Die vorliegende Erfindung betrifft einen Geschwindigkeits- sensor.

Ein Kraftfahrzeug umfasst häufig eine Vielzahl von bewegbaren Objekten, deren Position mittels Sensoren erfasst wird. Zum Erfassen der Geschwindigkeit eines bewegbaren Objekts wird häufig eine mehrfache Erfassung der Position des bewegbaren Objekts mit einer anschließender Differenzen- und Quotien ^¬ ten-Berechnung durchgeführt. Hierbei sind jedoch zumindest zwei Erfassungen der Position des bewegbaren Objekts und eine aufwändige Berechnung erforderlich, um die Geschwindigkeit des bewegbaren Objekts bestimmen zu können. Ferner kann bei einer kontinuierlichen Bestimmung der Geschwindigkeit zum Erzeugen eines Geschwindigkeitssignals aufgrund der Differenzbildung ein Rauschen des Geschwindigkeitssignals erhöht sein. Es ist die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe, einen ef ^¬ fizienteren Geschwindigkeitssensor anzugeben.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand mit den Merkmalen nach dem unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungs- formen der Erfindung sind Gegenstand der Figuren, der Be ^¬ schreibung und der abhängigen Ansprüche.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch einen Geschwindigkeitssensor zum Erfassen einer Geschwindigkeit eines magnetisierenden Objekts, wobei der Geschwindigkeitssensor durch eine elektrische Signalquelle mit einem elektrischen Wechselsignal mit einer ersten Frequenz versorgbar ist, gelöst, mit: einer Primärspule zum Erzeugen eines magnetischen Wech ^¬ selfeldes mit der ersten Frequenz; einer ersten Sekundärspule und einer zweiten Sekundärspule, wobei die erste Sekundärspule und die zweite Sekundärspule jeweils durch ein magnetisierbares Objekt mit der Primärspule magnetisch koppelbar sind, und wobei durch das erzeugte magnetische Wechselfeld ein erstes elekt- risches Signal in der ersten Sekundärspule und ein zweites elektrisches Signal in der zweiten Sekundärspule induzierbar ist; einer Goert zelfilterbank zum Erfassen eines ersten Amp ^¬ litudenwertes einer Spektralkomponente des induzierten ersten elektrischen Signals und eines zweiten Amplitudenwertes einer Spektralkomponente des induzierten zweiten elektrischen Signals bei einer zweiten Frequenz, welche sich von der ersten Frequenz unterscheidet; und einem Prozessor zum Bestimmen der Ge ^¬ schwindigkeit des magnetisierenden Objekts in Abhängigkeit von dem erfassten ersten Amplitudenwert und dem erfassten zweiten Amplitudenwert. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Geschwindigkeit des magnetisierenden Objekts effizient erfasst werden kann.

Der erfindungsgemäße Geschwindigkeitssensor kann innerhalb eines anderen Sensors, bspw. Wegsensor integriert sein und einen Teil dessen Bilden. Daher ist unter dem Begriff des Ge ^¬ schwindigkeitssensors ein Sensor zu verstehen, der die er ^¬ findungsgemäßen Merkmale aufweist, um aufgrund der vorliegenden Daten die Geschwindigkeit eines sich bewegenden Elements zu erfassen. Wie nachfolgend beschrieben eignet sich der Ge ^¬ schwindigkeitssensor auch dazu die Beschleunigung zu erfassen. Der Klarheit halber wird der Begriff Geschwindigkeitssensor verwendet . Das magnetisierbare Objekt kann ein weichmagnetisches Element umfassen oder durch ein weichmagnetisches Element gebildet sein. Ferner kann das magnetisierende Objekt ein Element eines be ^¬ wegbaren Kolbens sein. Die elektrische Signalquelle kann eine Wechselspannungsquelle oder eine Wechselstromquelle sein. Ferner kann die elektrische Signalquelle einen Frequenzgenerator, einen Schwingkreis und/oder einen spannungsgesteuerten Oszillator, wie einen Voltage Controlled Oscillator (VCO) , umfassen.

Die erste Frequenz kann vorbestimmt oder mittels eines Betä ^¬ tigungselementes, wie eines Tasters, eines Drehknopfes oder eines Dual In-Line Package (DIP) Schaltelements, der elekt- rischen Signalquelle einstellbar sein. Beispielsweise beträgt die erste Frequenz 1Hz, 10Hz, 100Hz, 1kHz, 10kHz, 100kHz, 1MHz, 10MHz oder 100MHz. Gemäß einer Ausführungsform kann die zweite Frequenz das Doppelte der ersten Frequenz betragen. Die Primärspule und die jeweiligen Sekundärspulen können einen Differentialtransformator bilden oder in einem Differential ^¬ transformator umfasst sein. Ferner können die Primärspule und die jeweiligen Sekundärspulen Elemente eines linearen induktiven Positionssensors, wie eines Linear Inductive Position Sensor (LIPS), sein.

