Die elektronische Fahrdynamikregelung benötigt Sensorsignale zum Erfassen der Giergeschwindigkeit, des Lenkradwinkels, des Bremspedaldrucks und der Raddrehzahlen.Hier wird über eine neue Generation von Lenkradwinkelsensoren berichtet, die mit zwei AMR-Elementen (anisotrop-magnetoresistiver Effekt) den Lenkradwinkel absolut über mehrere Lenkradumdrehungen messen können.Es werden das Prinzip und der Aufbau von AMR-Sensoren erläutert. AMR-Winkelsensoren liefern eine eindeutige Winkelinformation nur bis 180 Grad, die zweite Hälfte der Magnetdrehung führt auf identische Sensorsignale. Mit solchen Sensoren einen Meßbereich von mehr als 1440 Grad zu erfassen, erfordert also eine zusätzliche Information, die über ein Getriebe erhalten werden kann, oder wie im vorliegenden Fall durch ein zweites AMR-Element gewonnen wird. Auf einer Achse befindet sich ein Zahnrad, das zwei weitere Zahnräder antreibt in denen diametral Magnete eingebettet sind, deren Richtungen berührungslos von zwei AMR-Winkelsensoren ermittelt werden. Da sich die Phase zwischen den beiden kleineren Zahnrädern mit dem Lenkradwinkel ändert, liegt es nahe, das klassische Noniusprinzip zu verwenden. Dies führt aber zu einem sehr großen Meßfehler, wenn die beiden Winkelinformationen toleranz- und temperaturbedingte systematische oder auch zufällige Fehler wie das Spiel der Zahnräder aufweisen. Es wird eine Methode vorgestellt, um dieses Verfahren zu modifizieren. Die Umsetzung ist sehr einfach, da lediglich die Berechnung weniger Größen erforderlich ist. Der entwickelte LWS3 wird am oberen Ende der Lenkstange eingebaut. Die vier Sensorsignale (je zwei pro Sensor) werden in einer Auswerteschaltung verstärkt und digitalisiert. Hier werden auch die Offset- und Amplitudenwerte kalibriert. Ein einfacher Coprozessor führt über den sog. Cordic-Algorithmus die Arcustangensberechnungen durch und danach werden die Winkel in einem Mikroprozessorkern zur Lenkradwinkelinformation weiterverarbeitet. Die Elektronik ist so getaktet, daß etwa alle 250 Mikrosekunden ein neuer Winkelwert vorliegt. Im Mikroprozessor werden dann noch Plausibilitätskontrollen zur Selbstdiagnose und Fehlererkennung durchgeführt.
Lenkradwinkelsensor mit magnetoresistiven Elementen
Steering angle sensor with magnetoresistive elements
Tagung der VDI/VDE-Gesellschaft Mess- und Automatisierungstechnik, Sensoren und Meßsysteme, 2000 ; 687-696
VDI-Berichte ; 1530
2000
10 Seiten, 13 Bilder
Conference paper
German
Funktionale Integration bei Magnetoresistiven Sensoren
Tema Archive | 2014
|Simulation von magnetoresistiven Sensorsystemen
Automotive engineering | 2008
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