BR102013014679A2

BR102013014679A2 - Interface vrs com função de armação 1/t

Info

Publication number: BR102013014679A2
Application number: BRBR102013014679-0A
Authority: BR
Inventors: John M Pigott; Fred T Brauchler; William E Edwards; Mike R Garrard; Randall C Gray; John M Hall
Original assignee: Freescale Semiconductor Inc
Priority date: 2012-06-12
Filing date: 2013-06-12
Publication date: 2015-08-11
Also published as: US20130328554A1; BR102013014679B1; JP6452217B2; EP2674726A3; BR102013014679A8; JP2013257318A; EP2674726A2; EP2674726B1; US8970209B2

Abstract

Interface vrs com função de armaçáo 1/t. Um sistema de sensor de relutância variável (100, 400) para o processamento de um sinal de sensor de relutância variável (vrs, vrss) incluindo um comparador de armação (108) e um circuito de armação (112, 412) . O comparador de armação compara o sinal de sensor de relutância variável com um limiar de armação (ath) que diminui proporcional a 1/t desde um nível máximo predeterminado (ath max) e afirma um sinal armado (arm) quando o sinal de sensor de relutância variável atinge o limiar de armação. O limiar de armação pode ser diminuído com base em um fator de escalonamento multiplicado por 1/t para garantir detecção de cada pulso do sinal de sensor de relutância variável. O limiar de armação pode diminuir para um nível mínimo predeterminado (min ath) suficientemente baixo para intersectar o sinal de sensor de relutância variável e suficientemente elevado em relação a um nível de ruído esperado. O limiar de armação é resetado (rst) em resposta a um evento de temporização, tal como cruzamento de zero (zd) do sinal de sensor de relutância variável. Figura 1 para acompanhar resumo.

Description

INTERFACE VRS COM FUNÇÃO DE ARMAÇÃO 1 / T

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

CAMPO DA INVENÇÃO A presente invenção refere-se genericamente aos sensores de relutância variável e, mais particularmente, a uma interface de sensor de relutância variável com uma função de armação proporcional a uma função de temporização 1 / t .

DESCRIÇÃO DA ARTE RELACIONADA

Um sensor de relutância variável (VR) é usado para medir a posição angular e velocidade de um objeto ferromagnético móvel ou rotativo. Um exemplo desta aplicação é o virabrequim de um automóvel. Por exemplo, uma roda de ferrosa (com base em ferro) dentada é montada no virabrequim e o sensor VR é utilizado para detectar cada dente passando durante rotação do virabrequim. A posição de virabrequim e centro morto superior (TDC) são usados para definir sincronismo do motor para o controle eletrônico do motor incluindo temporização de injeção de combustível e ignição e afins. O TDC é geralmente estabelecido em relação a um dente faltando da roda. 0 sensor VR inclui tipicamente uma bobina e imã de polarização posicionados junto a uma roda dentada, em que cada dente passando pelo sensor VR

muda o fluxo magnético que é convertido para uma tensão elétrica induzida na bobina. Uma interface de sensor VR (VRS) detecta e condiciona o sinal elétrico para derivar parâmetros de temporização. Desta maneira, o movimento de rotação do virabrequim é convertido em em um sinal eletrônico que é utilizado para determinar a posição e velocidade do virabrequim.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS A presente invenção é ilustrada por meio de exemplo, e não é limitada pelas figuras anexas, nas quais referências semelhantes indicam elementos semelhantes. Elementos nas figuras são ilustrados pela simplicidade e clareza e não necessariamente foram desenhados em escala. Δ Figura 1 é um esquema simplificado e diagrama de blocos de uma interface VRS implementada de acordo com uma modalidade para interagir com um sensor VR; A Figura 2 é um diagrama de temporização ilustrando a operação da interface VRS da Figura 1; Δ Figura 3 é um diagrama de temporização incluindo um conjunto de curvas de sinal VRS Cl - C6 e o sinal ATH plotado em função do tempo ilustrando a relação entre a duração e magnitude de pico de sinais de pulso VRS correspondentes para diferentes velocidades de rotação; A Figura 4 é uma esquema simplificado e diagrama de blocos de uma interface VRS implementada de acordo com uma outra modalidade para interagir com o sensor VR; A Figura 5 é um diagrama de blocos simplificado do bloco de limiar da Figura 4, de acordo com uma modalidade de conversão digital, A Figura 6 é uma tabela listando tempo discreto (T), tensões ATH e valores de código digital correspondentes de acordo com uma modalidade do bloco de limiar da Figura 5; e A Figura 7 é um diagrama de temporização plotando ATH em volts versus tempo em milissegundos para o bloco de limiar da Figura 5 implementado de acordo com a tabela da Figura 6.