Ferner kann die Goert zelfilterbank ein Filterelement, wie einen Goert zelfilter, zur Filterung des ersten elektrischen Signals und/oder des zweiten elektrischen Signals nach dem Goert zel-Algorithmus umfassen. Mittels eines derartigen Fil ^¬ terelementes kann eine Amplitude des elektrischen Signals bei einer vorbestimmten Frequenz, wie der zweiten Frequenz, erfasst werden . In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der erfasste je ^¬ weilige Amplitudenwert ein Spannungswert oder ein Stromwert des jeweiligen elektrischen Signals. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der jeweilige Amplitudenwert effizient erfasst werden kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Pro ^¬ zessor zum Bestimmen einer Differenz der erfassten jeweiligen Amplitudenwerte ausgebildet, um die Geschwindigkeit des mag ^¬ netisierenden Objekts zu bestimmen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass aufgrund der einfachen mathematischen Operation ein besonders kostengünstiger Prozessor verwendet werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Pro ^¬ zessor zum Bestimmen eines Fourierkoeffizienten auf der Basis der erfassten jeweiligen Amplitudenwerte ausgebildet, um die Ge ^¬ schwindigkeit des magnetisierenden Objekts zu bestimmen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Geschwindigkeit des mag ^¬ netisierenden Objekts besonders exakt bestimmt werden kann. Beispielsweise ist der Fourierkoeffizient ein zweiter Fourierkoeffizient.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Ge ^¬ schwindigkeitssensor ausgebildet mit einem Speicher, in welchem Kalibrierungsdaten vorgespeichert sind, wobei der Prozessor zum Bestimmen der Geschwindigkeit des magnetisierenden Objekts auf der Basis der erfassten jeweiligen Amplitudenwerte und der Kalibrierungsdaten ausgebildet ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Geschwindigkeitssensor einstellbar ausge ^¬ führt werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Ka ^¬ librierungsdaten in Form einer Lookup-Tabelle in dem Speicher vorgespeichert. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass der Prozessor effizient auf die Kalibrierungsdaten zugreifen kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Pro ^¬ zessor ferner zum Bestimmen einer Differenz der erfassten jeweiligen Amplitudenwerte ausgebildet, und ist in der Loo ^¬ kup-Tabelle eine Differenz der erfassten jeweiligen Amplitu- _c

5 denwerte einer Geschwindigkeit des magnetisierenden Objekts zugeordnet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Be ^¬ stimmung der Geschwindigkeit des magnetisierenden Objekts effizient durchgeführt werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Goert zelfilterbank ein Analog-Digital-Wandler vorgeschaltet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Goert zelfilterbank durch einen kostengünstigen Mikroprozessor zur digitalen Signalverarbeitung gebildet sein kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Goert zelfilterbank eine Fenstereinrichtung zur Signalfensterung vorgeschaltet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Genauigkeit der Erfassung der Geschwindigkeit des magneti- sierenden Objekts erhöht werden kann.

Die Fenstereinrichtung kann zum Anwenden einer Fensterfunktion auf das erste elektrische Signal und/oder das zweite elektrische Signal ausgebildet sein. Beispielsweise ist die Fensterfunktion eine Rechteck-Fensterfunktion, eine Hamming-Fensterfunktion, eine Hanning-Fensterfunktion, eine Von-Hann-Fensterfunktion, eine Blackman-Fensterfunktion, eine Bartlett-Fensterfunktion, eine Kosinus-Fensterfunktion, eine Tukey-Fensterfunktion, eine Lanczos-Fensterfunktion, eine Kaiser-Fensterfunktion oder eine Gauß-Fensterfunktion .

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Goert zelfilterbank eine weitere elektrische Signalquelle zum Erzeugen eines Referenzsignals mit der zweiten Frequenz. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine externe elektrische Signalquelle zum Erzeugen des Referenzsignals mit der zweiten Frequenz entfallen kann. b

