magnetic sensors for automotive applcations
DESCRIPTION
Sensors and Actuators A 91 (2001) 2±6Magnetic sensors for automotive applicationsC.P.O. TreutlerRobert Bosch GmbH, Corporate Research and Development, Research 1, Physical Technologies, Deptartment of FV/FLT, P.O. Box 106050, D-70049 Stuttgart, GermanyAbstract Magnetic sensors offer several key advantages: they allow contactless and, consequently, wear-free measurement of mechanical quantities like angle of rotation and angular speed. They are robust and inexpensive to manufacture. As oneTRANSCRIPT
�������� ��� �� � ������ ����������
������ ��� ���������� ��� ��� � ��������� ������ ��� ������������ ������ �� ������ �����������
����������� �� �� �!�� �"#" ��$ �%&%'%� �()%%*+ ,�-������� �������
��������
�������� ��� ���� ������ ��� ���������� ���� ���� �������� ���� ���� ������ ��������� ��� ������ � ����������
� ������� ���� ����� � ������ ��� ��� ��� ����� ���� ��� � � ��� ���!������ � ��� ���� ���
" �� �!����� � �������� ��� �� ��� ���� �� # ��� $�� %� &� ��� ������� ����� ��� '()* � ���� �������� �� ���
��������� �� ����� ������ +,)�-� ����� ������� ������� ��� �������� (� �������� ����������� ���� ��� �������� ��������� � ���
"�#������� � �� ./0� ��� ��� ����� ��� � ������ � ��� � ������ �� �������� 1��� ��������� ����� ��� ��� ��������
2� � ��� ��������� � �������� ���� ��� �������� � ����� ��������������� +%�#- ���� 1�� ���� ����� ������
��������� ���� ������ ������ �������� ��� ������ ��� ��� ����� ��� ������ �� � ����� ����� + � � *30�-� ������ ��� ��������
������� ��� ���� ��� ������ ���� � ��� � � � ��� ������ ����� �� ��
" %�# � �������� ���� � �� 4� �� ��������� ����� � �1�� ��� ��� ������� � ������ � ������� �� ��� ��������������
�������������� �� ��� ���� ����� ������� � ���� ���� � �� ������� %�# ������ ����� ��� �� �� �� �������� �� � 500�� +� ���-
�� ��� ���� ����� � �� ���� 600 �� ���� 1�� ���� � ��� ����� ����� �� �� ���� ���� �� ��� ������ ���� ��� ��� ����
���� ���� � � ������� ���� ��� � �� �� ��� �� � ������ �����������
��� ����� ��������� � � �������� %�# ���� 1�� ���� ����� ���� � � �� ����� ����� � ���� �� ���� ��� �!����� ��������� �
&��� ��� "�# ��� ����� ��� � ��� ��� �� ���� ��� ���� �������� %�# ��� ���� ���� � ���� ��� ���� �� ��� ����� ���
������ �� � �� ��1����� �� ������� � �� ���� ����� ���� ���������� � 500. ,������ )������ $�7� "�� ����� ��������
.��/����0 �������� ���8 " ������ ����������8 %���� ��������������� +%�#-
� ���� ������
2 � �� � ������ ��������� ���� ���� � �����
������ ������ ������ � ���� � ������ ������ ��1������
��� ����������� ��� ������ ��������� ���������� �
���� ���� ���� ������ � ���� ������ �� ����� ��� ����
����������� ��� �� �� ���� ������� � ��� �������
���� � ��� ���������� �������� ��� ���� ������
��� ���������� ���� ���� �������� ���� ���� ������
��������� ��� ������ � ���������� � ������� ���� �����
� ������ ��� ��� ��� ����� ���� ��� � � ��� ���!����
��� � ��� ���� �� 9.:�
