Magnetsensor, Motoranordnung und Integrierte Schaltung

Die vorliegende Lehre betrifft ein Gebiet von Schaltungstechnologie. Insbesondere betrifft die vorliegende Lehre einen Magnetsensor. Die vorliegende Lehre betrifft ferner einen Treiber für einen Niedrigenergie-Permanentmagnetmotor.

Während des Startens eines Synchronmotors erzeugt der Ständer ein wechselndes Magnetfeld, welches den Permanentmagnetläufer veranlasst, zu schwingen. Die Amplitude der Schwingung des Läufers erhöht sich, bis der Läufer zu rotieren beginnt und der Läufer schließlich beschleunigt wird, um in Gleichlauf mit dem wechselnden Magnetfeld des Ständers zu rotieren. Um ein Starten eines herkömmlichen Synchronmotors sicherzustellen, wird ein Startpunkt des Motors eingestellt, niedrig zu sein, was dazu führt, dass der Motor an einem relativ hohen Betriebspunkt nicht arbeiten kann, daher ist die Effizienz niedrig. In einem anderen Aspekt kann nicht sichergestellt sein, dass der Läufer jedes Mal seit einem Stopp in eine gleiche Richtung rotiert oder eine stationäre Position des Permanentmagnetläufers ist nicht festgelegt. Entsprechend hat, bei Anwendungen wie beispielsweise einem Ventilator und einer Wasserpumpe, der durch den Läufer angetriebene Impeller gerade radiale Schaufeln, was in einer niedrigen Betriebseffizienz des Ventilators und der Wasserpumpe resultiert.

1 stellt eine herkömmliche Treiberschaltung für einen Synchronmotor dar, welche den Motor jedes Mal in eine gleiche vorbestimmte Richtung rotieren lässt, wenn er startet. Bei der Schaltung ist eine Ständerwicklung 1 des Motors in Reihe mit einem TRIAC zwischen zwei Klemmen M und N einer Wechselstromversorgung VM geschaltet, wobei eine Wechselstromversorgung VM durch eine Wandlerschaltung DC in eine Gleichstromspannung umgewandelt wird und wobei der Gleichstrom an einen Positionssensor H abgegeben wird. Eine magnetische Pol-Position eines Läufers in dem Motor wird durch den Positionssensor H erfasst, wobei ein Ausgabesignal Vh des Positionssensors H mit einer Schaltersteuerschaltung PC verbunden ist, um den bidirektionalen Thyristor T zu steuern.

2 stellt eine Wellenform der Treiberschaltung dar. Es ist aus 2 ersichtlich, dass bei der Treiberschaltung, unabhängig davon, ob der bidirektionale Thyristor T an- oder ausgeschaltet ist, die Wechselstromversorgung Leistung für die Wandlerschaltung DC abgibt, sodass die Wandlerschaltung DC konstant Leistung ausgibt und an den Positionssensor H abgibt (Bezug nehmend auf ein Signal VH in 2). Bei einer Anwendung mit niedriger Leistung ist, falls die Wechselstromquelle kommerzielle Elektrizität von ungefähr 200 V ist, die elektrische Energie, die durch die zwei Widerstände R2 und R3 in der Wandlerschaltung DC verbraucht wird, mehr als die elektrische Energie, die durch den Motor verbraucht wird.

Der Magnetsensor verwendet den Halleffekt, bei dem, wenn ein Strom I durch ein Material fließt und ein Magnetfeld B in einem positiven Winkel bezüglich des Stroms I angelegt wird, eine Potentialdifferenz V in einer Richtung senkrecht zu der Richtung des Stroms I und der Richtung des Magnetfelds B erzeugt wird. Der Magnetsensor wird oft angewendet, um die magnetische Polarität eines elektrischen Läufers zu erfassen.

Mit fortschreitendem Schaltungsdesign und Signalverarbeitungstechnologien besteht ein Bedarf, den Magnetsensor und den eingesetzten IC für den Bedienkomfort und für eine präzise Erfassung zu verbessern.

Ein Aspekt der vorliegenden Lehre schafft einen Magnetsensor, der ein Gehäuse, einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss, die sich beide von dem Gehäuse erstrecken, und eine elektrische Schaltung aufweist. Der Eingangsanschluss ist an eine externe Wechselstromversorgung anzuschließen. Die elektrische Schaltung umfasst eine Ausgabesteuerschaltung, die mit dem Ausgangsanschluss gekoppelt ist und die ausgebildet ist, wenigstens auf ein Magnetinduktionssignal ansprechbar zu sein, um den Magnetsensor zu steuern, dass dieser in wenigstens einem von einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand arbeitet. In dem ersten Zustand fließt ein Laststrom in einer ersten Richtung von dem Ausgangsanschluss nach außerhalb des Magnetsensors und in dem zweiten Zustand fließt ein Laststrom in einer zweiten Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung von außerhalb des Magnetsensors über den Ausgangsanschluss in den Magnetsensor hinein. Die Betriebsfrequenz des Magnetsensors ist positiv proportional zu der Frequenz der externen Wechselstromversorgung.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Lehre schafft eine Motoranordnung, umfassend einen Motor, der zum Arbeiten basierend auf einer Wechselstromversorgung ausgebildet ist, einen zuvor beschriebenen Magnetsensor, der zum Erfassen eines durch den Motor erzeugten Magnetfeldes und zum Arbeiten in einem basierend auf dem erfassten Magnetfeld bestimmten Betriebszustand ausgebildet ist und einen bidirektionalen Wechselstromschalter, der in Reihe mit dem Motor geschaltet ist und der zum Steuern des Motors basierend auf dem Betriebszustand des Magnetsensors ausgebildet ist.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Lehre schafft eine integrierte Schaltung, umfassend einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss und eine elektrische Schaltung, die eine mit dem Ausgangsanschluss gekoppelte Ausgangssteuerschaltung, die ausgebildet ist, auf ein erfasstes Signal wenigstens ansprechbar zu sein, um die integrierte Schaltung zu steuern, dass diese in wenigstens einem von einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand arbeitet. Der Eingangsanschluss ist mit einer externen Wechselstromversorgung zu verbinden. In dem ersten Zustand fließt ein Laststrom von dem Ausgangsanschluss in eine erste Richtung nach außerhalb des integrierten Schaltkreises und in dem zweiten Zustand fließt ein Laststrom von außerhalb der integrierten Schaltung in eine zweite Richtung, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist, über den Ausgangsanschluss in den integrierten Schaltkreis hinein. Die Betriebsfrequenz der integrierten Schaltung ist positiv proportional zu der Frequenz der externen Wechselstromversorgung.

Die hier beschriebenen Verfahren, Systeme und/oder Programmierungen sind des Weiteren hinsichtlich beispielhafter Ausführungsformen beschrieben. Diese beispielhaften Ausführungsformen sind im Detail mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben. Diese Ausführungsformen sind nicht beschränkende beispielhafte Ausführungsformen, bei denen gleiche Bezugszeichen ähnliche Strukturen in mehreren Ansichten der Zeichnungen darstellen, und wobei:

1 eine Treiberschaltung für einen Synchronmotor nach dem Stand der Technik gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Lehre darstellt;

2 eine Wellenform der in 1 gezeigten Treiberschaltung darstellt;

3 ein beispielhaftes Bild eines Magnetsensors 1105 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Lehre darstellt;

4 ein beispielhaftes Bild des Magnetsensors 1105 gemäß einer abweichenden Ausführungsform der vorliegenden Lehre darstellt;

5 ein beispielhaftes Bild des Magnetsensors 1105 gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Lehre darstellt;

6 eine beispielhafte Implementierung der Ausgabesteuerschaltung 1120 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Lehre darstellt;

7 eine beispielhafte Implementierung der Ausgabesteuerschaltung 1120 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Lehre darstellt;

8 ein anderes Bild des Magnetsensors 1105 gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Lehre darstellt;

9 ein beispielhaftes Bild des Gleichrichters 1150 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Lehre darstellt;

10 ein beispielhaftes Bild des Magnetsensors 1105 gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Lehre darstellt;

11 eine beispielhafte Implementierungsschaltung eines Teils des Magnetsensors 1105 gemäß noch einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Lehre darstellt;

12 eine andere Ausführungsform der Ausgabesteuerschaltung 1120 in Verbindung mit der Zustandssteuerschaltung 1140 darstellt;

13 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens der von dem Magnetsensor 1105 durchgeführten Signalverarbeitung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Lehre darstellt;

14 ein beispielhaftes Bild einer Motoranordnung 2200 dar, enthaltend den hier diskutierten Magnetsensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Lehre;

15 ein beispielhaftes Bild eines Motors 2300 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Lehre darstellt; und

16 jeweils die Wellenform einer Ausgabespannung von der Wechselstromversorgung 1610 und der Gleichrichterbrücke 1150 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Lehre darstellt;

Bei der folgenden detaillierten Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details anhand von Beispielen dargelegt, um ein eingehendes Verständnis der betreffenden Lehre zu schaffen. Jedoch sollte es für Fachleute ersichtlich sein, dass die vorliegende Lehre auch ohne solche Details ausgeführt werden kann. In anderen Beispielen sind gut bekannte Verfahren, Prozeduren, Systeme, Bauteile und/oder Schaltungen mit einem relativ hohen Niveau ohne Detail beschrieben, um unnötige und unbedeutende Aspekte der vorliegenden Lehre zu vermeiden.

In der gesamten Spezifikation und den Ansprüchen können Begriffe nuancierte Bedeutungen haben, welche im Kontext jenseits von explizit aufgezeigten Bedeutungen vorgeschlagen oder angedeutet werden können. Ebenso bezieht sich der hier verwendete Ausdruck „bei einer Ausführungsform/Beispiel” nicht notwendigerweise auf die gleiche Ausführungsform und der hier verwendete Ausdruck „bei einer weiteren Ausführungsform” bezieht sich nicht notwendigerweise auf eine unterschiedliche Ausführungsform. Es ist zum Beispiel beabsichtigt, dass der beanspruchte Gegenstand Kombinationen von Beispiel-Ausführungsformen ganz oder teilweise aufweisen.