DESCRIÇÃO DETALHADA A descrição seguinte é apresentada para permitir um p o ri t s r. a a r t e i a u e i e .. a i 1 I zar a p r e s e n t e mven ç ã o t a i corno fornecido no contexto de uma aplicação particular e suas exigências. Várias modificações da modalidade preferida, no entanto, serão evidentes para um perito na arte, e os princípios gerais definidos aqui podem ser aplicados a outras modalidades. Portanto, a presente invenção não se destina a ser limitada às modalidades particulares mostradas e descritas aqui, mas deve ser dado o mais vasto âmbito consistente com os princípios e novas características aqui descritas.

Medição precisa utilizando o sinal elétrico a partir do sensor VR é tornada mais difícil com várias propriedades físicas dos sistemas eletromecânicos, tais como ruído síncrono e assíncrono, a gama dinâmica do sinal de entrada, e as variações de sinal causadas por envelhecimento e tolerâncias mecânicas, tais como variações de dente, posição relativa entre o sensor e o posicionamento de dentes, etc. A Figura 1 é um esquema simplificado e diagrama de blocos de uma interface VRS 100 implementada de acordo com uma modalidade para interagir com um sensor VR 102. Na configuração ilustrada, o sensor VR 102 rnclui uma bobina e ímã de polarização que é posicionado perpendicularmente em relação a uma roda de gatilho montada para um virabrequim (não representado) ou outro membro rotativo. A roda de gatilho pode ser em qualquer uma de muitas formas diferentes. Nesta configuração ilustrada, a roda de gatilho está configurada como uma roda dentada 104 em que o sensor VR 102 detecta cada dente passando. À medida que a roda dentada 104 qira, cada dente passando altera o fluxo rr.agr.ét i do Imã do polarização através da bobina, e a bobina converte o fluxo magnético mudando para um sinal elétrico VRS. A forma do sinal elétrico VRS é mostrada sob a forma aproximada de um pulso senoidal. A forma real do sinal VRS, no entanto, depende de vários parâmetros de sistema, tais como a forma e a configuração dos dentes, posição e orientação do sensor VR 102, etc, e, não se limita a uma forma senoidal. A bobina e, assim, o sinal VRS, é referenciada para um nivel de tensão de referência REF. REF pode ser qualquer nivel de tensão positivo, negativo ou terra adequado (por exemplo, 0 volt). O sinal VRS é fornecido à entrada de um circuito de condicionamento 106, que fornece um sinal VRS condicionado ou ajustado apresentado como VRSS fornecido à entrada não inversora (+) de um comparador de armação 108 e para a entrada inversora (-) de um comparador de detecção 110. O circuito de condicionamento 106 pode incluir componentes adequados, tais como dispositivos de fixação e filtração, como descrito adicionalmente aqui, para condicionar o sinal VRS para o circuito da interface VRS 100.

