用于确定磁场方向的传感器、控制器和方法

摘要

本公开的各实施例涉及用于确定磁场方向的传感器、控制器和方法。用于确定磁场方向的传感器(100；200)的一个示例包括：用于确定磁场方向的至少一个磁阻传感器元件(110；210、220)、和适合于确定磁场方向的、其他类型的至少一个另外的传感器元件(120；250、260)。

说明书

技术领域

实施例涉及用于确定磁场方向的传感器和控制器。

背景技术

用于确定磁场方向的传感器及其控制器例如用于确定旋转轴的位置，在该旋转轴的端部上安装有磁体。磁体(例如，条形磁体)会产生双极磁场。因此，如果轴是旋转轴，则传感器利用磁场的方向来测量轴的位置，即，当前的旋转角度。对于电动机的轴，尤其需要该测量变量，以用于驱控电动机。这种电动机例如用于电动驱动系统中。为了测量磁场，通常使用产生高幅度输出信号的磁阻传感器(XMR传感器)。这样的磁阻传感器通常在低场强下就饱和运行，并且其测量值噪声不大。

随着电动机驱控精度的提高，在确定旋转角度时，对最大允许的角度误差的要求也越来越高，使得即使在生产期间经校准的XMR传感器可能也无法始终满足这些要求。在传感器的使用寿命期间或在变化的环境条件下，传感器元件的经校准的参数可能显著变化，使得传感器元件因此在使用寿命中可能不再满足对最大允许的角度误差的要求。尽管例如对于分别对磁场的相互正交的分量灵敏的磁阻传感器元件的布置原则上可以在运行中跟踪并连续校正两个所测量的磁场分量的幅度变化、和变化的偏移、以及正交性的恶化，但是这对于所测量的磁场方向的相位而言原则上是不可能的。相位对应于基准方向，相对于该基准方向借助传感器元件确定角度，使得相位的误差不可避免地会导致角度的测量值不正确。

因此，需要提供经改进的用于确定磁场方向的传感器或测量方法。

发明内容

这种需求通过根据本发明的技术方案实现。

用于确定磁场方向的传感器的实施例包括：用于确定磁场方向的至少一个磁阻传感器元件、和适合于确定磁场方向的、其他类型的至少一个另外的传感器元件。在可以利用磁阻传感器元件以单个测量来可靠地确定磁场方向的同时，这种传感器的另外的传感器元件可以使得能够确定磁阻传感器元件的缓慢变化的相位误差或缓慢变化的基准方向。这使得能够相应地校正借助于磁阻传感器元件确定的磁场方向。

用于确定磁场方向的控制器的一个实施例被设计为：基于磁阻传感器元件的测量值来确定指示磁场方向的第一角度。此外，控制器还被设计为：基于适合于确定磁场方向的、不同类型的另外的传感器元件的测量值来校正第一角度。借助于这样的控制器可以补偿磁阻传感器元件的测量值的相位误差，否则该相位误差将在运行中导致所计算的指示磁场方向的角度的误差。

根据用于确定磁场方向的方法的一个实施例，借助于至少一个磁阻传感器元件来确定指示磁场方向的第一角度。此外，基于适合于确定磁场方向的、不同类型的另外的传感器元件的测量值来校正第一角度，以便在结果上获得仅具有小误差的、第一角度的长期稳定的测量值。

附图说明

下面参考附图仅示例性地详细解释装置和/或方法的一些示例。其中：

图1示意性地示出了传感器的一个实施例；

图2示意性地示出了传感器的一个实施例，该传感器具有两个由磁阻传感器元件构成的测量桥以及两个另外的传感器元件；

图3示出了用于确定旋转轴的角度的传感器的组件的一个示例；

图4示出了在所测量磁场的完整旋转期间图2中传感器的两个测量桥的测量值的示例；

图5示意性地示出了用于基于传感器的测量值来确定磁场方向的控制器的实施例；

图6示出了在使用控制器的一个实施例时对相位值的确定的精度的示例；

图7示出了基于另外的传感器元件的测量值来校正借助于磁阻传感器元件确定的角度的可行方案的图示；

图8示出了在使用图7所示的校正的情况下可以实现的精度的图示；并且

图9示意性地示出了用于确定磁场方向的方法的一个实施例的流程图。

具体实施方式

现在将参考附图更详细地说明各种示例。然而，该详细说明并不将其他示例限于所详细说明的实施方式。其他示例可以覆盖落入本公开范围内的修改、等同方案和备选方案。在此用于说明特定示例的术语并不旨在限制其他示例。