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform beträgt die zweite Frequenz das Doppelte der ersten Frequenz, und umfasst die Goert zelfilterbank einen Frequenzdoppier zum Erzeugen eines Referenzsignals mit der zweiten Frequenz. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass das Referenzsignal mit der zweiten Frequenz besonders kostengünstig bereitgestellt werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform umfasst die Goert zelfilterbank einen ersten Goert zelfilter zum Erfassen des ersten Amplitudenwertes und einen zweiten Goert zelfilter zum Erfassen des zweiten Amplitudenwertes. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die jeweiligen Amplitudenwerte effizient erfasst werden können. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform liegt die erste Frequenz im Bereich zwischen 5kHz und 20kHz. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass eine Genauigkeit der Erfassung der Geschwindigkeit des magnetisierenden Objekts erhöht werden kann. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Ge ^¬ schwindigkeitssensor ausgebildet mit einer weiteren Goert zelfilterbank zum Erfassen eines weiteren Amplitudenwertes einer weiteren Spektralkomponente des induzierten ersten elektrischen Signals und/oder des induzierten zweiten elekt- rischen Signals bei der ersten Frequenz, wobei der Prozessor ferner zum Bestimmen einer Position des magnetisierenden Objekts in Abhängigkeit von dem erfassten weiteren Amplitudenwert ausgebildet ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass mittels des Geschwindigkeitssensors zusätzlich eine Position des magnetisierenden Objekts erfasst werden kann.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Ge ^¬ schwindigkeitssensor ausgebildet mit einer weiteren Goert zelfilterbank zum Erfassen eines weiteren Amplitudenwertes einer weiteren Spektralkomponente des induzierten ersten elektrischen Signals und/oder des induzierten zweiten elekt ^¬ rischen Signals bei einer dritten Frequenz, welche sich von der ersten Frequenz und der zweiten Frequenz unterscheidet, wobei der Prozessor ferner zum Bestimmen einer Beschleunigung des mag- netisierenden Objekts in Abhängigkeit von dem erfassten weiteren Amplitudenwert ausgebildet ist. Dadurch wird der Vorteil er ^¬ reicht, dass mittels des Geschwindigkeitssensors zusätzlich eine Beschleunigung des magnetisierenden Objekts erfasst werden kann. Gemäß einer Ausführungsform kann die dritte Frequenz das Dreifache der ersten Frequenz betragen.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum ermitteln der Geschwindigkeit oder Beschleunigung mittels eines Geschwin- digkeitssensors gemäß einem der vorgenannten Ausführungsformen, umfassend die Schritte:

Bestimmen der Geschwindigkeit des magnetisierenden Objekts in Abhängigkeit von dem erfassten ersten Amplitudenwert und dem erfassten zweiten Amplitudenwert mittels des Pro ^¬ zessors, und

Bestimmen einer Differenz der erfassten jeweiligen Amp ^¬ litudenwerte mittels des Prozessors, um die Geschwindigkeit des magnetisierenden Objekts zu bestimmen.

Das Verfahren wird insbesondere dadurch in Vorteilhafterweise weitergebildet, dass mittels des Prozessors ein Fourierkoeffizient auf der Basis der erfassten jeweiligen Amplitudenwerte bestimmt wird, um die Geschwindigkeit des magnetisierenden Objekts zu bestimmen.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind aus dem vorgenannten Ausführungsformen des Geschwindigkeitssensors ableitbar . Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Geschwindig ^¬ keitssensors gemäß einer Ausührungsform.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Geschwin- digkeitssensors 100 gemäß einer Ausührungsform. Der Ge ^¬ schwindigkeitssensor 100 umfasst eine Primärspule 101, eine erste Sekundärspule 103, eine zweite Sekundärspule 105, eine Goert zelfilterbank 107 und einen Prozesor 109. Der Geschwindigkeitssensor 100 zum Erfassen einer Geschwin ^¬ digkeit eines magnetisierenden Objekts, wobei der Geschwin ^¬ digkeitssensor 100 durch eine elektrische Signalquelle mit einem elektrischen Wechselsignal mit einer ersten Frequenz versorgbar ist, kann ausgebildet sein mit: der Primärspule 101 zum Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes mit der ersten Frequenz; der ersten Sekundärspule 103 und der zweiten Sekundärspule 105, wobei die erste Sekundärspule 103 und die zweite Sekundärspule 105 jeweils durch ein magnetisierbares Objekt mit der Primärspule 101 magnetisch koppelbar sind, und wobei durch das erzeugte mag- netische Wechselfeld ein erstes elektrisches Signal in der ersten Sekundärspule 103 und ein zweites elektrisches Signal in der zweiten Sekundärspule 105 induzierbar ist; der Goert zelfilterbank 107 zum Erfassen eines ersten Amplituden ^¬ wertes einer Spektralkomponente des induzierten ersten elektrischen Signals und eines zweiten Amplitudenwertes einer Spektralkomponente des induzierten zweiten elektrischen Signals bei einer zweiten Frequenz, welche sich von der ersten Frequenz unterscheidet; und dem Prozessor 109 zum Bestimmen der Ge ^¬ schwindigkeit des magnetisierenden Objekts in Abhängigkeit von dem erfassten ersten Amplitudenwert und dem erfassten zweiten Amplitudenwert .