Um circuito de limiar de armação 112 fornece um sinal de limiar de armação ATM para a entrada inversora do comparador de armação 108, que emite um sinal armado ARM para uma entrada de um circuito de detecção 114. O sinal ARM denota uma condição armada quando afirmada ou de outra forma fornecida. REF é fornecido à entrada não inversora do comparador de detecção 110, o qual gera um sinal de detecção ZD a outra entrada do circuito de detecção 114. O circuito de detecção 114 afirma ou não transita um sinal de salda de defecção CD cm resposta a ZD após o sinal ARM ter indicado urna condi ção armada. um sinal de reset RST é fornecido a uma entrada do circuito de limiar de armação 112 para resetar ATH para detectar o evento seguinte ou ciclo do sinal VRS (através do sinal VRSS) . RST pode ser afirmado pelo circuito de detecção 114, ou por um outro circuito de controle de temporização (não mostrado). CD é o sinal de saida usado para determinar a posição e velocidade de rotação dentada girando 104. A Figura 2 é um diagrama de temporização ilustrando operação da interface VRS 100, na qual sinais CD, ZD, ARM, VRS e FLUX são plotados em função do tempo. VRSS está representado com linhas tracejadas, ilustrando a modificação de VRS pelo circuito de condicionamento 106. FLUX mostra a variação do fluxo magnético do sensor VR 102 em resposta ao dente passando durante rotação para a modalidade ilustrada. O sinal VRS é mostrado como um sinal de pulso incluindo um pulso positivo seguido de perto por um pulso negativo aproximadamente centrado no nivel de tensão de referência REF indicativo da taxa de variação do FLUX. A forma do sinal de pulso é mostrada como um pulso senoidal aproximado para fins de ilustração. A forma real do sinal FLUX e a forma correspondente dos pulsos positivos e negativos em VRS, no entanto, varia com configurações diferentes e não são necessariamente senoidais. Cada pulso VRS aumenta acima de REF como uma borda de dente se aproxima do sensor VR 102 até atingir uma amplitude de pico indicativa da mudança de fluxo magnético máxima quando a borda de dente está quase alinhada com o sensor VR 102.

Cada pulso VRS então diminui e intersecta REF em um nível do f .1 u >: o máximo quando o dente esta aiinhado com o sensor VR 102, e, em seguida desce abaixo de REF como o dente começa a retirar-se do sensor VR 102 atingindo um pico negativo. O pulso eventualmente retorna a REF quando c dente tiver passado. O dente seguinte gera pulsos positivos e negativos semelhantes em relação a RF.F após qualquer período de tempo morto entre os dentes consecutivos. Como observado acima, REF é qualquer nível de tensão adequado e pode representar um nível de tensão de modo comum em uma modalidade. 0 sinal ATH é mostrada como uma linha tracejada em um nível de tensão constante sobreposto com o sinal VRS, em que é entendido que na operação real, ATH varia com tempo como adicionalmente aqui descrito. VRS é inicialmente baixo, ZD é indeterminado, e ARM é baixo. Quando VRS eleva acima de ATH em um tempo tO, o comparador de armação 108 afirma ARM indicando para o circuito de detecção 114 que um evento de detecção é iminente. 0 circuito de detecção 114 detecta ARM indo alto e afirma o sinal CD alto no tempo tO. Já que VRS está acima de REF, o comparador de detecção 110 afirma ZD baixo. VRS sobe a um pico e cai como anteriormente descrito (enquanto VRSS é limitado a um valor predeterminado) . ARM vai de novo para baixo quando VRS cai abaixo de ATH.

Quando VRS cruza abaixo de REF em um tempo tl coincidente com uma magnitude de pico de FLUX, o comparador de detecção 110 afirma ZD alto. Em resposta, o circuito de detecção 114 afirma CD baixo no Lempo tl . Este evento de "detecção de zero" no tempo tl ocorre quando o centro de um dente está alinhado com o sensor VR 102, e indica o evento de temporização significative durante cada ciclo. Assim, o sinal CD indo alto indica a condição armada, e o sinal CD indo baixo indica o evento de cruzar o zero, que é coincidente com o cruzamento de zero do pulso 1 e, portanto, o centro de um dente passando) durante cada ciclo. Deve notar-se que o evento de detecção de zero ocorre quando VRS cruza REF no meio do ciclo indicando alinhamento do centro do dente independentemente do nivel de tensão atual de REF (que pode ou não estar em 0V) . VRS retorna a REF no tempo t2 e geralmente permanece em REF até o inicio do próximo ciclo. Como indicado pela incubação cruzada, ZD pode ser indeterminado ou "não importa" entre os ciclos.

Como mostrado na Figura 2, os pulsos gerados pelo sensor VR 102 são gerados em resposta à variação do fluxo magnético gerado por cada dente passando. A amplitude de pico ou magnitude de cada pulso varia com a velocidade em que um dente passa pelo sensor VR 102, no qual a taxa pode ser medica em rotações por minuto (RPM) da roda dentada girando 105. Por causa da força electromotriz (EMF) gerada pelo sensor VR 102 depende da mudança do fluxo magnético com o tempo, ou d (fluxo) / dt, a amplitude de pico do sinal de pulso depende da velocidade. A duração ou período de cada pulso VRS também muda com velocidade, em que o período do pulso é mais curto a uma velocidade mais elevada. Assim, os pulsos VRS têm maiores picos que ocorrem mais cedo e com maior frequência em velocidades mais altas, e os pulsos têm picos menores que ocorrem mais tarde e com menos frequência a velocidades m.ais baixas.