Im Allgemeinen kann die Terminologie wenigstens teilweise aufgrund der Verwendung im Kontext verstanden werden. Zum Beispiel weisen Begriffe, wie sie hier verwendet werden wie beispielsweise „und”, „oder”, oder „und/oder” eine Vielzahl von Bedeutungen auf, welche wenigstens teilweise von dem Kontext abhängen können, in welchem sie verwendet werden. Typischerweise ist beabsichtigt, dass falls „oder” verwendet wird, wie beispielsweise A, B oder C, um eine Liste zu verbinden, A, B und C hier im miteinbeziehenden Sinn verwendet wird, ebenso wie A, B oder C hier im ausschließenden Sinn verwendet wird. Zusätzlich hängt der hier verwendete Begriff „eine oder mehrere” wenigstens teilweise von dem Kontext ab und kann verwendet werden, um eine Besonderheit, Struktur, oder Charakteristik in einem einzelnen Sinn oder Kombinationen von Besonderheiten, Strukturen oder Charakteristiken in einem mehrfachen Sinn zu beschreiben. Ähnlich können beispielsweise Begriffe wie „ein” oder „der” wieder verstanden werden, um eine einzelne Verwendung zu vermitteln oder eine mehrfache Verwendung zu vermitteln, abhängig wenigstens teilweise von dem Kontext. Zusätzlich kann verstanden werden, dass der Begriff „basierend auf” nicht notwendigerweise beabsichtigt ist, eine ausschließende Reihe von Faktoren zu vermitteln, und kann stattdessen die Existenz von zusätzlichen Faktoren vermitteln, die nicht notwendigerweise ausdrücklich beschrieben sind, wieder abhängig wenigstens teilweise von dem Kontext.

3 zeigt ein beispielhaftes Bild eines Magnetsensors 1105 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Lehre. Der Magnetsensor 1105 weist ein Gehäuse (nicht gezeigt), ein Halbleitersubstrat, welches in dem Gehäuse angeordnet ist (nicht gezeigt), einen ersten Eingang A1 1102, einen zweiten Eingang A2 1104, einen Ausgangsanschluss B 1106 und eine Elektronikschaltung 1100, welche auf dem Halbleitersubstrat angeordnet ist. Die Elektronikschaltung 1100 weist eine Steuersignalerzeugungsschaltung 1110 und eine Ausgabesteuerschaltung 1120 auf, welche mit der Steuersignalerzeugungsschaltung 1110 gekoppelt ist. Bei einer Ausführungsform können der erste Eingang A1 1102 und der zweite Eingang A2 1104 direkt an eine externe Stromversorgung angeschlossen sein (zum Beispiel 1610 in 16). Bei einer Ausführungsform können der erste Eingang A1 1102 und der zweite Eingang A2 1104 in Reihe mit der ersten externen Stromversorgung geschaltet sein, wie beispielsweise einer externen Last.

Die Steuersignalerzeugungsschaltung 1110 kann ausgebildet sein, eines oder mehrere Signale zu erfassen, und ein Steuersignal basierend auf dem erfassten einen oder mehreren Signalen zu erzeugen. In einigen Beispielen kann das eine oder die mehreren Signale ein oder mehrere elektrische Signale sein, die durch elektrische Drähte oder Kabel empfangen werden. In einigen anderen Beispielen kann das eine oder die mehreren Signale eines oder mehrere magnetische Signale oder andere Signaltypen sein, welche durch den Magnetsensor 1105 kabellos oder durch andere Mittel empfangen werden.

Im Betrieb bestimmt die Steuersignalerzeugungsschaltung 1110, basierend auf einem oder mehreren erfassten Signalen, ob eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist. Falls die vorbestimmte Bedingung basierend auf dem einen oder mehreren erfassten Signalen erfüllt ist, kann die Steuersignalerzeugungsschaltung 1110 ein erstes Steuersignal erzeugen und zu der Ausgabesteuerschaltung 1120 übermitteln, welche dann entsprechend den Magnetsensor 1105 steuert, in einem ersten Zustand zu arbeiten. In dem ersten Zustand kann ein elektrischer (Last)-Strom aus dem Magnetsensor in den Ausgangsanschluss B 1106 fließen. Die Steuersignalerzeugungsschaltung 1110 kann ebenso ein zweites Steuersignal erzeugen und an die Ausgabesteuerschaltung 1120 übermitteln, um den Magnetsensor 1105 zu steuern, in einem zweiten Zustand zu arbeiten. In dem zweiten Zustand kann ein elektrischer (Last)-Strom aus dem Ausgangsanschluss B 1106 in den Magnetsensor fließen. Wie der erste Zustand oder der zweite Zustand bei der Kontrollsignalerzeugungsschaltung bestimmt werden kann ist in weiterem Detail beschrieben.

Auf der anderen Seite, wenn bestimmt wird, dass die vorbestimmte Bedingung basierend auf dem einen oder mehreren erfassten Signal nicht erfüllt ist, kann die Steuersignalerzeugungsschaltung 1110 ein drittes Steuersignal erzeugen und an die Ausgabesteuerschaltung 1120 übermitteln, um den Magnetsensor 1105 zu steuern, in einem dritten Zustand zu arbeiten. In dem dritten Zustand fließt kein elektrischer (Last)-Strom durch den Ausgangsanschluss B 1106. In einigen Situationen im dritten Zustand fließt durch den Ausgangsanschluss B 1106 nur eine kleine Menge an Strom, zum Beispiel ist die Intensität des Stroms weniger als ein Fünftel des elektrischen (Last-)Stroms.

Bei einigen Ausführungsformen ist die Ausgabesteuerschaltung 1120 mit der Steuersignalerzeugungsschaltung 1110 gekoppelt und ausgebildet, den Magnetsensor 1105 in einem vorbestimmten Zustand basierend auf dem Steuersignal zu steuern, welches von der Steuersignalerzeugungsschaltung 1110 empfangen wurde. Zum Beispiel steuert die Ausgabesteuerschaltung 1120, wenn die Ausgangssteuerschaltung 1120 ein erstes Steuersignal empfängt, den Magnetsensor 1105 in dem ersten Zustand zu arbeiten, in welchem der elektrische (Last)-Strom aus dem Ausgangsanschluss B 1106 fließt. Wenn die Ausgabesteuerschaltung 1120 das zweite Steuersignal empfängt, steuert die Ausgabesteuerschaltung 1120 den Magnetsensor 1105, in dem zweiten Zustand zu arbeiten, in welchem der elektrische (Last)-Strom von außerhalb über den Ausgangsanschluss B 1106 in den Magnetsensor fließt. Wenn die Ausgangssteuerschaltung 1120 das dritte Steuersignal empfängt, steuert die Ausgabesteuerschaltung 1120 den Magnetsensor 1105, in dem dritten Zustand zu arbeiten, in welchem kein elektrischer (Last)-Strom durch den Ausgangsanschluss B 1106 fließt (oder nur eine kleine Menge des Stroms verglichen mit dem elektrischen Laststrom hindurchfließt, beispielsweise ist ein solcher Strom kleiner ist als ein Viertel des elektrischen Laststroms). In einer Ausführungsform kann die Ausgabesteuerschaltung 1120 abwechselnd eine Vielzahl von Steuersignalen empfangen, einschließlich das erste Steuersignal und das zweite Steuersignal, etc. Dementsprechend kann die Ausgabesteuerschaltung 1120 den Magnetsensor 1105 steuern, abwechselnd zwischen unterschiedlichen Zuständen zu arbeiten. Speziell kann der Magnetsensor 1150 zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand abwechselnd arbeiten. In einer Ausführungsform, wenn der Magnetsensor 1105 in dem dritten Zustand arbeitet, kann der Magnetsensor 1105 daran gehindert werden in entweder dem ersten Zustand oder dem zweiten Zustand zu arbeiten.

Bei einer Ausführungsform, wenn der erste Eingang A1 1102 und der zweite Eingang A2 1104 mit der externen Wechselstromversorgung 1116 (8) verbunden sind, kann die Betriebsfrequenz des Magnetsensors 1105, ob in dem ersten Zustand, dem zweiten Zustand oder dem dritten Zustand positiv proportional zu der Frequenz der externen Wechselstromversorgung 1116 gesetzt werden. Bei einer Ausführungsform ist die Betriebsfrequenz des Magnetsensors 1105 in dem dritten Zustand die zweifache der Betriebsfrequenz des ersten Zustands oder des zweiten Zustands, welche zweifach der Frequenz des externen Wechselstromversorgung 1116 ist.

4 zeigt ein beispielhaftes Bild des Magnetsensors 1105 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Lehre. Bei dieser Ausführungsform umfasst der Magnetsensor 1105 einen ersten Eingang A1 1102, einen zweiten Eingang A2 1104, den Ausgangsanschluss B 1106 und eine elektronische Schaltung 1100. Die elektronische Schaltung 1100 umfasst eine Magnetfelderfassungsschaltung 1130, eine Zustandssteuerschaltung 1140, welche mit der Magnetfelderfassungsschaltung 1130 gekoppelt ist, und die Ausgabesteuerschaltung 1120, welche mit der Zustandssteuerschaltung 1140 gekoppelt ist.

Die Magnetfelderfassungsschaltung 1130 kann ausgebildet sein, ein externes Magnetfeld zu erfassen und ein Magnetinduktionssignal in Übereinstimmung mit dem erfassten externen Magnetfeld auszugeben. Das Magnetinduktionssignal kann die Polarität und Stärke des externen Magnetfelds bezeichnen oder darstellen.

