任一多边形的角上，它们可均匀地(按角度或距离)布置在椭圆上，或它们可非均匀地布置，或以另外方式。
[0294] 在图11中，在右手侧上，以点线示出可进行的预防措施，以便执行“微分测量”。对于这样的测量，可提供减法器，其中为了实现相同的目的，我们也可在有或没有倒相器的情况下使用加法器。在后一情况中，仅仅由接线单元W实现的接线必须被相应地调节。
[0295] 在“微分测量”中，不是仅一个霍尔效应设备的一个霍尔电压一次被馈送(直接或间接)到滤波或谐振单元，而是两个霍尔效应设备的霍尔电压的差。这也在固定序列中和通常重复地实现。假设在两个点处的磁场强度之间的差越大，点就越远，可取地形成在相互相对地定位的霍尔效应设备之间的霍尔电压中的差，即参见图11形成差V1-V5、V2-V6等(Vj表示HDj的霍尔电压)。序列可以对提供反相霍尔电压的霍尔效应设备和提供非反相霍尔电压的霍尔效应设备是相同的。例如，霍尔电压差的下面的序列可被馈送到滤波或谐振单元：
[0296] V1-V5；V2-V6；V3-V7；V4-V8；V5-V1,V6-V2；V7-V3；V8-V4(且然后重复)[0297] 当然，这样的“微分测量”也可与其它所述实施方式例如与用于偏移去除的方式或用于避免霍尔电压中的尖峰脉冲的方式或与重复接线的不同可能性相组合。
[0298] 此外，应提到，本文提到的每个霍尔效应设备可以是简单的霍尔效应设备或可由两个或多个简单的霍尔效应设备组成，后者以并联或串联或混合并联和串联方式被接线。
[0299] 对于由并联接线(相对于它们的电流供应)的两个简单霍尔效应设备组成的霍尔效应设备，这是图8所示的方框概略图。组成的霍尔效应设备1具有其两对连接器，这两个简单霍尔效应设备中的每个并联连接。
[0300] 图9示出由两个简单霍尔效应设备组成的另一组成的霍尔效应设备的方框概略图。对于这两个简单霍尔效应设备中的每个，提供单独的电流供应，其中也可能将这两个单独的电流供应视为一个(组成的)电流供应的两个分量。这两个简单霍尔效应设备的分别的电压v-和v+被馈送到单独的加法器，以便提供组成的霍尔效应设备的霍尔电压。
[0301] 通常，根据本发明的霍尔效应设备当然可具有多于那四个触头，其相应于前面提出的两对触头。在图9中给出例子，其中呈现六个触头：v+和v-(从加法器输出)且对于每个简单霍尔效应设备，提供一个i+和i-一个触头，其中也可能使两个电流触头——每个简单霍尔效应设备有一个——例如两个i-触头短路，使得组成的霍尔效应设备可被考虑为具有五个触头。
[0302] 与图9所示的类似，也可能连接(即短路)两个电流触头，例如左简单霍尔效应设备的i-触头和右简单霍尔效应设备的i+触头，并使用用于给这两个简单霍尔效应设备供应偏置电流的一个(简单)电流供应，因而实现包括串联连接(相对于它们的电流供应)的两个简单霍尔效应设备的组成的霍尔效应设备。否则，组成的霍尔效应保持如在图9中描绘的，包括两个加法器。
[0303] 已表明可能激发由具有优选地公共的检测轴的在不同位置上的霍尔效应设备的串联霍尔电压信号组成的主频f的信号(其中位置可以但不必须位于一个公共平面中，且其中所述平面不必须但优选地垂直地与磁体的旋转轴对齐)并过滤这样的信号以便提取该主频。而且也表明从这样的信号的相位或从其在时间上的变化，可以用非常简单和及其快的方式得到产生磁场的磁体的角取向或旋转速度或从其可得到的另一幅值。其中，它利用沿着霍尔效应设备的位置的磁场的空间变化。当连续地检测到霍尔效应设备的霍尔电压时，各种(重复的)系列可用于去除或减弱偏移和其它干扰效应和有害影响。
[0304] 上面提到的所有实施方式都可非常好地在单个硅芯片中特别是使用CMOS工艺来实现。所谓的霍尔板设备特别好地适合于这样的实现。
[0305] 上面描述的所有实施方式都可在位置感测(例如确定电机的转子的旋转位置)中、在旋转计数中、在旋转速度感测中使用和用于涉及磁场的类似目的。
[0306] 例如，可提供包括至少一个所述传感器的旋转速度传感器。它可以此外包括评估单元，其操作地连接到构造和配置成得到指示所述角取向的变化的速度的输出的所述输出单元。
[0307] 或者可提供包括至少一个所述传感器的转数计数器。它可以此外包括评估单元，其操作地连接到构造和配置成得到指示从初始时间点起发生的所述磁体的(或更具体地，所述磁场的)旋转的数量的输出的所述输出单元。该评估单元可例如包括计数器。
[0308] 或者可提供用于确定可旋转主体的角位置的角位置传感器，其包括至少一个所述传感器。它可以此外包括评估单元，其操作地连接到构造和配置成得到指示所述可旋转主体的所述角位置的输出的所述输出单元，其中所述可旋转主体包括所述磁体。(注意，所述磁体产生所述磁场。)
[0309] 从功能单元方面描述了实施方式的方面。如容易理解的，这些功能单元可以在适合于执行规定功能的实质上任何数量的部件中实现。
[0310] 此外，滤波单元F也可至少在与上面使用具有特定的品质因数的带通滤波器描述的实施方式不同的实施方式中被实现为低通滤波器和可能此外偏移去除器(用于抑制DC电压偏移)。通常，滤波单元的主要目的是从霍尔电压阶梯信号提取频率f＝1/Tf的正弦波(具有所探寻的相位)。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 低偏移和高灵敏度垂直霍尔效应传感器 | 2020-05-13 | 341 |
| 包括磁体和霍尔效应探针的传感器 | 2020-05-11 | 995 |
| 极性不敏感霍尔效应传感器 | 2020-05-11 | 342 |
| 具有集成霍尔效应开关的磁性位置传感器 | 2020-05-13 | 380 |
| 一种具有快速瞬态响应的霍尔效应电流传感器 | 2020-05-14 | 314 |
| 具有诊断能力的霍尔效应传感器系统 | 2020-05-12 | 945 |
| 霍尔效应传感器工作温度补偿电路 | 2020-05-12 | 417 |
| 使用逆自旋霍尔效应的磁传感器 | 2020-05-12 | 344 |
| 霍尔效应齿轮传感器 | 2020-05-13 | 902 |
| 霍尔效应齿轮传感器 | 2020-05-13 | 447 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
霍尔效应传感器热门专利
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