在对附图的整个说明中，相同或相似的附图标记表示在相互比较时可以相同地或以修改的形式实现的相同或相似的元件，同时这些元件提供相同或相似的功能。在附图中，为了清楚起见，可能夸大了线的粗细、层的厚度和/或区域的大小。

当通过使用“或”来组合两个元件A和B时，除非另有明确或隐含的定义，否则应当理解为公开了所有可能的组合，即仅A、仅B以及A和B。对于相同组合的备选表达为“A和B中的至少一个”或“A和/或B”。这同样适用于两个以上的元件的组合。

如果使用了单数形式，例如“一、一个”和“这个、该”，并且即没有明确地也没有隐含地将仅单个元件的使用定义为强制性的，则其他示例还可以使用多个元件来实现相同的功能。当下文将某个功能描述为通过使用多个元件来实现时，其他示例可以通过使用单个元件或单个处理实体来实现相同的功能。此外，还应当理解的是，词语“包含”、“包括”、“具有”和/或“有”在使用中表示存在指定的特征、整数、步骤、操作、过程、元件、部件和/或一组特征、整数、步骤、操作、过程、元件、部件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他的特征、整数、步骤、操作、过程、元件、部件和/或一组其他的特征、整数、步骤、操作、过程、元件、部件。

图1示意性地示出了传感器100的一个实施例。传感器100具有用于确定磁场方向的磁阻传感器元件110。磁阻传感器元件110或XMR传感器元件具有可变电阻，该可变电阻取决于在外部磁场和施加在传感器元件上的优选方向(Vorzugsrichtung)之间的相对取向。虽然在不同的磁阻传感器元件(例如AMR(各向异性磁阻效应)、GMR(巨磁阻)或TMR(隧道磁阻)元件)中，最大的电阻变化在绝对数量级上可能不同，但该最大的电阻变化通常足够大，使得可以获得低噪声的测量信号。因此，从单个测量信号中可以确定在磁阻传感器元件的优选方向和磁场方向之间的、具有低统计误差的相对取向。该相对取向通常作为角度给出。

尽管由分别对应于在磁场与磁阻传感器元件优选方向之间的不同相对取向的多个测量值可以校正测量值的偏移、以及随时间变化的最大幅度，但是这对于变化的优选方向而言是不可能的。然而，例如由于XMR传感器中的老化、温度差或其他影响，这可能会随着施加的优选方向而缓慢变化。优选方向例如可以对应于传感器中一个或多个层的固定磁化的方向，并且优选方向的变化例如可以由变化的环境温度引起，这样的变化的环境温度会导致自旋方向(Spin-Richtung)的热激励加强。由于以下事实：在优选方向与磁场方向之间完整旋转360°期间，磁阻传感器元件的测量值具有正弦状或余弦状曲线，因此优选方向上的误差也被称为相位误差，因为由此会改变正弦或余弦的相位。该误差会不可避免地导致错误的角度，前提是其应照常参考固定坐标系。

其他类型的另外的传感器元件120同样使得能够确定磁场方向，从而提供在磁场与另外的传感器元件之间的相对取向的另外的测量值。如在以下示例中更详细地描述的，该另外的测量值可以用于补偿磁阻传感器元件的相位误差或在确定磁场的方向或角度时由此引起的误差。其他类型的传感器元件可以被理解为是指另外的传感器元件基于与在具体示例中使用的磁阻传感器元件不同的物理机制来产生测量值。

例如，对于另外的传感器元件可以使用具有固有相位稳定性的测量原理的传感器元件。即使当这样的另外的传感器元件的单个测量值是受噪声干扰的，使得无法通过一次测量以所需的精度确定在磁场与另外的传感器元件之间的相对取向时，这也是可行的。

因此，根据一些实施例，霍尔传感器元件被用作另外的传感器元件，该霍尔传感器元件固有地具有非常高的相位稳定性。霍尔传感器元件的测量值通常受噪声干扰，因为可测量的霍尔电压相对较低。然而，霍尔效应并不取决于在霍尔传感器中施加的方向(在霍尔传感器元件中不存在这种方向)与磁场方向之间的相对取向。因此，霍尔传感器元件的测量值原则上不会出现上述的相位长期变化(漂移)，从而由于其固有特性，霍尔传感器元件非常适合于校正磁阻传感器元件的相位误差。