Die Zustandssteuerschaltung 1140 kann ausgebildet sein, zu bestimmen, ob eine vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, und ein entsprechendes Steuersignal basierend auf der Bestimmung aufgrund des Empfangens des Steuersignals an die Ausgangssteuerschaltung 1120 übermitteln und die Ausgangssteuerschaltung 1120 kann den Magnetsensor 1150 steuern, in einem entsprechenden Zustand zu arbeiten, der basierend auf dem Magnetinduktionssignal bestimmt wird. Besonders wenn die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist, kann der entsprechende Zustand einer des ersten Zustands und des zweiten Zustands sein, entsprechend jeweils zu einer bestimmten Polarität des externen Magnetfelds, die durch das Magnetinduktionssignal angezeigt wird. Zum Beispiel kann der erste Zustand einer Situation entsprechen, in welcher eine erste Polarität des Magnetfelds erfasst ist, und der zweite Zustand kann einer Situation entsprechen, in welcher eine zweite Polarität (welche entgegengesetzt zu der ersten Polarität ist) des externen Magnetfelds erfasst ist. Entsprechend, wenn die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist und das externe Magnetfeld eine erste Polarität aufweist, kann die Zustandssteuerschaltung 1140 ein Steuersignal übermitteln, welches als solches für die Ausgabesteuerschaltung 1120 bezeichnend ist, entsprechend welchem die Ausgabesteuerschaltung 1120 den Magnetsensor 1150 steuern kann, in dem ersten Zustand zu arbeiten. Wie oben beschrieben, fließt der elektrische (Last)-Strom in dem ersten Zustand von dem Magnetsensor nach außen über den Ausgangsanschluss B 1106. Wenn die vorbestimmte Bedingung erfüllt ist und das externe Magnetfeld eine zweite Polarität aufweist, welche entgegengesetzt zu der ersten Polarität ist, kann die Zustandssteuerschaltung 1140 ein Steuersignal als solches an die Ausgabesteuerschaltung 1120 übermitteln, basierend auf welchem die Ausgabesteuerschaltung 1120 den Magnetsensor 1150 steuern kann, im zweiten Zustand zu arbeiten. Wie oben beschrieben, fließt der elektrische (Last)-Strom in dem zweiten Zustand von außen über den Ausgangsanschluss B 1106 in den Magnetsensor.

Auf der anderen Seite, wenn die Zustandssteuerschaltung 1140 bestimmt, dass die vorbestimmte Bedingung nicht erfüllt ist (oder wenn die Zustandssteuerschaltung 1140 nicht auf das Magnetinduktionssignal anspricht oder das Magnetinduktionssignal von der Magnetfelderfassungsschaltung 130 nicht erhalten kann), kann die Zustandssteuerschaltung 1120 ein Steuersignal übermitteln, welches als solches der Ausgabesteuerschaltung 1120 anzeigt, den Magnetsensor 1150 zu steuern, in einem dritten Zustand zu arbeiten. In dem dritten Zustand fließt kein elektrischer (Last)-Strom von dem Ausgangsanschluss B 1106 (oder nur eine kleine Menge des Stroms fließt durch den Ausgangsanschluss B, verglichen mit dem elektrischen (Last-)Strom, zum Beispiel ist die Intensität des Stroms kleiner als ein Viertel des elektrischen (Last-)Stroms).

Die Ausgabesteuerschaltung 1120 ist mit der Steuersignalerzeugungseinheit 1110 gekoppelt und ist ausgebildet, den Magnetsensor 1105 zu steuern, dass dieser in einem Zustand arbeitet, welcher basierend auf einem Steuersignal, welches von der Steuersignalerzeugungsschaltung 1110 bestimmt wurde. Wenn beispielsweise die Ausgabesteuerschaltung 1120 das Steuersignal empfängt, welches anzeigt, dass die vorab bestimmte Bedingung erfüllt ist sowie eine erste Polarität des externen Magnetfelds, steuert die Ausgabesteuerschaltung 1120 den Magnetsensor 1105 in dem ersten Zustand zu arbeiten und den elektrischen (Last)-Strom über den Ausgangsanschluss B 1106 aus dem Magnetsensor fließen zu lassen. Wenn die Ausgabesteuerschaltung 1120 ein Steuersignal empfängt, welches die Erfüllung der vorbestimmten Bedingung anzeigt sowie eine zweite Polarität, welche von dem externen Magnetfeld erfasst wurde, steuert die Ausgabesteuerschaltung 1120 den Magnetsensor 1105 in einem zweiten Zustand zu arbeiten und den elektrischen (Last)-Strom von außerhalb über den Ausgangsanschluss B 1106 in den Magnetsensor fließen zu lassen. Wenn die Ausgabesteuerschaltung 1120 das Steuersignal empfängt, welches anzeigt, dass die vorbestimmte Bedingung nicht erfüllt ist, steuert die Ausgabesteuerschaltung 1120 den Magnetsensor 1105, dass dieser in einem dritten Zustand arbeitet, in welchem kein elektrischer (Last)-Strom durch den Ausgangsanschluss B 1106 fließen kann (oder nur eine kleine Menge des Stroms durch den Ausgangsanschluss B fließt, verglichen mit dem obigen elektrischen (Last-)Strom, beispielsweise ist der Strom weniger als ein Viertel des elektrischen (Last-)Stroms). Bei einer Ausführungsform kann die Ausgabesteuerschaltung 1120 abwechselnd rechtzeitig eine Vielzahl von Steuersignalen empfangen. Dementsprechend steuert die Ausgabesteuerschaltung 1120 den Magnetsensor 1105 zwischen verschiedenen Zuständen abwechselnd zu arbeiten, einschließlich zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand.

Bei einer Ausführungsform kann die Ausgabesteuerschaltung 1120 basierend auf einer Spezifikation eines Nutzers ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Ausgabesteuerschaltung 1120 ausgebildet sein, den Magnetsensor 1105 zu steuern, dass dieser abwechselnd zwischen einem Betriebszustand und einem Hochimpendanz-Zustand arbeitet. Der Betriebszustand kann dem ersten Zustand oder dem zweiten Zustand entsprechen, und der Hochimpedanz-Zustand kann dem dritten Zustand entsprechen.

5 zeigt eine beispielhafte Darstellung des Magnetsensors 1105 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Lehre. Bei dieser Ausführungsform ist eine beispielhafte Konstruktion der Magnetfelderfassungsschaltung 1130 vorgesehen. Die elektrische Schaltung 1100, ähnlich zu 4, weist die Magnetfelderfassungsschaltung 1130, die Zustandssteuerschaltung 1140 und die Ausgabesteuerschaltung 1120 auf. Die Magnetfelderfassungsschaltung 1130 umfasst bei dieser Ausführungsform ein Magnetsensorelement 1131, ein Signalverarbeitungselement 1132 und ein Analog-Digital-Wandlerelement 1133. Das Magnetsensorelement 1131 kann ausgebildet sein, ein analoges elektrisches Signal zu erfassen und an das Signalverarbeitungselement auszugeben, welches bestimmte Informationen bezeichnet, welche sich auf das externe Magnetfeld beziehen. Beispielsweise kann die Ausgabe des Signals von dem Magnetsensorelement 1131 die Polarität des externen Magnetfelds bezeichnen. Bei einer Ausführungsform kann das magnetisch empfindliche Magnetsensorelement 1131 basierend auf einer Hall-Platte implementiert sein.

Das Signalverarbeitungselement 1132 kann ausgebildet sein, das analoge elektrische Signal von dem Magnetsensorelement 1131 zu verarbeiten und ein verarbeitetes analoges elektrisches Signal zu erzeugen, zum Beispiel durch Verstärken und Entfernen von Störung des analogen elektrischen Signals, um die Genauigkeit des erfassten Signals zu verbessern. Das verarbeitete analoge elektrische Signal wird an das Analog-Digital-Wandlerelement 1133 gesendet.

Das Analog-Digital-Wandlerelement 1133 kann ausgebildet sein, dass verarbeitete analogische elektrische Signal in ein Magnetinduktionssignal umzuwandeln. Bei Situationen, wo es nur erforderlich ist, die Polarität des externen Magnetfelds zu erfassen, kann das Magnetinduktionssignal einem Schalt-Digitalsignal entsprechen. Die Zustandssteuerschaltung 1140 und die Ausgabesteuerschaltung 1120 in 5 arbeiten in der ähnlichen Weise wie hinsichtlich in 4 offenbart.

6 zeigt eine beispielhafte Umsetzung der Ausgabesteuerschaltung 1120 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Lehre. Bei einer Ausführungsform kann die Ausgabesteuerschaltung 1120 gemäß einer Spezifikation eines Nutzers ausgebildet sein. Wie in 6 gezeigt, weist die Ausgabesteuerschaltung 1120 einen ersten Schalter K1 1410, einen zweiten Schalter K2 1420 und einen dritten Schalter K3 1430 auf. Jeder des ersten Schalters K1 1410, des zweiten Schalters K2 1420 und des dritten Schalters K3 1430 ist eine Diode oder ein Transistor. Der erste Schalter ist mit dem Ausgangsanschluss B 1106 durch den dritten Schalter K3 1430 gekoppelt, um einen ersten Strompfad zu bilden, der dem Laststrom ein Hindurchfließen in einer ersten Richtung erlaubt. Der zweite Schalter ist mit dem Ausgangsanschluss B 1106 durch den dritten Schalter K3 1430 gekoppelt, um einen zweiten Strompfad zu bilden, der dem Laststrom ein Fließen in einer zweiten Richtung, entgegengesetzt zu der ersten Richtung, erlaubt. Der erste Schalter K1 1410 und der zweite Schalter K2 1420 sprechen auf das Magnetinduktionssignal 1405 an, um den entsprechenden Strompfad wahlweise einzuschalten.