Das magnetisierbare Objekt kann ein weichmagnetisches Element umfassen oder durch ein weichmagnetisches Element gebildet sein. Ferner kann das magnetisierende Objekt ein Element eines be ^¬ wegbaren Kolbens sein.

Die elektrische Signalquelle kann eine Wechselspannungsquelle oder eine Wechselstromquelle sein. Ferner kann die elektrische Signalquelle einen Frequenzgenerator, einen Schwingkreis und/oder einen spannungsgesteuerten Oszillator, wie einen Voltage Controlled Oscillator (VCO) , umfassen. Die erste Frequenz kann vorbestimmt oder mittels eines Betä ^¬ tigungselementes, wie eines Tasters, eines Drehknopfes oder eines Dual In-Line Package (DIP) Schaltelements, der elekt ^¬ rischen Signalquelle einstellbar sein. Beispielsweise beträgt die erste Frequenz 1Hz, 10Hz, 100Hz, 1kHz, 10kHz, 100kHz, 1MHz, 10MHz oder 100MHz. Gemäß einer Ausführungsform kann die zweite Frequenz das Doppelte der ersten Frequenz betragen.

Die Primärspule 101 und die jeweiligen Sekundärspulen 103, 105 können einen Differentialtransformator bilden oder in einem Differentialtransformator umfasst sein. Ferner können die Primärspule 101 und die jeweiligen Sekundärspulen 103, 105 Elemente eines linearen induktiven Positionssensors, wie eines Linear Inductive Position Sensor (LIPS) , sein. Ferner kann die Goert zelfilterbank 107 ein Filterelement, wie einen Goert zelfilter, zur Filterung des ersten elektrischen Signals und/oder des zweiten elektrischen Signals nach dem Goert zel-Algorithmus umfassen. Mittels eines derartigen Fil ^¬ terelementes kann eine Amplitude des elektrischen Signals bei 1 einer vorbestimmten Frequenz, wie der zweiten Frequenz, erfasst werden .

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Geschwin- digkeitssensor 100 oder ein linearer induktiver Positionssensor, wie ein Linear Inductive Position Sensor (LIPS) , einen Dif ^¬ ferentialtransformator umfassen, der mit einer definierten Anwendungsfrequenz, wie der ersten Frequenz, betrieben wird. Die dabei in den jeweiligen Sekundärspulen 103, 105 induzierten oder entstehenden jeweiligen elektrischen Signale, wie jeweilige Sekundärspannungen, können frequenzselektiv ausgewertet werden. Die Frequenzselektivität kann hierbei mit einem Goert zelfilter erreicht werden. Der Goert zelfilter verwendet dazu ein auf einer Fouriertransformation beruhendes Verfahren, wobei aber im Gegensatz zu einer Fouriertransformation nicht die Amplituden der Frequenzen eines ganzen Spektrums ermittelt werden, sondern nur die Amplitude bei einer Frequenz, nämlich der Anregungs ^¬ frequenz, wie der ersten Frequenz, bestimmt werden. Die Differenz der jeweiligen Sekundäramplituden, die mit diesem Verfahren ermittelt wird, ist ein Maß für die Position des magnetisierenden Objekts, wie eines Magneten.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Geschwindigkeitssensor 100 bei der ersten Frequenz, wie einer Frequenz f, betrieben und die Auswertung der Sekundärspannungen bei der zweiten Frequenz, wie einer doppelten Frequenz, durchgeführt werden. Hierbei kann der zweite Fourierkoeffizient ermittelt werden. Dieser Koeffizient ist proportional zur Änderungsgeschwindigkeit der jeweiligen elektrischen Signale und kann damit ein Maß für die Geschwindigkeit, mit der sich das magnetisierende Objekt, wie ein magnetisches Ziel, bewegt, darstellen. Auf diese Weise kann gleichzeitig die Position und die Geschwindigkeit des magnetisierenden Objekts, wie eines magnetischen Targets, erfasst werden. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann bei einer Auswertung der jeweiligen elektrischen Signale, wie der jeweiligen Sekundärspannungen, bei der dritten Frequenz, wie einer dreifachen Frequenz, eine Beschleunigung des magneti- sierenden Objekts erfasst werden.

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Bezugszeichenliste

100 Geschwindigkeitssensor

101 Primärspule

103 Erste Sekundärspule

105 Zweite Sekundärspule

107 Goert zelfilterbank

109 Prozessor