根据一些实施例，传感器100的磁阻传感器元件110布置在衬底130的表面上。在这种布置中，霍尔传感器元件的使用可以具有以下优点：霍尔传感器元件可以布置在衬底130本身内。霍尔传感器元件不需要特殊的掺杂分布或其他额外的工艺步骤，并且因此可以整合到用于制造如下的传感器的既定工艺中，该传感器在衬底130内例如还可以包含用于评估磁阻传感器元件的测量值的信号处理电路。由于在霍尔效应中磁场作用在霍尔传感器元件内的电荷载流子上，因此根据一些实施例，如果借助于磁阻传感器元件应当确定平行于衬底130的表面的磁场方向，则另外的传感器元件在衬底内沿与衬底130的表面垂直的方向延伸。在此，霍尔传感器元件相对于磁阻传感器元件110的精确位置原则上可以自由选择。例如，在衬底表面的俯视图中，霍尔传感器元件可以布置在磁阻传感器元件110的旁边或下方。

此外，使用常规的半导体结构化工艺(例如，用于在衬底130内或衬底130上制造磁阻传感器元件110以及霍尔传感器元件的CMOS工艺)可以使得在磁阻传感器元件110与霍尔传感器元件之间的相对取向或角位置遵循高的常规工艺精度而非常高。

图1以示意图示出了实现校正磁阻传感器元件的相位的传感器100的原理性结构，而图2至图4示出了传感器的实际使用的实施例。

图2中所示的传感器200具有第一全桥210，该第一全桥210由在桥接电路中彼此连接的四个磁阻传感器元件210a至210d构成，这些磁阻传感器元件确定X方向230上的磁场分量。此外，传感器200具有第二全桥220，该第二全桥220由在桥接电路中彼此连接的四个磁阻传感器元件220a至220d构成，这些磁阻传感器元件确定在与X方向正交的Y方向240上的磁场分量。第一霍尔传感器元件250被布置为使得其适合于确定在X方向上的磁场分量或磁场方向。第二霍尔传感器元件260被布置为使得其适合于确定在Y方向240上的磁场方向。为此目的，霍尔传感器元件被连接为使得其电流方向分别垂直于待测量的磁场分量。

借助于图2所示的传感器可以通过下述对两个测量电桥210和220的测量值的评估来在X-Y坐标系中测量磁场方向。磁阻传感器元件的测量值中的相位误差可以借助霍尔传感器元件250和260的测量值来补偿。

在图4中示出了用于确定图3所示旋转轴的方向的实际应用的预期测量值。

在图3所示的用于确定旋转轴310的旋转角度的测量组件中，在轴310的轴向端部安装有磁体320，该磁体320产生定向磁场，例如偶极场。磁体320产生的磁场的方向借助传感器330的一个实施例来确定，传感器330在此位于芯片壳体内并且借助PCB(印刷电路板)接通。

传感器具有图2所示的磁阻传感器元件和霍尔传感器元件的布置。通过对由第一桥接电路210和第二桥接电路220提供的测量值进行组合评估来确定旋转角度，该旋转角度指示轴310相对于初始确定的方向的角度。在图4中示出无误差的理想测量值以及有误差的测量值的示例。

在图4的左图410中，在x轴412上绘制了轴310的旋转角度，在Y轴414上绘制了测量磁场的X分量的第一桥接电路210的测量值420、422。此外，示出了测量磁场的Y分量的第二桥接电路220的测量值430和432。在此，曲线422和432分别示出了无误差的理想测量值，曲线420和430示出了有误差的测量值，有误差的测量值分别具有幅度误差、偏移和相位误差。

由于两个桥接电路的测量值代表磁场的X分量和Y分量，因此可以通过两个测量值的组合来确定磁场方向。在对测量值进行适当归一化的情况下，只要测量值没有误差就会得到在右图450中所示的理想角度圆(Winkelkreis)470。在图450中，在X轴452上绘制了磁场的X分量的经归一化的测量值，并且在Y轴454上绘制了磁场的Y分量的经归一化的测量值。右图450说明了如何通过测量值的组合来明确地确定角度圆上的位置，该位置进而定义了借助磁阻传感器元件确定的第一角度480。在由变形的椭圆形角度圆460表示的有误差的实际情况下会得到角度确定中的误差，这可能会导致无法达到角度确定所需的精度。