Bei einer Ausführungsform können der erste Schalter K1 1410 und der zweite Schalter K2 1420 gemäß einer Spezifikation eines Nutzers wahlweise eingeschaltet oder ausgeschaltet werden. Bei einer Ausführungsform kann der erste Schalter K1 1410 und der zweite Schalter K2 1420 ausgebildet sein, das Magnetinduktionssignal 1405 zu empfangen, welches die erfasste Polarität des externen Magnetfelds bezeichnet. Der erste Schalter K1 1410 und der zweite Schalter K2 1420 können wahlweise als Reaktion auf das Magnetinduktionssignal 1405 eingeschaltet oder ausgeschaltet werden. Beispielsweise kann der erste Schalter K1 1410 ein hochspannungsleitender Schalter sein und der zweite Schalter K2 1420 kann ein niederspannungsleitender Schalter sein. Um dies zu erreichen, ist der erste Schalter K1 1410 mit einer höheren Spannung VDD 1407 verbunden (zum Beispiel einer Gleichstromversorgung) und der zweite Schalter K2 1420 ist mit einer niedrigeren Spannung (beispielsweise Erde) verbunden. Wenn das Magnetinduktionssignal 1405 eine hohe Spannung hat, beispielsweise eine erste Polarität, welche von dem externen Magnetfeld erfasst wurde, hinweisend, kann der erste Schalter K1 1410 eingeschaltet werden und der zweite Schalter K2 1420 kann ausgeschaltet werden. Wenn das magnetische Magnetinduktionssignal 1405 eine niedrige Spannung hat, beispielsweise bezeichnend eine zweite Polarität entgegengesetzt zu der ersten Polarität des externen Magnetfelds, kann der erste Schalter K1 1410 ausgeschaltet werden und der zweite Schalter K2 1420 kann eingeschaltet werden.

Bei einer Ausführungsform kann der dritte Schalter K3 1430 basierend darauf, ob der Magnetsensor 1105 die vorab bestimmte Bedingung erfüllt, eingeschaltet oder ausgeschaltet werden. Wenn der Magnetsensor 1105 beispielsweise die vorbestimmte Bedingung erfüllt, kann der dritte Schalter K3 1430 eingeschaltet werden. Andernfalls kann der dritte Schalter K3 1430 ausgeschaltet werden. Details, wie der dritte Schalter gesteuert wird, werden in Bezug auf 10 diskutiert.

Wenn der Magnetsensor 1105, wie oben beschrieben, die vorbestimmte Bedingung erfüllt und das Magnetinduktionssignal eine hohe Spannung hat, wird der erste Schalter K1 1410 eingeschaltet, der zweite Schalter K2 1420 wird ausgeschaltet und der dritte Schalter K3 1430 wird eingeschaltet. Entsprechend ist der erste Strompfad an und der zweite Strompfad ist aus. Als Ergebnis steuert die Ausgabesteuerschaltung 1120 den Magnetsensor 1105, dass dieser in dem ersten Zustand arbeitet. Der elektrische (Last)-Strom fließt nämlich von der VDD 1407 durch den ersten Schalter K1 1410, den dritten Schalter K3 1430 und schließlich aus dem Ausgabeanschluss B 1106.

Wenn der Magnetsensor 1105 die vorbestimmte Bedingung erfüllt und das Magnetinduktionssignal eine niedrige Spannung hat, wird der erste Schalter K1 1410 ausgeschaltet, der zweite Schalter K2 1420 wird eingeschaltet und der dritte Schalter K3 1430 wird eingeschaltet. Demensprechend ist der erste Strompfad aus und der zweite Strompfad ist an. Als Ergebnis kann die Ausgabesteuerschaltung 1120 den Magnetsensor 1105 steuern, dass dieser in dem zweiten Zustand arbeitet. Der elektrische (Last)-Strom fließt nämlich in den Ausgangsanschluss B 1106 durch den dritten Schalter K3 1430 und den zweiten Schalter K2 1420 zu der Erdung.

Wenn der Magnetsensor 1105 die vorbestimmte Bedingung nicht erfüllt, wird der dritte Schalter K3 1430 ausgeschaltet. Dementsprechend ist weder der erste Strompfad noch der zweite Strompfad an. Als Ergebnis kann die Ausgabesteuerschaltung 1120 den Magnetsensor 1105 steuern, dass dieser in dem dritten Zustand arbeitet, ganz gleich ob das Magnetinduktionssignal 1405 eine hohe Spannung oder eine niedrige Spannung hat. Es fließt nämlich kein elektrischer (Last)-Strom durch den Ausgangsanschluss B 1106 (oder nur eine kleine Menge des Stroms fließt durch den Ausgangsanschluss B verglichen mit dem obigen (Last-)Strom, beispielsweise ist der Strom weniger als ein Viertel des elektrischen (Last-)Stroms und kann keine Last außerhalb des Magnetsensors antreiben). Als solche kann die Ausgabesteuerschaltung 1120 nicht auf das Magnetinduktionssignal 1405 ansprechen.

7 zeigt eine beispielhafte Implementierung der Ausgabesteuerschaltung 1120 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Lehre. Wie gezeigt, ist die Ausgabesteuerschaltung 1120 mit der Magnetfelderfassungsschaltung 1130 gekoppelt. Die Ausgabesteuerschaltung 1120 empfängt das Magnetinduktionssignal 1405 (wie in 6 gezeigt) von der Magnetfelderfassungsschaltung 1130. Die Ausgabesteuerschaltung 1120 weist einen Einzeladerschalter D 1510, einen Widerstand R 1520, und einen dritten Schalter K3 1430 auf. Der Einzeladerschalter D 1510 ist mit dem Ausgabeanschluss B 1106 durch den dritten Schalter K3 1340 gekoppelt, um einen ersten Strompfad auszubilden, welcher den Laststrom in einer ersten Richtung fließen lässt. Andererseits ist der Widerstand R 1520 mit dem Ausgabeanschluss B 1106 durch den dritten Schalter K3 1430 gekoppelt, um einen zweiten Strompfad zu bilden, um den Laststrom in einer zweiten Richtung, welche entgegengesetzt zu der ersten Richtung ist, fließen zu lassen. Wenn der Magnetsensor 1105 die vorbestimmte Bedingung erfüllt, kann der dritte Schalter K3 1430 eingeschaltet werden. Andernfalls kann der dritte Schalter K3 1430 ausgeschaltet werden. Details, wie das an/aus des dritten Schalters gesteuert wird, werden bezüglich 10 diskutiert. Der Einzeladerschalter D 1510 kann basierend auf dem magnetischen Magnetinduktionssignal 1405, welches von der Magnetfelderfassungsschaltung 1130 empfangen wird, wahlweise eingeschaltet oder ausgeschaltet werden. Beispielsweise, wenn das Magnetinduktionssignal 1405 eine hohe Spannung hat, wird der Einzeladerschalter D 1510 eingeschaltet. Wenn das Magnetinduktionssignal 1405 eine niedrige Spannung hat, wird der Einzeladerschalter D 1510 ausgeschaltet. Bei einer weiteren Ausführungsform kann der Widerstand R 1520 durch einen weiteren Einzeladerschalter ersetzt werden, welcher antiparallel mit dem Einzeladerschalter D 1510 verbunden ist.

Wie oben beschrieben, wenn der Magnetsensor 1105 die vorbestimmte Bedingung erfüllt und das Magnetinduktionssignal 1405, welches von der Magnetfelderfassungsschaltung 1130 empfangen wird, eine hohe Spannung hat, werden sowohl der Einzeladerschalter D 1510 als auch der dritte Schalter K3 1430 eingeschaltet. Demensprechend ist der erste Strompfad ein und der zweite Strompfad ist aus. Als Ergebnis kann die Ausgabesteuerschaltung 1120 den Magnetsensor 1105 steuern, dass dieser in dem ersten Zustand arbeitet. Der elektrische (Last)-Strom fließt nämlich aus dem Ausgabeanschluss B 1106 durch den Einzeladerschalter D 1510 und den dritten Schalter K3 1530.

Wenn der Magnetsensor 1105 die vorbestimmte Bedingung erfüllt und das Magnetinduktionssignal 1405, welches von der Magnetfelderfassungsschaltung 1130 empfangen wird, eine niedrige Spannung hat, wird der Einzeladerschalter D 1510 ausgeschaltet und der dritte Schalter K3 1430 wird eingeschaltet. Dementsprechend ist der erste Strompfad aus. Da das Magnetinduktionssignal niedrig ist und der dritte Schalter K3 1430 an ist, ist der zweite Strompfad leitend. Als Ergebnis kann die Ausgabesteuerschaltung 1120 den Magnetsensor 1105 steuern, dass dieser in dem zweiten Zustand arbeitet. Der elektrische (Last)-Strom fließt nämlich in den Ausgabeanschluss B 1106 und durch den dritten Schalter K3 1530 beziehungsweise den Widerstand R 1520.

Wenn der Magnetsensor 1105 nicht die vorbestimmte Bedingung erfüllt, ist der dritte Schalter K3 1430 ausgeschaltet. In diesem Fall ist weder der erste Strompfad noch der zweite Strompfad an. Als Ergebnis kann die Ausgabesteuerschaltung 1120 den Magnetsensor steuern, dass dieser in dem dritten Zustand arbeitet, ganz gleich, ob das Magnetinduktionssignal 1405 eine hohe Spannung oder eine niedrige Spannung hat. Es fließt nämlich kein elektrischer (Last)-Strom durch den Ausgabeanschluss B 1106. Als solches kann die Ausgabesteuerschaltung 1120 nicht auf das Magnetinduktionssignal 1405 ansprechen.

8 zeigt eine weitere beispielhafte Zeichnung des Magnetsensors 1105 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Lehre. Wie gezeigt, ist der Eingang 1615 des Magnetsensors 1105 mit einer externen Wechselstromquelle 1610 verbunden. Bei dieser Ausführungsform weist der Magnetsensor 1105 einen Gleichrichter 1150 auf, welcher mit dem Eingang 1615 verbunden ist und ausgebildet ist, ein Paar Differenzialwechselsstromsignale von der externen Wechselstromversorgung 1610 zu empfangen und das Paar Differenzialwechselsstromsignale in Gleichstromsignale umzuwandeln. Die Ausgabespannung des Gleichrichters 1150 kann dazu verwendet werden, die Magnetfelderfassungsschaltung 1130 die Zustandssteuerschaltung 1140 und die Ausgabesteuerschaltung 1120 zu versorgen. Der Magnetsensor 1105 kann weiter die Magneterfassungsschaltung 1130, die Zustandssteuerschaltung 1140 und die Ausgabesteuerschaltung 1120 wie oben beschrieben umfassen.