� ������ ����� �� ������������
2��� �������� ���� ���� �� ����� ��� ����� ���
��� � ��� �� ��� ����� ���� +����� �� ��� ������
���-� �� ��� �� � &����������� � ��������
��������������� +"�#- �������� ��� ;;������<< ���
���� ������=�� ���� ��� ������� ��� ������� �����
����� ��������� ���� ���� ���� �������� ��� �������� �
������� 2 ��������� ��� �������� � ����� �������
�������� +%�#- �������� � ������� ���� ����������
���� ������ ������ ����� ��� ����� � ���� ���� ��� ���
�� ����� ������� ������ ���� ������ 1����� ���������
�� �!������
1"�" 2��� ����� �������� ��� ���������� �������� �������
��� ���� � ��� ������� � ��1��� � � �� � � ��
��� � �� � � ������� �!�� ���������� � �������� � ������
����� � �� �� ���� � ������ � ����������� �������
�������� 1���� "����� �� ����� � � � � ���� �����
���� � ������������ �������� ��� �� �!������ ������� ���
1��� � �������� � � �������� ��� ��� ���� ��������
��� ��� ���� � ������� � ��� �� 2��� .� �������
���������� ��� ����� ���� ��� �� ��� �������� ����
����� ������� ������� ������ ���� ���� ��� �����
��� �� ������ ������ � ���� � ����������� ��� ���
������ �� ���� �����������
)��� ��� "�� ��� " >. +500.- 5?3
3(���� �������� ����������� ����@��� ����� +������ ��� ����-�
0>5A�A5AB40.4C ? �� ���� ������ � 500. ,������ )������ $�7� "�� ����� ��������
�DD� ) 0 > 5 A � A 5 A B + 0 . - 0 0 3 5 . � 6
1"1" 4���� �� �������� �������� ������� 5-��������
���� ��� ��� �� ��� � � �� ��� ��� ������
���� ��� � ������� �� ���� ��� ��� ����� ���� ��������
������������ ������� � ��� �� ����� ,!����� ���
����� ������ ������ ����� +���� ������� ����� ������
��������� � ������� �����-� �������� ������ ������
����� ������ ����� ���� ���� ��������� � �� �����
��� ������� ��� ����� ��� ���� ����������� )������
���������� � ������� ��� � ��� ��� � ����������� ����
��� � ����������� ������ ���� � ���� �� ���� ������ ���
������< ��� � ��� � ���������� ����� � �� ���� � ���
����� ����� ��� � �� ��� ��� � ������ ����� ����
&��� D�< ��� � �� �� ��� ���� � ��� ��� ��
��E ����� ���� � �������� ���� �� ���� ������� �����
��� �������� 1��� �������� ��� ���������� ��������� �
��� "�#������� ��� � �� � �������� ��������� ���
�������� � � �������� 1��� � � ������ ���� �������
�� ����� �� � ���� ����� ���������� ����������� � ��
����� � ������ ��� � ��� �� 2��� 5�
(� �������� ���� 95:� ���� ��� �������� ��������� � ���
"�#������� � �� ./0� ��� ��� ����� ��� � ������ �
��� � ������ �� �������� 1��� ��������� ����� ��� ���
������� +2��� *-� ��� ����� ������ � �� ��� ��� � � �
��� ���� � !������ 1��� �" ��������� � ������ ��� ��� �
�� � ��������� �� ��� ����� � ��� �!������ 1��� � �� ���
����� � 0?./0� � �� ��� ����� � ./0?*30�� ��� ��� ����
�������� � ��� � !������ 1��� � ���������� � �� ���� �
��� ��!�� � �!������ 1��� ��� � ��� ���� ���� � �������
������� ��� ���� ���� ��� �������� � � � ���� �� �� �
�������� ������� �� ����� ������ � ��� ��� ��� �� ���
��� � � �� � � �� � �� �� � ���� ���������
������� ��� ��� ����� ������� ��� ��F ���� � ��� � !�
������ 1��� � ��� ���� � ��� ����� ��� � �����=�� �
��� ����� � ��� � !������ 1��� � ���� ����� " � �����
����� ��� � ����� ������ ��� .G � ��� �����
������ �� � ���� �� �� � ��������� ��������� ��� �����
� ��� �!������ 1���� 2 ��������� ��� ��� ���� � ��� �����
����� ��� ��� ���� *30� ��� ���� ����� � ��� ��� �
�� ./0� ����� ���� ���������� "�# D�<�
) �� � ���1�� "�# D�� ������ �� "�#*30� �� ��
���� ���� ���� �� ��� �� �� ��� �� ��� ������� �����
��� ����� ��� � ���� �� ��� ������� ���� +2��� A-�
D� � � ��� %�# ��� ���� ��� ��� �� ���� ��� ���
������ %�# �������� ����� ���� ����� ��� ��
�������� *30� ��� ��� ����� ������� � ����� ��� �� ��
� �� ��� ��������� ���� ����� "����������� � � � ��� ������
�� �������� 1��� ������ �� � ������ ��� ��� ��� �������
���������� ��� � ��� � � ����� �����1�� ��� ���� ����
���� ����� ��� ��� � �������� ���� ��� �
�����=���
� ������� ��� ���������� ������������
2� � ������ ����������� �������� ��� ���
��� ���� ����� ���� �� ��� ����� ���� � ����������
2��� .� ��������� � ����� ���� ���4����������� ����� ����
2��� 5� ��������� � ��� ��� ��� H ������������� ������������
2��� *� )����� ��������� � *30� "�# ������� ���� ������� � !������
����� � �����
�"�"#" ���-���� ,������ ��� 4�-����� 4 +� 61%%�7 18& *
��� ��� ������� ���� ���� ������������ ��������
�������� �� ��� �A0 � �.60��� �������� �� ����
��� �� ��� ��� �� � ���� � �� ��� ��� ����������
�� ����� ��� ����������� ��� � � � � 500 ���� � ���
����������� � � � ��������
��� �!����� � �������� ��� �� ��� ���� �� # ���
$�� %� & � ��� ������� ����� ��� '()*� ��������
�� ��� ��������� �� ����� ������ +,)�-� ����� �������
������� ��� �������� ��� � � �� ��� ���� ���� �
����� � .630� +A�* � ��- ���� � ��� ��� � 0�.�� ������ �� � �� �������� � ������ ���� ����������� �����
�������� �� ��� � � �� ����� ��� � � ��� ��� ��������
���� � ����� ��� ������� ������
��� ���� ����� � =�� ����� ��� � ��� �������������
��� �"I ��������� ��� � ����� ������� � ���������
��� ������� ��������� � ��� �� 2��� 6� ��� �������
�� �� ����� �� ���� ����� ���� ������� ��� ��� ���
����� � ��� ���� ����� � ��� ��� � �� "�#
�������� J � � ��������� � � �� � ������ ��� ���� �����
��� �� ��������� ����� ��� �� ������ � �� ��� ���
��� ��� ����� ���� � ���� ���� ��� ���� ������� �����
����� ��� ��� ����� � A�* � ��� $� ��� ���� � � ������
������������ ��������� �� � �� �� � ������ ��� �����
������ ���� ��� ����� ��� �������� " ��������� ")D��
������� �� ��� '()*����� ��� �� � ���� ������ �
���������� � ��� ���� ���� ��������� ��� � �� ��1�����
��� ���� � ��� ����
� ��� ����������
2� � ��� ��������� � �������� ���� ��� ��������
� %�# ���� 1�� ���� � ���� ���������� �� ��� $��
������� ��� �!������ ��������� � � � �� %�# ���
��� ������ ������ �������� ��� ������ ��� ��� �����
��� ������ �� � ����� ����� + � � *30�-� ������ ���
�������� ������� ��� ���� ��� ������ ���� � �
��� � � � ��� ������ ����� �� �� (����� � ��E���
;;����������������<<� � ����� � ���� � ��� %�����
2������ ������� � ,� ����� ��� #������ +$�$2-�
�� ��������� �������� ���� �!�� ����� %�#������� ���
�������� �� � ������ �����������
*"�" 9-�������� �������
)������� ��� �4� � � ��� � �������� ���� � �� 4
� �� ��������� ����� � �1�� ��� ��� ������� � ������
� ������� �� ��� �������������� ������������� +��
2��� 3 ��� B-� K���� ������ ���������� � ��� ����
���� �� � � .60��� #������ � ���� ���� � �� ������
2��� A� J���� � �� �� �� ��� ������� ����� ��� '()*�
2��� 6� )������� ����� ����� ��� '()* ���� �� "�# �������� 2��� 3� %�# ���� ���� 50 ������ � �� 4� �
A �"�"#" ���-���� ,������ ��� 4�-����� 4 +� 61%%�7 18&
������� %�# ������ ����� ��� �� �� �� �������� �� �
500�� +� ���- �� ��� ���� ����� � �� ���� 600 �� "
�� ��������� � ��� �2�4� ���� +"2�- ����� ��
� �� � ���� �� �������� ���� ��������� ��� ��� ����
�� ����� � � �500���� �������� ���� ��� � ��� ���� �� ����� ����
���� " ������� ����������� � ���� � � (�������
����� ����������� ������� � � � ������������
� ��� �� 2��� /� " ��� �� ���� ����� ��� ����� �����
� � ������� �� ��� ������ � ������� � ������ �������� �
��� �������� 1��� ��� ������� �� ��������� ������ ���
������ � �� � � �������� ���� � ��� ��� ����� �� �� ���
����
*"1" ,��� ������
���� 1�� ���� � ��� ����� ����� �� �� ���� ����
�� ��� ������ ���� ��� ��� ���� ���� ���� � �
������� ���� ��� � �� �� ��� �� � ������ ��������
���� )��� ����� ������� ���� � �� �������� �����
�������� � �� ������������ ����������� ������ �� �������
������ D� ������ � ��� � �������� ����� �� ��������
����� �� � ������ ��������� � �������=���� +���������
�����- ��� � � ���� ��� ������ � ��� ���� ��������
����� +����� �����- � ���������� ����� � ��� �������
� ��� ����� ������ ������� � ���� �������� � �����
��� � �� ����������������� ��������� ���� I��� ��E����� �
��� ��������� ������ J������ � ��� ���� �� �������
�������� 1���� D� ���� � ������ ��� �������� ����� ��� �
����������� � ����������� ���� � ���� �� ��� 1�� "2�
������ ��� ����������������� ����� ��� ��� ������ ������
��� �������������� ������������� � � ��� �����
��� � 2��� � ����������������� ����� � ��� ��
2��� >� ��� 1�� ��� � ��� � ��� �� �� 1��� � � � �
������ � ��� ����� ������ ��� ���� ��� �� ������ 1���
� � � � ������ � ��� ��������� ������ ��� 1��� �������
����� ������ � ��� ��������� ����� �� � � ���� ��������
� � �!������ �� 1���� �!� D� �� �� � ��� �������
�������� � � � ����� � ��� �������� � ��� 1���� ��
���� ��� �� ���� ������������� ��� �� 2��� .0� D� �
������� 1��� ����� ��� �!� ��� ������������� � �����
������� � ��� 1��� �������� ������ ��� ����� ���� ����
���� �� ��� ��� ���� D� ������ � ��� "�#�������� �
���������� ��� ������ ��� � 1��� � ��� �� �� �
�� �� ��� ��� ����� �� � ����� � *30��2� ��������� ����������� ��� ��� ������� ���� � �� �
(������� ����� ����������� �� ���� � ���� �� �����
���� ������ D� ��� ���� �� ���� �� ���� �� �����
�������� � ��� ��������� ����� �� ��� �� ����� ������
�� ���� � ���� � ����� ��� ��� ����� �� � ������
1��� +2��� ..-� ��� �� ��� �������� � � ������
������� � ��� ��� ����� ����� ����� ��� ��������
2��� B� �� 4� � �������� ���� ���� � ������� �� ������� ����
�4� �
2��� /� %�# ����������8 � ��� (������� ����� ���� �� ���
����������� � ��� %�# ����� � ��� ����8 ���� ��� ��� ��
2��� >� ��� �������������� ������������� � � ��� ����� ��� �
2��� � ����������������� ������
�"�"#" ���-���� ,������ ��� 4�-����� 4 +� 61%%�7 18& 6
1��� � ���� ������� � ������ � ���� ��� ���� �����
��� ��� �� ������������ ������� ���� 2��� .5 ��� ���� �
��� ������ ����� ��������� �������� � � ���� ����
��� � �������
2� � ������ ����������� �������� ��������� � ���
��� ����� ���� ���
� �!������ �� � � � ����� �� �� ���� �� �������� ��
��� .60��8� ��� �������� ����� �� �� ��� ��� ��� ������� ���� ���
����� ������ ����� ��� �������� ������ ��� � ���
�������� � ��� ������� �����8
� � �� ��� � �������� ����� ��� ���� �� � ��������
�������� �� � � � 500�� �� � ��� �����
!��������� �� �����������
��� ������ ������ �� ��� ����� ��� ��� � ������
��������� ���� +;;����������<<� ������� ��� ������
���������� � ��� ��������� ���� ��� ��� � � � ��
���� ���� ;;����� ������<< H �������� ������� ���� �
������� �� ��- ���� ������ � ������� � ��� �����
���� ��� � �� �!������� 1��� �� � � ��������
��� ��� � �� ������ �� ��� � � %�# ���������
&������ %�# �������� �� � ������ ���� �!�����
��������� ���� &���� ��� "�#��������� ��������� ���
����� ��������� � � �������� %�# ���� 1�� ���� �����
���� � � �� ����� ����� � ���� �� ���� ���� �!�����
��������� ��� ����� ��� � ��� ��� �� ���� ��� ����
�������� %�# ��� ���� ���� � ���� ��� ���� �� ���
����� ��� ������ �� � �� ��1����� �� ������� � �� ����
����� ���� ����������
����������
9.: ,� L� ���� #� J���=� "� J ����� 2� M�� N� ���!� $�� O�� ���� (���
�� (���������� � O� �� N��������=� � � � ����������� $���
7JD $�������� I�� .566� .B.��� .>>3�
95: K� ��� ��� &� )�������� &� N������ '� �� "���� )��� �� � ����
� ��� "���������� ��� ��������� � ��� )",�����������
J������ K)"� 3?> ����� 5000�
"��������
�"�"#" ���-���� � ���� ����� �� ��� ��������� K�������� � J������
%������ ��� �������� ��� ��J ������ ��� ��� "������ � )������ �
%����� J�������� #�� ��� �� .>/.� &� E��� # ��� $�� %� & ��
)� ������ �� .>/3 ��� �������� ���� ���� ��������� �� ����� ��� ���
�� ���� ���� ���� ���� ��� ��� ��������� �������� )���� .>>3�
J�� ��� ���� �� ��� ���� � J��������� ;;������� ���������<< ������
������� #������ ��� J��������� � $��� ���� ����� � ���������
��� ������� � �������� ��������� �������������� +"�#� %�#- ����
���� ���� �7J ��������� ��� ���� ���� ������ ��������� ������
���� ��� ������
2��� .0� ��� ��� ����� ��������� � ��� ������� � ��� �������� ������
2��� ..� )�������� ��� � � � ����� ����
2��� .5� ������ �����������������=���� � ������ ��������
3 �"�"#" ���-���� ,������ ��� 4�-����� 4 +� 61%%�7 18&