尽管可以通过在测量值420和430中的完整旋转期间评估多个测量值来补偿测量值420和430的幅度误差和偏移，并且此外还可以识别出测量值420和430之间的相对相移，但是无法基于磁阻传感器元件本身的测量值来确定测量值的绝对相位误差。

实施例可以通过使用另外的传感器元件使得能够确定测量值的绝对相位误差，借助于另外的传感器元件可以确定磁场的方向。尽管在具体说明的实施例中为此使用了霍尔传感器，但是还可以使用可以确定磁场方向的任何其他类型的传感器元件。

第一角度480的校正可以例如在控制器500内进行，以确定磁场的方向，该控制器500在图5中示意性地示出。该控制器500评估至少一个磁阻传感器元件110的测量值以及至少一个另外的传感器元件120的测量值。这种用于确定磁场方向的方法可以在控制器上或者在位于传感器壳体内部的硬件上或者在位于传感器壳体外部的其他运算单元上执行。对此的示例是用于驱控电动机的电子控制器，这样的电子控制器通常比传感器内的电子部件具有更高的运算性能，传感器内的电子部件通常仅用于通过简单的数学运算从所测量的电压或测量值中确定角度480并将其作为测量值输出。

如图4所示，由Y分量430(也称为正弦分量)的测量值Y和X分量420(也称为余弦分量)的测量值X的组合借助反正切函数来确定角度480

在一些应用中使用将函数的定义域从+/-90-扩展到+/-180的的反正切函数实现方式。

实际系统具有图4所示的在信号幅度A、相位

这些可以借助于图5中示意性示出的控制器500的实施例或其中所使用的方法的实施例借助另外的传感器元件的测量值以不同的方式来校正。

对于图2所示的使用霍尔传感器元件作为另外的传感器元件的设置，下面将说明有关如何在控制器500内进行第一角度480

尽管霍尔传感器的测量值可能具有相对较大的偏移和小的信号幅度，但是霍尔传感器由于测量原理而是相位精确的。仅出于完整性考虑，还应当注意的是，只要霍尔传感器元件具有由霍尔传感器元件衬底中的电压引起的相位漂移(长时间尺度上的相位变化)，则该相位漂移在所示布置中将等效地出现在X方向和Y方向上，从而该相位漂移可以通过两个相位

由于这种原则上可校正的影响与对第一角度480的校正的理解无关，因此以下内容基于霍尔传感器元件的不具有这种相位漂移的测量值。

校正第一角度480(即借助磁阻传感器元件确定的磁场方向)的第一种可行方案在于，首先从霍尔传感器元件的测量值中确定相位值，该相位值定义了轴310相对于指定坐标系的旋转，并且将该相位值用作校正第一角度480的基准。因此，根据这种校正第一角度480的方法，首先确定相位值，以便基于另外的传感器元件或霍尔传感器元件的测量值来校正第一角度480。

基于霍尔传感器元件的测量值来确定相位值的一种可行方案在于，基于在轴310完整旋转一圈期间以恒定角度增量记录的多个测量值，借助于离散傅立叶变换(DFT)或快速傅立叶变换(FFT)为X分量和Y分量以如下方式确定绝对相位值，然后将绝对相位值用于校正电限制(elektrorestriktiv)传感器元件的测量值的相位。绝对相位值以如下方式确定：

以恒定的角度增量记录测量值可以例如在校准过程期间进行，在校准过程中轴310或与轴310连接的电动机以受控方式旋转。在这种情况下，对霍尔传感器元件的测量值的记录可以例如由对电动机的驱控或由外部传感器来触发，该外部传感器确定轴310的位置并且在达到角度增量时触发通过霍尔传感器(另外的传感器元件)确定测量值。

获得这种测量值的另一种可行方案是，在运行期间，将借助磁阻传感器确定的角度用于：在达到每个角度增量时触发通过另外的传感器元件确定测量值。因此，在这些实施例中，控制器500可以被设计为：当第一角度满足预定规则时，即，例如当第一角度达到另一角度增量时，触发借助于另外的传感器元件确定测量值。

获得等距测量值的另一种可行方案在于，对霍尔传感器的在时间上连续的测量值进行插值，从而尽管这些测量值可以在时间上等距地被记录，但在插值后与恒定角度增量对应的测量值可以用作傅立叶变换的输入变量。因此，根据这样的实施例，控制器可以被设计为对另外的传感器元件的在时间上连续的测量值进行插值。