9 zeigt eine beispielhafte Darstellung des Gleichrichters 1150 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Lehre. Der Gleichrichter 1150 weist eine Vollweggleichrichterbrücke und eine Stabilisierungseinheit auf, welche mit dem Vollweggleichrichter verbunden ist. Die Vollweggleichrichterbrücke weist eine erste Diode D1 1710, eine zweite Diode D2 1720, eine dritte Diode D3 1730 und eine vierte Diode D4 1740 auf. Wie in 9 gezeigt, ist die erste Diode D1 1710 in Reihe mit der zweiten Diode D2 1720 geschaltet und die dritte Diode D3 1730 ist mit der vierten Diode D4 1740 in Reihe geschaltet. Die Ausgabe der ersten Diode D1 1710 und der Eingang der zweiten Diode DD2 1720 sind mit dem ersten Eingangsanschluss VAC+ 1750 verbunden und der Ausgang der dritten Diode D3 1730 und der Eingang der vierten Diode D4 1740 sind mit dem zweiten Eingangsanschluss VAC– 1707 verbunden. Bei einer Ausführungsform sind der erste Eingangsanschluss VAC+ 1705 und der zweite Eingangsanschluss VAC– 1707 ein Paar Differenzialwechselsstromsignale. Die Vollweggleichrichterbrücke kann ausgebildet sein, das Paar Differenzialwechselsstromsignale, welche von der Wechselstromversorgung 1610 ausgegeben werden, in direkte Signale umzuwandeln. Die Stabilisierungseinheit kann eine Zener-Diode DZ 1750 sein und ausgebildet sein, die direkten Signale, die durch die Vollweggleichrichterbrücke ausgegeben werden, innerhalb eines vorab bestimmten Bereichs zu stabilisieren. Die Stabilisierungseinheit gibt eine stabilisierte Gleichspannung aus.

Bei einer Ausführungsform ist der Eingang der ersten Diode D1 1710 mit dem Eingang der dritten Diode D3 1730 bei einem ersten Verbindungspunkt verbunden, wodurch der geerdete Anschluss der Vollweggleichrichterbrücke gebildet wird. Zusätzlich ist der Ausgang der zweiten Diode D2 1720 mit dem Ausgang der vierten Diode D4 1740 bei einem zweiten Verbindungspunkt verbunden, wodurch der Ausgangsanschluss der Vollweggleichrichterbrücke VDD 1760 gebildet wird. Die Zener-Diode DZ 1750 ist zwischen dem ersten Verbindungspunkt und dem zweiten Verbindungspunkt angeordnet. Bei der Ausführungsform kann der Ausgang VDD 1760 direkt mit der Ausgabesteuerschaltung 1120 verbunden sein.

Bei einer Ausführungsform sind der erste Eingangsanschluss VAC+ 1705 und der zweite Eingangsanschluss VAC– 1707 mit der externen Wechselstromversorgung 1610 verbunden. In diesem Fall kann die Ausgabesteuerschaltung 1120 auf die Polarität der externen Wechselstromversorgung 1610 zusätzlich zu dem Magnetinduktionssignal 1405 reagieren.

Bei einer Ausführungsform hängt, ob der Magnetsensor 1105 in dem ersten Zustand, in dem zweiten Zustand, oder in dem dritten Zustand arbeitet, davon ab, ob der Magnetsensor 1105 die vorab bestimmte Bedingung erfüllt, welche gemäß einer Spezifikation eines Nutzers vorbestimmt sein kann. Demensprechend kann die Ausgabesteuerschaltung 1120 den Magnetsensor 1105 steuern, dass dieser in einem ersten Zustand arbeitet, dass der elektrische (Last)-Strom aus dem Ausgangsanschluss B 1106 fließen kann oder in dem zweiten Zustand, dass der elektrische (Last)-Strom in den Ausgabeanschluss B 1106 fließen kann. Alternativ oder Zusätzlich kann, wenn der Magnetsensor 1105 die vorab bestimmte Bedingung erfüllt, die Ausgabesteuerschaltung 1120 den Magnetsensor 1105 steuern, dass dieser abwechselnd zwischen dem ersten Zustand und dem zweiten Zustand arbeitet, als Reaktion auf die Polarität der externen Wechselstromversorgung 1610 und der Polarität des Magnetfelds, was durch das Magnetinduktionssignal 1405 angezeigt wird. Wenn der Magnetsensor 1105 die vorab bestimmte Bedingung nicht erfüllt, kann die Ausgabesteuerschaltung 1120 den Magnetsensor 1105 steuern, dass dieser in dem dritten Zustand arbeitet, dass kein elektrischer (Last)-Strom durch den Ausgangsanschluss B 1106 fließen kann oder nur ein kleiner Teil des (Last-)Stroms durch den Ausgangsanschluss B fließt, verglichen mit dem elektrischen (Last-)Strom, zum Beispiel ist die Stärke des Stroms weniger als ein Viertel des elektrischen (Last-)Stroms.

Bei einer Ausführungsform kann, wenn der Magnetsensor 1105 die vorab bestimmte Bedingung erfüllt, die Ausgabesteuerschaltung 1120 sowohl auf das Magnetinduktionssignal als auch die externe Wechselstromversorgung 1610 reagieren, um weiter den Magnetsensor 1105 in den ersten Zustand oder dem zweiten Zustand arbeiten zu lassen. Wenn beispielsweise der Magnetsensor 1105 die vorab bestimmte Bedingung erfüllt und das Magnetinduktionssignal 1405 anzeigt, dass das externe Magnetfeld die erste magnetische Polarität erreicht und die externe Wechselstromversorgung 1610 eine erste elektrische Polarität hat, kann die Ausgabesteuerschaltung 1120 den Magnetsensor 1105 steuern, dass dieser in dem ersten Zustand arbeitet. Für ein weiteres Beispiel, wenn der Magnetsensor 1105 die vorab bestimmte Bedingung erfüllt und das Magnetinduktionssignal 1405 anzeigt, dass das externe Magnetfeld die zweite magnetische Polarität hat, welche entgegengesetzt zu der ersten magnetischen Polarität ist, und die Wechselstromversorgung 1610 die zweite elektrische Polarität hat, welche entgegengesetzt zu der ersten elektrischen Polarität ist, kann die Ausgabesteuerschaltung 1120 den Magnetsensor 1105 steuern, dass dieser in dem zweiten Zustand arbeitet.

10 zeigt eine beispielhafte Darstellung des Magnetsensors 1105 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Lehre. Bei dieser beispielhaften Ausführungsform ist eine beispielhafte Konstruktion der Zustandssteuerschaltung 1140 vorgesehen. Wie gezeigt, ist der Eingang 1615 des Magnetsensors 1105 mit einer externen Wechselstromversorgung 1610 verbunden. Wie zuvor gezeigt, weist der Magnetsensor 1105 einen Gleichrichter 1150 auf, welcher mit dem Eingang 1615 verbunden ist und ausgebildet ist, ein Paar Differenzialwechselsstromsignale der externen Wechselstromversorgung 1610 zu empfangen und das Paar Differenzialwechselsstromsignale in Gleichstromsignale umzuwandeln. Der Magnetsensor 1105 umfasst weiter die Magneterfassungsschaltung 1130, die Zustandssteuerschaltung 1140 und die Ausgabesteuerschaltung 1120. Wie in 10 gezeigt, umfasst die Zustandssteuerschaltung 1140 weiter ein Spannungserfassungsschaltung 1141, eine Verzögerungsschaltung 1142 und eine Logikschaltung 1143.

Die Spannungserfassungsschaltung 1142 kann ausgebildet sein, zu erfassen, ob eine Spannung in dem Magnetsensor 1105 einem Spannungsschwellwert entspricht oder diesen überschreitet. Wenn die Spannung die Schwellspannung überschreitet, erzeugt die Spannungserfassungsschaltung 1142 ein vorab bestimmtes Auslösesignal und übermittelt es an die Verzögerungsschaltung 1141. Bei einer Ausführungsform kann die Spannung die Versorgungsspannung der Magnetfelderfassungsschaltung 1130 sein.

Die Schwellspannung kann die minimal benötigte Spannung für den Betrieb des Magnetsensorelements 1131, des Signalverarbeitungselements 1132 und des Analog-Digital-Wandlerelements 1133 der Magnetfelderfassungsschaltung 1130 sein. Bei einer Ausführungsform kann die Schwellspannung auf einen Wert eingestellt sein, der kleiner ist als die stabilisierte Gleichspannung sein, welche durch die Stabilisierungseinheit wie beschrieben in Bezug auf 9 erreicht wird.

Sobald die Verzögerungsschaltung 1141 durch die Spannungserfassungsschaltung 1142 angeregt wurde, bestimmt die Verzögerungsschaltung 1141, ob der Magnetsensor 1105 die vorab bestimmte Bedingung erfüllt. Speziell kann die Verzögerungsschaltung 1141 nach Erhalt des vorab bestimmten Auslösesignals von der Spannungserfassungsschaltung 1142 beginnen, zu messen. Wenn die gemessene Zeitdauer gleich oder länger als eine vorbestimmte Länge einer Zeitdauer ist, bestimmt die Verzögerungsschaltung 1141, dass der Magnetsensor 1105 die vorab bestimmte Bedingung erfüllt. Andernfalls bestimmt die Verzögerungsschaltung 1141, dass der Magnetsensor 1105 die vorab bestimmte Bedingung nicht erfüllt.

Die Logikschaltung 1143 kann ausgebildet sein, die Ausgabesteuerschaltung 1120 zu befähigen, auf das Magnetinduktionssignal anzusprechen und den Magnetsensor 1105 zu steuern, dass dieser in einem der drei Zuständen in der Weise arbeitet wie hierin beschrieben. Beispielsweise wird der Magnetsensor in dem ersten Zustand oder dem zweiten Zustand arbeiten, wenn die durch die Verzögerungsschaltung 1141 gestoppte Zeitdauer gleich oder größer ist als die vorab bestimmte Zeitdauer. Die Logikschaltung 1143 ist ferner ausgebildet, die Ausgabesteuerschaltung 1120 zu befähigen, den Magnetsensor 1105 zu steuern, dass dieser in dem dritten Zustand arbeitet, wenn die durch die Verzögerungsschaltung 1141 gestoppte Zeitdauer kleiner ist als die vorab bestimmte Zeitdauer.

Bei einer Ausführungsform ist, um zu erfassen, ob die Versorgungsspannung der Magnetfelderfassungsschaltung 1130 einen vorab bestimmten Spannungsschwellwert erreicht, sicherzustellen, dass alle Module der Magnetfelderfassungsschaltung 1130, beispielsweise das Magnetsensorelement 1131, das Signalverarbeitungselement 1132 und das Analog-Digital-Wandlerelement 1133 normal funktionieren können.

11 zeigt eine beispielhafte Implementierung einer Schaltung eines Teils des Magnetsensors 1105 gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Lehre. Speziell zeigt 19 eine beispielhafte Implementierung der Ausgangssteuerschaltung 1120 und der Zustandssteuerschaltung 1140. Die Zustandssteuerschaltung 1140 weist die Spannungserfassungsschaltung 1141, die Verzögerungsschaltung 1142 und die Logikschaltung 1143 auf, welche ein AND-Gate 1910, wie 11 gezeigt, ist. Ein erster Eingang des AND-Gates 1910 kann dem Magnetinduktionssignal 1905 entsprechen, ein zweiter Eingang des AND-Gates 1910 kann mit einem Ausgang der Verzögerungsschaltung 1141 verbunden sein und ein Ausgang des AND-Gates 1910 kann mit der Ausgangssteuerschaltung 1120 verbunden sein.

Bei dieser Ausführungsform weist die Ausgabesteuerschaltung 1120 drei eine hohe Spannung leitende Schalter M0 1920, M1 1960, M2 1970, eine Diode D5 1980, einen Inverter 1990, einen ersten Widerstand R1 1930 und einen zweiten Widerstand R2 1950 auf. Die Steuerklemme des ersten Schalters M0 1920 ist mit dem Ausgang des AND-Gates 1910 verbunden. Der Eingang des Schalters M0 1920 ist durch den Widerstand R1 1930 mit einem Spannungsausgangsanschluss 1940 (OUTAD+) des Gleichrichters 1150 verbunden. Der Schalter M2 1970 ist parallel mit dem Schalter M0 1920 gekoppelt. Die Steuerklemme des Schalters M2 1970 ist durch den Inverter 1990 mit dem Ausgang der Verzögerungsschaltung 1141 verbunden. Bei einer Ausführungsform ist der entsprechende Widerstand des Schalters M2 1970 größer als der des Schalters M0 1920.

Wenn während des Betriebs die gestoppte Zeitdauer, welche durch die Verzögerungsschaltung 1141 aufgenommen wird, gleich oder länger als der die vorbestimmte Zeitdauerschwellwert ist, gibt die Verzögerungsschaltung 1141 eine hohe Spannung aus. Dementsprechend ermöglicht diese hohe Spannung ein Übermitteln des Magnetinduktionssignals 1905 von der Magnetfelderfassungsschaltung 1130 durch das AND-Gate 1910 an den Schalter M0 1920. Wenn das Signal von der Wechselstromversorgung 1610 in der positiven Halbwelle ist und das Magnetinduktionssignal 1905 von der Magnetfelderfassungsschaltung 1130 eine niedrige Spannung ausgibt, können zusätzlich der Schalter M0 1920 und der Schalter M2 1970 ausgeschaltet werden und der Schalter M1 1960 kann eingeschaltet werden. Als Ergebnis kann der elektrische (Last)-Strom durch den Schalter M1 1960 aus dem Ausgangsanschluss B 1106 fließen. Die Ausgabesteuerschaltung 1120 betreibt nämlich den Magnetsensor 1105 in dem ersten Zustand. Wenn das Signal von der Wechselstromversorgung 1610 in der negativen Halbwelle ist und das Magnetinduktionssignal 1905 von der Magnetfelderfassungsschaltung 1130 eine hohe Spannung ausgibt, kann alternativ der Schalter M0 1920 eingeschaltet werden und die Schalter M1 1960 und M2 1970 können ausgeschaltet werden. Als Ergebnis kann der elektrische (Last)-Strom in den Ausgangsanschluss B 1106 fließen und durch die Diode D5 1980 und den Schalter M0 1920 durchtreten. Die Ausgabesteuerschaltung 1120 kann nämlich den Magnetsensor 1105 in dem zweiten Zustand betreiben.

Wenn die gestoppte Zeitdauer, welche durch die Verzögerungsschaltung 1141 aufgenommen wird, kürzer als der Zeitdauerschwellwert ist, können die Verzögerungsschaltung und das AND-Gate 1910 eine niedrige Spannung ausgeben, die Schalter M0 1920 und M1 können ausgeschaltet werden und der Schalter M2 1970 kann ausgeschaltet werden. Als Ergebnis fließt der elektrische Strom in den Ausgangsanschluss B 1106 und läuft durch die Diode D5 1980 und den Schalter M2 1970. Da ein entsprechender Widerstand des Schalters M2 1970 groß ist, ist der elektrische Strom sehr klein oder vernachlässigbar. Das heißt, dass die Ausgabesteuerschaltung 1120 den Magnetsensor 1105 steuert, in dem dritten Zustand zu arbeiten.

12 zeigt eine weitere Ausführungsform der Ausgabesteuerschaltung 1120 in Verbindung mit der Zustandssteuerschaltung 1140. Die Zustandssteuerschaltung 1140 weist die Spannungserfassungsschaltung 1141, die Verzögerungsschaltung 1142 und die Logikschaltung 1143 auf. Speziell weist die Logikschaltung 1143 der Zustandssteuerschaltung 1140 einen ersten Signaleingangsanschluss 2002, einen zweiten Signaleingangsanschluss 2004, einen ersten Signalausgangsanschluss 2006 und einen zweiten Signalausgangsanschluss 2008 auf. Der erste Signaleingangsanschluss 2002 kann mit dem Ausgang der Verzögerungsschaltung 1141 verbunden sein und der zweite Signaleingangsanschluss kann verbunden sein, um das Magnetinduktionssignal 2005 zu empfangen. Wenn die gestoppte Zeitdauer, welche durch die Verzögerungsschaltung 1141 aufgenommen wird, kürzer als der Zeitdauerschwellwert ist, kann die Logikschaltung 1143 ausgebildet sein, eine niedrige Spannung wie die Verzögerungsschaltung 1141 auszugeben. Wenn andererseits die gestoppte Zeitdauer, welche durch die Verzögerungsschaltung 1141 aufgenommen wird, gleich oder länger als der Zeitdauerschwellwert ist, kann die Verzögerungsschaltung 1141 eine hohe Spannung ausgeben. Des Weiteren kann die Logikschaltung 1143 das Magnetinduktionssignal 2005 durch den ersten Signalausgangsanschluss 2006 oder den zweiten Signalausgangsanschluss 2008 ausgeben. Die Ausgangssignale in dem ersten Ausgangsanschluss 2006 und des zweiten Ausgangsanschluss 2008 können eine 180-Grad Phasendifferenz haben. Es sollte beachtet werden, dass die Ausgangssignale in dem ersten Ausgangsanschluss 2006 und dem zweiten Ausgangsanschluss 2008 keine hohe Spannung zur gleichen Zeit haben können.

Bei dieser Ausführungsform weist die Ausgangssteuerschaltung 1120 drei Schalter, beispielsweise die Schalter M3 2060, M4 2040 und M5 2070, zwei Widerstände, beispielsweise die Widerstände R3 2050 und R4 2030, und eine Schutzdiode D6 2020 auf. Speziell sind die Schalter M3 2060 und M5 2070 hohe Spannung leitende Schalter und der Schalter M4 2040 ist eine niedrige Spannung leitender Schalter. Die Steuerklemmen des Schalters M3 2060 und des Schalters sind mit dem ersten Signalausgabeanschluss 2006 bzw. dem zweiten Signalausgabeanschluss 2008 der Logikschaltung 1143 verbunden. Der Eingang des Schalters M3 2060 ist mit einem ersten Anschluss des Widerstands R3 2050 verbunden. Der Ausgang des Schalters M3 2060 ist mit dem geerdeten Ausgang (OUTAD– 2080) des Gleichrichters 1150 (wie in 7 gezeigt) verbunden.

Die Steuerklemme des Schalters M4 2040 ist mit einem zweiten Anschluss des Widerstands R3 2050 verbunden. Der Eingang des Schalters M4 2040 ist mit dem Spannungsausgangsanschluss (OUTAD+ 2010) des Gleichrichters 1150 verbunden. Der Ausgang des Schalters M4 2040 ist mit dem Eingang des Schalters M5 2070 verbunden. Der Ausgang des Schalters M5 2070 ist mit dem Spannungsausgangsanschluss (OUTAD– 2080) des Gleichrichters 1150 verbunden. Bei einer Ausführungsform ist der Spannungsausgangsanschluss (OUTAD– 2080) massefrei. Der Ausgang des Schalters M4 2040 ist mit dem Eingang des Schalters M5 2070 und des Ausgangsanschlusses B 1106 verbunden. Die Steuerklemme des Schalters M4 2040 ist mit der positiven Polarität der Schutzdiode D6 2020 verbunden. Der Eingang des Schalters M4 2040 ist mit der negativen Polarität der Schutzdiode D6 2020 verbunden. Der Widerstand R4 2030 ist zwischen die Steuerklemme und die Eingangsklemme des Schalters M4 2040 geschaltet.