由于霍尔传感器元件提供具有低幅度的测量值，因此霍尔传感器元件的测量值可能会有相对较大的噪声。为了提高另外的传感器元件的相位值的确定精度，根据一些实施例，可以将另外的传感器元件的多个测量值进行组合，以便获得具有更高精度的相位值。作为组合的一种可行方案，可以例如对于多个完整的旋转将针对角度增量分别记录的测量值进行加权相加，或者可以求其平均值。

备选地，可以为每个完整的旋转确定一个相位值，并且可以将各个相位值进行组合，以获得具有更高精度的相位值。组合相位值的一种可行方案又可以是求平均值，另一种可行方案是使用低通滤波器。例如可以使用如下的低通滤波器：

X

当然还可以使用任何其他用于各个相位值的滤波器或组合可行方案，以减小统计误差。

在图6中示出了借助于上述滤波器对分别针对连续的完整旋转所确定的相位值进行滤波的结果。图6的上图610和下图650分别在x轴612、616、652和656上示出了为了从霍尔传感器元件的测量值中确定滤波后的相位值而考虑的完整旋转的数目。

在图6的上图610的情况下，每旋转一整圈分别记录32个测量值，在下图650的情况下仅记录8个测量值。对于每个单独的旋转所得出的相位值以曲线616和656的形式示出，滤波后的相位值(即，由多个测量值或相位值的组合得出的相位值)由曲线614和654表示。图6中的相应右图示出了滤波后的相位值614和654的剩余相位误差。

从图中可以看出，在每转有32个测量值的情况下，可以达到非常高的精度，其中剩余误差小于0.02°，败给你企鹅即使在每旋转一整圈仅有八个测量值的情况下，误差也仍然小于0.04小。

例如，在其他实施例中可以调整滤波器的低通特性，以便实现滤波后相位的更快的稳定。

根据其他实施例，校正第一角度480的另一种可行方案在于，首先直接为霍尔传感器元件的每个测量值确定第二角度(A-VHALL)，并使用该第二角度来校正第一角度480(以下也称为A-XMR)使用。

图7示出了这样的另一可行方案，并且在X轴704上示出了轴310的实际旋转角度并且在Y轴704上示出了利用磁阻传感器元件确定的角度值和利用霍尔传感器元件确定的角度值。第一曲线710示出了由磁阻传感器元件的测量值得出的角度，并且第二曲线720示出了由霍尔传感器元件的测量值得出的角度，其由于测量信号的噪声而具有高的个体误差。第三曲线730示出了磁阻传感器元件710和霍尔传感器元件720的角度之差。该差如同霍尔传感器元件730的角度一样存在误差。因此，根据该实施例，控制器500被设计为：为了校正第一角度A-XMR，首先基于另外的传感器元件的测量值确定第二角度A-VHALL，并且求出在相同时间点确定的第一角度A-XMR和第二角度A-VHALL之差。

根据一些实施例，将多个连续测量的第一角度A-XMR(曲线710)和第二角度A-VHALL(曲线720)之差(曲线730)进行组合。根据一些实施例，可以例如通过求平均值或以类似于前面讨论的方式通过使用具有合适的滤波器特性的低通滤波器来进行组合。在此，组合可以涉及单个完整旋转的差值或多个连续旋转的差值。如果这样待组合的在第一角度A-XMR和第二角度A-VHALL之间的差值的数目的选择足够大且适于问题，则组合后的角度差会收敛到以高精度反映实际相位差的值。因此，根据该实施例，控制器500被设计为：适当地组合针对连续时间点确定的在第一角度A-XMR和第二角度A-VHALL之间的多个差值，以校正第一角度A-XMR。

然后，在图8中针对多个连续的完整旋转所绘制的、角度差的组合值可以用于校正借助于磁阻传感器进行的每个单独的角度确定，以便校正其相位误差。图8在X轴810上示出了连续完整旋转的数目并且在Y轴820上示出了第一角度A-XMR和第二角度A-VHALL之差的平均值，该平均值随着被平均的差的数目(以完整旋转给出)的增加而收敛到恒定值。在具体考虑的基于图7和图8的测试布置中，假设使用具有高幅度误差的霍尔传感器元件，该霍尔传感器元件的标准偏差为幅度的10％，并且对该霍尔传感器元件还假定有10％的偏移误差。即使对于这样的高误差，也可以在被平均的角度差的数目足够高的情况下以高精度确定相位差，在具体示例中例如对于100圈完整旋转可以以小于0.1转的标准偏差确定相位差。