Wenn im Betrieb die gestoppte Zeitdauer, welche durch die Verzögerungsschaltung 1141 aufgenommen wird, gleich oder länger als der Zeitdauerschwellwert ist, gibt die Verzögerungsschaltung 1141 eine hohe Spannung aus. In diesem Fall lässt die Logikschaltung 1143 das Magnetinduktionssignal durch den ersten Signalausgangsanschluss 2006 oder den zweiten Signalausgangsanschluss 2008 ausgeben. Die Ausgangssignale in dem ersten Signalausgangsanschluss 2002 und dem zweiten Signalausgangsanschluss 2004 können eine 180-Grad Phasendifferenz haben. Wenn das Signal von der Wechselstromversorgung 1610 in der positiven Halbwelle ist und das magnetische induktive Signal 2005 von der Magnetfelderfassungsschaltung mit einer hohen Spannung übereinstimmt, können zusätzlich die Schalter M3 2060 und M4 2040 eingeschaltet werden und der Schalter M5 2070 ausgeschaltet werden. Als Ergebnis fließt der elektrische (Last)-Strom aus dem Ausgangsanschluss B 1106 durch den Schalter M4 2040. Die Ausgangssteuerschaltung 1020 steuert nämlich den Magnetsensor 1105, dass dieser in dem ersten Zustand arbeitet. Wenn das Signal von der Wechselstromversorgung 1610 in einer negativen Halbwelle ist und das magnetische induktive Signal 2005 von der Magnetfelderfassungsschaltung 1130 mit einer niedrigen Spannung übereinstimmt, können alternativ die Schalter M3 2060 und M4 2040 ausgeschaltet werden und der Schalter M5 2070 kann eingeschaltet werden. Als Ergebnis fließt der elektrische Strom in den Ausgangsanschluss B 1106 und läuft durch den Schalter M5 2070. Die Ausgangssteuerschaltung 1120 steuert nämlich den Magnetsensor, dass dieser in dem zweiten Zustand arbeitet.

Wenn die gestoppte Zeitdauer, welche durch die Verzögerungsschaltung aufgenommen wird, kürzer ist als der Zeitdauerschwellwert, ist die Ausgabesteuerschaltung bestimmt, den Magnetsensor zu steuern, dass dieser in dem dritten Zustand arbeitet. Falls die Verzögerungsschaltung 1141 eine niedrige Spannung ausgibt, gibt die Logikschaltung 1143 eine niedrige Spannung bei jedem des ersten Ausgabeanschlusses 2006 und des zweiten Ausgabeanschlusses 2008 aus, und die Schalter M3 2060, M4 2040 und M5 2070 können ausgeschaltet werden. Als Ergebnis fließt kein elektrischer Strom durch den Ausgangsanschluss B 1106 (oder nur ein kleiner Anteil des Stroms fließt durch den Ausgangsanschluss B, verglichen mit dem obigen elektrischen (Last-)Stroms, beispielsweise ist der Strom kleiner als ein Viertel des elektrischen (Last-)Stroms).

13 ist ein Fließdiagramm einer beispielhaften Signalverarbeitung, welche gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Lehre von dem Magnetsensor 1105 ausgeführt wird. Bei Schritt S101 wird ein externes Magnetfeld erfasst. Ein Magnetinduktionssignal wird erzeugt, welches für die Polarität und/oder Stärke des externen Magnetfelds bezeichnend sein kann. Speziell bei Schritt S101 werden analoge elektrische Signale erfasst und ausgegeben, welche einem externen Magnetfeld und darin befindlicher Information zugeordnet sind. Zusätzlich kann das erfasste analoge elektrische Signal durch Verstärken und Entfernen von Störung des analogen elektrischen Signals verarbeitet werden. Ferner kann das verarbeitete analoge elektrische Signal umgewandelt werden, um das Magnetinduktionssignal zu erzeugen. Bei einigen Ausführungsformen kann das Magnetinduktionssignal ein Schaltdigitalsignal sein, welches bezeichnend für die Polarität des externen Magnetfelds ist.

Bei Schritt S102 wird bestimmt, ob eine vorab bestimmte Bedingung erfüllt wird. Die vorab bestimmte Bedingung ist hinsichtlich einer spezifischen Spannung des Magnetsensors verbunden oder festgelegt. Falls die vorab bestimmte Bedingung erfüllt wird, verfährt der Verfahrensprozess zu Schritt S103. Andernfalls verfährt die der Verfahrensprozess zu Schritt 104. Speziell kann die vorab bestimmte Bedingung als eine vorab bestimmte Zeitdauer gesetzt werden, dass die Spannung des Magnetsensors die vorab bestimmten Spannungsschwellwert erreicht. Bei einer Ausführungsform, kann basierend auf der Zeitdauer der Zeit, während welcher die die Spannung des Magnetsensors 1105 gleich oder über einem vorab bestimmten Spannungsschwellwert ist, bestimmt werden, ob die vorab bestimmte Bedingung erreicht ist. Wie hier beschrieben, um den Schritt S102 auszuführen, wird bestimmt, ob die Spannung des Magnetsensors 1105 den vorab bestimmten Spannungsschwellwert erreicht. Falls dies so ist, beginnt die Verzögerungsschaltung 1142 die Zeit zu messen. Falls die gemessene Zeitdauer eine vorab bestimmte Länge erreicht, wird bestimmt, dass die vorab bestimmte Bedingung erfüllt ist. Andernfalls wird bestimmt, dass die vorab bestimmte Bedingung nicht erfüllt ist.

Bei Schritt S103 wird der Magnetsensor basierend auf dem Magnetinduktionssignal gesteuert, dass dieser wenigstens in einem eines ersten Zustands und eines zweiten Zustands arbeitet. Wie hierin beschrieben, fließt in dem ersten Zustand ein elektrischer (Last)-Strom aus dem Ausgangsanschluss B 1106. Bei Schritt S104 wird der Magnetsensor gesteuert, in einem dritten Zustand zu arbeiten, bei welchem der Magnetsensor 1105 in weder dem ersten Zustand noch dem zweiten Zustand arbeitet, das heißt kein Strom (oder vernachlässigbar) fließt durch den Ausgangsanschluss B 1106.

14 zeigt eine beispielhafte Darstellung einer Motoranordnung 2200, welche den hier behandelten Magnetsensor gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Lehre beinhaltet. Die Motoranordnung 2200 umfasst einen Motor M 1202, welcher mit einer externen Wechselstromversorgung 1610 gekoppelt ist, einen steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 1300, welcher in Reihe mit dem Motor M 1202 gekoppelt ist, und den Magnetsensor 1105. Der Magnetsensor 1105 ist nahe dem Läufer des Motors 1202 angeordnet, um die Änderung des Magnetfelds nahe dem Läufer zu erfassen.

Bei einer Ausführungsform weist der Magnetsensor 1105 einen ersten Eingang 1102, welcher mit dem Motor 1202 gekoppelt ist, einen zweiten Eingang 1104, welcher mit der externen Wechselstromversorgung 1610 gekoppelt ist, und den Ausgang 1106 auf, welcher mit einer Steuerklemme des steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalters 1105 gekoppelt ist.

Bei einer Ausführungsform kann die Motoranordnung 2200 weiter eine Spannungsreduzierschaltung 1105 umfassen, die beispielsweise ausgebildet ist, eine reduzierte Spannung, welche basierend auf der Wechselstromversorgung 1610 erhalten wird, dem Magnetsensor 1105 zur Verfügung zu stellen. Bei dieser Ausführungsform ist stattdessen der erste Eingang 1102 des Magnetsensors 1105 mit der Spannungsreduzierschaltung 1105 gekoppelt.

15 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Motors 2300 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Lehre. Der Motor 2300 kann ähnlich dem Motor 1202 in 14 sein. Bei einer Ausführungsform ist der Motor 2300 ein Synchronmotor, welcher einen Ständer und einen Läufer M1 aufweist, welcher um den Ständer dreht. Der Ständer weist einen Ständerkern M2 und eine Einphasen-Wicklung M3 auf, welche um den Ständerkern M2 gewickelt ist. Der Ständerkern M2 kann aus purem Eisen, Eisenguss, Stahlguss, Elektrostahl, Siliziumstahl oder jedem anderen weichmagnetischen Material sein. Der Läufer M1 weist einen Permanentmagnet auf. Wenn die Ständerwicklung M3 mit der Wechselstromversorgung 1610 in Reihe geschaltet wird, kann der Läufer M1 bei einer gleichmäßigen Geschwindigkeit von 60f/s rpm (Umdrehungen/Minute) in einer stabilen Zustandsphase arbeiten, wobei f die Frequenz der Wechselstromversorgung 1610 und p die Polpaarzahl des Läufers M1 ist. Der Ständerkern M2 hat zwei entgegengesetzte Polaritäten, wovon jede einen Polbogen (beispielsweise M4, M5) hat. Die Außenoberfläche des Läufers M1 ist entgegengesetzt zu dem Polbogen (beispielsweise M4, M5), wodurch ein nicht gleichmäßiger Spalt zwischen der Außenoberfläche und dem Polbogen gebildet ist. In die Polbögen (beispielsweise M4, M5) der Ständerpole sind konkave Nuten eingelassen. Die Bereiche des Polbogens hat anders als die konkave Nut die gleiche Zentrumsachse wie der Läufer M1.

Ein nicht gleichförmiges Magnetfeld kann bei der obigen Ausbildung geformt sein, welches sicherstellt, dass der Durchmesser des Läufers M1 relativ mit einem Winkel zu der Zentrumsachse des Ständerpols ist, wenn der Läufer M1 stationär ist. Der Winkel stellt jedes Mal ein initiales Drehmoment des Läufers M1 sicher, wenn der Motor unter Einfluss des Magnetsensors 1105 eingeschaltet wird. Der Durchmesser des Läufers M1 kann die Grenze zwischen den entgegengesetzten magnetischen Polaritäten des Läufers M1 sein. Die Zentrumsachse des Ständers kann eine Linie sein, die durch die Zentren der Pole des Ständers läuft. Bei einer Ausführungsform haben sowohl der Ständer als auch der Läufer M1 zwei magnetische Polaritäten. Bei einer Ausführungsform können der Ständer und der Läufer M1 eine größere Anzahl an magnetischen Polaritäten haben, beispielsweise vier oder sechs magnetische Polaritäten.

Zurückkommend auf 14 kann, wenn der Magnetsensor 1105 die vorab bestimmte Bedingung erfüllt, der Magnetsensor 1105 in entweder dem ersten Zustand oder dem zweiten Zustand abhängig von dem Signal von der Wechselstromversorgung 1610 und der Polarität des Permanentmagnetläufers M1 arbeiten. Speziell, wenn das Signal der Wechselstromversorgung 1610 in der positiven Halbwelle ist und die Magneterfassungsschaltung 1130 erfasst, dass der Permanentmagnetläufer M1 die erste Polarität hat, steuert die Ausgangssteuerschaltung 1120 den Magnetsensor 1105 in dem ersten Zustand zu arbeiten. Ein elektrischer Strom kann nämlich von dem Magnetsensor 1105 zu dem steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 1300 fließen. Alternativ, wenn das Signal von der Wechselstromversorgung 1610 in der negativen Halbwelle ist und die Magnetfelderfassungsschaltung 1130 erfasst, dass der Permanentmagnetläufer M1 eine zweite Polarität hat, welche entgegengesetzt zu der ersten Polarität ist, steuert die Ausgabesteuerschaltung 1120 den Magnetsensor 1105 in dem zweiten Zustand zu arbeiten, in welchem der elektrische Strom von dem steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 1300 zu dem Magnetsensor 1105 fließt.

Wenn der Magnetsensor 1105 nicht die vorab bestimmte Bedingung erfüllt, arbeitet der Magnetsensor 1105 in dem dritten Zustand, in welchem kein elektrischer Strom zwischen dem steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 1300 und dem Magnetsensor 1105 fließt (oder nur eine kleine Menge an Strom fließt zwischen dem steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 1300 und dem Magnetsensor 1105).

Bei einer Ausführungsform weist der Magnetsensor 1105 den Gleichrichter 1150, wie in 9 gezeigt, und die Ausgabesteuerschaltung 1120 auf, wie in 6 gezeigt. Wie in 6 oben beschrieben, weist die Ausgabesteuerschaltung 1120 den ersten Schalter K1 1410, welcher ein eine hohe Spannung leitender Schalter ist, einen zweiten Schalter K2 1420, welcher ein eine niedrige Spannung leitender Schalter ist, und den dritten Schalter K3 1430 auf. Wenn die vorab bestimmte Bedingung erreicht wird, wird der erste Schalter K3 1430 eingeschaltet. Zusätzlich, wenn das Signal von der Wechselstromversorgung 1610 in der positiven Halbwelle ist und das magnetisch induktive Signal eine hohe Spannung ist, wird der erste Schalter K1 1410 eingeschaltet und der zweite Schalter K2 1420 wird ausgeschaltet. Als Ergebnis arbeitet der Magnetsensor 1105 in dem ersten Zustand, in welchem ein elektrischer Strom von der Wechselstromversorgung 1610 durch dem Motor M 1202, die Spannungsreduziereinheit 1105, den ersten Eingangsanschluss des Magnetsensors 1105, den ersten Schalter K1 1410 der Ausgabesteuerschaltung 1120, den Ausgangsanschluss B 1106, dann den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 1105, und schließlich zurück zu der Wechselstromversorgung 1610 fließt. Alternativ, wenn das Signal von der Wechselstromversorgung 1610 in der negativen Halbwelle ist und das magnetisch induktive Signal eine niedrige Spannung ist, wird der erste Schalter K1 1410 ausgeschaltet und der zweite Schalter K2 1420 wird eingeschaltet. Als Ergebnis arbeitet der Magnetsensor 1105 in dem zweiten Zustand, in welchem der elektrische Strom von der Wechselstromversorgung 1610 durch den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 1105, den Ausgangsanschluss B 1106, den zweiten Schalter K2 1420, den geerdeten Anschluss der Vollweggleichrichterbrücke, die erste Diode D1 1710, den ersten Eingangsanschluss des Magnetsensors 1105, die Spannungsreduzierschaltung 1105, den Motor 1202 und schließlich zurück zu der Wechselstromversorgung 1610 fließt.

Wenn das Signal der Wechselstromversorgung 1610 in der positiven Halbwelle ist und die Magnetfelderfassungsschaltung 1130 eine niedrige Spannung ausgibt oder wenn das Signal von der Wechselstromversorgung 1610 in einer negativen Halbwelle ist und die Magnetfelderfassungsschaltung 1130 eine hohe Spannung ausgibt, können weder der erste Schalter K1 1410 noch der zweite Schalter K2 1420 eingeschaltet sein. Daher betriebt die Ausgabesteuerschaltung 1120 den steuerbaren bidirektionalen Wechselstromschalter 1105 abwechselnd zwischen „EIN” und „AUS”-Zuständen in einer vorab bestimmten Weise. Die Ausgabesteuerschaltung 1120 kann weiter den Magnetsensor 1105 die Art des Hochfahrens der Ständerwicklung M3 basierend auf der Änderung der Polarität der Wechselstromversorgung 1610 und der Magnetfelderfassungsinformation steuern lassen, abgebend das veränderliche Magnetfeld, welches durch den Ständer erzeugt wird, um mit dem Läufer in einer einzelnen Richtung in Übereinstimmung mit der Position des Magnetfelds des Läufers. Dies ermöglicht, dass der Motor jedes Mal, wenn der Motor 1202 eingeschaltet wird, dass der Läufer M1 in einer festen Richtung dreht.

Andernfalls, wenn der Magnetsensor 1105 nicht die vorab bestimmte Bedingung erfüllt, wird der dritte Schalter K3 ausgeschaltet. Als Ergebnis arbeitet der Magnetsensor 1105 in dem dritten Zustand, in welchem kein elektrischer Strom in der Motoranordnung 2200 fließt (oder nur eine kleine vernachlässigbare Menge an Strom fließt in der Motoranordnung 2200) verglichen mit dem obigen elektrischen Strom, beispielsweise ist die Intensität des Stroms weniger als ein Viertel des elektrischen Stroms.

16 zeigt eine Wellenform einer Ausgabespannung einer Wechselstromversorgung 1610 bzw. der Gleichrichterbrücke 1150 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Lehre. Speziell der obere Teil der 16 zeigt eine Wellenform der Ausgangsspannung der Wechselstromversorgung 1610, und der untere Teil der 24 zeigt eine Wellenform der Ausgabespannung der Gleichrichterbrücke 1150. Wie gezeigt, ist die Frequenz der Ausgabespannung der Gleichrichterbrücke die zweifache Frequenz der Wechselstromversorgung 1610.

Wenn die Wellenform der Ausgabespannung der Gleichrichterbrücke ansteigt, kann die Ausgabesteuerschaltung 1120 in dem dritten Zustand arbeiten, bevor die Ausgabesteuerschaltung 1120 in dem ersten Zustand oder dem zweiten Zustand arbeitet. Wenn die Wellenform der Ausgabespannung der Wechselstromversorgung 1610 in einer negativen Halbwelle ist, kann der Magnetsensor 1105 in dem zweiten Zustand arbeiten. Daher ist die Betriebsfrequenz des dritten Zustands positiv proportional zu der Betriebsfrequenz des ersten Zustands oder des zweiten Zustands und ist auch proportional zu der Frequenz der Spannung der Wechselstromversorgung 1610. Bei einer Ausführungsform ist die Betriebsfrequenz des dritten Zustands zweifach der Betriebsfrequenz des ersten Zustands oder des zweiten Zustands, welche zweifach der Frequenz der Wechselstromversorgung 1610 ist.

Es sollte beachtet werden, dass die oben beschriebenen Beispiele für illustrative Zwecke sind. Die vorliegende Lehre beabsichtigt nicht beschränkend zu wirken. Der Magnetsensor 1105 kann in anderen Anwendungen als der Motoranordnung 2200 wie oben beschrieben verwendet werden.

Der Fachmann wird feststellen, dass die vorliegenden Lehren offen für eine Vielzahl an Veränderungen und/oder Weiterentwicklungen sind. Beispielsweise, obwohl oben beschrieben die Implementierung von vielfältigen Bauteilen in Hardware-Anwendungen zum Einsatz kommen kann, kann es ebenso in einer nur software-basierten Lösung implementiert werden, beispielsweise eine Installation auf einem bestehenden Server. Zusätzlich können die Einheiten der Hosts und der Client-Knoten, wie hier offengelegt, als Firmware, Firmware/Software-Kombination, Firmware/Hard-Kombination, oder einer Hardware/Firmware/Software-Kombination implementiert werden. Für eine weitere Ausführungsform können der Motor und der steuerbare bidirektionale Wechselstromschalter gegenseitig in Reihe geschaltet sein und einen ersten Zweig bilden. Die in Reihe geschaltete Spannungsreduzierschaltung und der Magnetsensor bilden einen zweiten Zweig. Der erste Zweig ist parallel mit dem zweiten Zweig zwischen zwei Enden der externen Wechselstromversorgung geschaltet.

Während das Voranstehende beschrieben hat, was als die besten Arten und/oder weitere Beispiele angesehen wird, ist es verständlich, dass vielfältige Modifizierungen darin gemacht werden können und dass der hierin offenbarte Gegenstand in vielfältigen Formen und Beispielen implementiert werden kann, und dass die Lehren in zahlreichen Anwendungen angewendet werden können, von denen nur einige hier beschrieben sind. Es ist beabsichtigt, durch die folgenden Ansprüche jegliche und alle Anwendungen, Veränderungen und Variationen zu beanspruchen, welcher in den Bereich der vorliegenden Lehre fallen.