图9再次示意性地示出了用于确定磁场方向的方法900的实施例的流程图。

该方法包括：借助于至少一个磁阻传感器元件来确定910指示磁场方向的第一角度。此外，该方法还包括：基于适合于确定磁场方向的其他类型的另外的传感器元件的测量值来校正第一角度920。

方法900的实施例可以在任何可编程的硬件部件上执行，而独立于该硬件部件是否与传感器位于共同的芯片或壳体中。例如，该方法可以借助位于传感器衬底内的专用电路来执行。根据其他实施例，该方法还可以在位于传感器壳体外部的控制器或ECU(电子控制单元)上执行，例如在机动车的ECU中执行。

即使在前面的实施例中假设磁阻传感器元件和其他传感器元件位于一个芯片内或者甚至位于同一衬底上，用于确定磁场方向的控制器或方法的其他实施例同样可以使用布置在不同衬底上或甚至布置在不同芯片中的传感器元件，前提是其彼此之间的相对布置是已知的或可校准的。

尽管在前面的段落中主要讨论了除了磁阻传感器元件之外还具有可以测量磁场的至少一个其他类型的传感器元件的传感器，通过该传感器可以校准角度测量中的相位误差，但这种传感器还可以以其他有利的方式使用。例如，可以附加或备选地将另外的传感器元件的冗余信息用于在“功能安全”的意义上检验磁阻传感器元件的功能性。如果借助于另外的传感器元件可以验证磁阻传感器元件的预期测量结果有强烈偏差，则该检验可以例如产生误差信号。还可以借助于霍尔传感器元件的测量值来检测测量组件的、无法借助于磁阻传感器元件检测的其他错误状态。其例如在饱和状态下运行，使得无法借助磁阻传感器元件的测量值验证可能有不同原因的磁场强度变化。然而，这可以借助于霍尔传感器元件的测量值来检测，以便由此推断出例如磁体320相对于轴310例如在轴向方向上移动。其前提条件必然是几何结构的干扰以及随之而来的测量结果的恶化，然而仅单独的磁阻传感器元件对此不够灵敏。

与一个或多个先前详述的示例和附图一起说明的方面和特征还可以与一个或多个另外的示例组合，以便替换另外的示例的相同或相似的特征或将该特征引入到另外的示例中。

此外，示例可以是或涉及具有程序代码的计算机程序，该程序代码用于当在计算机或处理器上运行计算机程序时执行上述方法中的一种或多种方法。上述各种方法的步骤、操作或过程可以由经编程的计算机或处理器执行。示例还可以覆盖程序存储装置，例如数字数据存储介质，该程序存储装置是机器可读的、处理器可读的或计算机可读的，并且对机器可执行的、处理器可执行的或计算机可执行的指令程序进行编码。指令将执行上述方法中的一些或所有步骤或者促使其执行。程序存储装置例如可以是或者包括数字存储器、磁性存储介质(例如磁盘和磁带)、硬盘驱动器或光学可读的数字数据存储介质。其他示例还可以覆盖被编程用于执行上述方法的步骤的计算机、处理器或控制单元、或者被编程用于执行上述方法步骤的(现场)可编程逻辑阵列((F)PLA＝(Field)Programmable LogicArray)或(现场)可编程门阵列((F)PGA＝(Field)Programmable Gate Array)。

应当理解的是，除非例如出于技术原因而明确地或隐含地另外指出，否则在说明书或权利要求书中所公开的多个步骤、过程、操作或功能的公开不应当被解读为按特定的顺序排列。因此，其并不会被多个步骤或功能的公开限制为特定的顺序，除非出于技术原因这些步骤或功能不可以互换。此外，在一些示例中，单个步骤、功能、过程或操作可以包括和/或分解成多个子步骤、子功能、子过程或子操作。除非明确排除了这样的子步骤，否则这样的子步骤可以被包括在内并且是该单个步骤的公开内容的一部分。

权利要求在此被并入具体实施方式中，其中每个权利要求可以代表其自身的单独示例。尽管每个权利要求可以单独作为独立的示例，但应当注意的是——虽然权利要求中的一个从属权利要求可以涉及与一个或多个其他权利要求的特定组合——但其他示例还可以包括该从属权利要求与任何其他从属权利要求或独立权利要求的主题的组合。除非指出不期望特定的组合，否则这样的组合在此是明确建议的。此外，即使一个权利要求并不直接从属于任何其他独立权利要求，但是该权利要求的特征仍可以被结合到任何其他独立权利要求中。