Os sinais VRS e VRSS incluem vários tipos de ruído, como o ruido branco, ruído aleatório ou assíncrono, o ruído correlacionado ou sincrono, rajadas de ruido, ruido de ondulação andando em cima da entrada, etc. Os sinais VRS e VRSS são assim associados com um parâmetro de relação sinal para ruido (SNR) . Foi determinado que o limiar de armação ótimo também deverá variar com a velocidade. O circuito de limiar de armação 112 ajusta automaticamente o limiar de armação ATH para o sinal de entrada esperado independentemente da taxa de velocidade da roda 104. Em particular, o limiar de armação ΔΤΗ automaticamente decai com k / t para controlar a amplitude de sinal esperada automaticamente em qualquer velocidade de roda, em que "t" indica tempo e "k" indica um fator de escalonamento ou constante de proporcionalidade. A função 1 / t maximiza dinamicamente SNR por combinar a taxa de decaimento de histerese para a amplitude versus frequência do sensor VR 102. O ajuste automático do limiar de armação tal como aqui descrito reduz efectivamente a probabilidade de falsa detecção ou de outra forma perder um dente. A Figura 3 é um diagrama de temporização incluindo um conjunto de curvas de sinal VRS Cl - C6 e o sinal ATH plotado vesus tempo ilustrando a relação entre duração e magnitude de pico de sinais de pulso VRS correspondentes para diferentes velocidades de rotação. Cada curva de sinal VRS é ilustrada sob a forma aproximada de um pulso senoidal em uma correspondente de diferentes velocidades de rotação iniciando em um tempo tO inicial comum e referenciado em relação a REF. Além disso, cada pulso é mostrado inicialmente indo negativo e depois positivo que parece invertido em relação aos pulsos mostrados na Figura 2. Como adicionalmente aqui descrito, o sinal ATH é iniciado na detecção de cruzar o zero partir de do ciclo anterior do dente anterior para assegurar captura do dente seguinte. Como mostrado, uma primeira curva de sinal VRS Cl atinge um primeiro nível de pico Pl e, em seguida, cai de volta para REF em um primeiro tempo tl. A próxima curva de sinal VRS C2 atinge um segundo nível de pico P2 e depois cai de volta para REF em um segundo tempo t2. A curva de sinal VRS C2 representa uma velocidade mais lenta em comparação com a curva de sinal VRS Cl em que P2 é menor do que Pl e o período entre tO e t2 (t2 - tO) é maior do que o período tl - tO. De maneira similar, as curvas de sinal VRS restantes C3 - Cb com os respectivos níveis de pico P3 - P6 e períodos correspondente t3 - tO, t4 - tO, t5 - tO, e t6 -tO, respectivamente, representam níveis de velocidade decrescentes . Uma curva de envelope de magnitude de pico 302 representa o decaimento da magnitude de pico com redução de velocidade. A gama dinâmica representada pelo conjunto de curvas de sinal VRS Cl - C6 é relativamente estreita e representa velocidades na extremidade inferior do espectro. Em uma modalidade que representa velocidade de virabrequim, a gama dinâmica é muito grande, tal como a partir de vários milivolts (mV) a várias centenas de volts (V) . Em em uma configuração específica, por exemplo, a gama dinâmica é de cerca de 50 mV a cerca de 200V. Em velocidades mais elevadas os pulsos VRS são grandes de forma que ATH pode ser relativamente grande. Em velocidades mais baixas, incluindo inativas, os pulsos VRS são pequenos, é desejável que ATH seja tão alto quanto possível por tanto tempo quanto possível, mas sem ser demas i ado elevado para evitar 3 I O 1 t 3 3 . i S q Lici pij.Í SOS . dlTiU VG Z q 0 6 3 V6 lOC 1 GâdG pode ser alterada a qualquer momento, o nível de ATM altera de acordo para garantir a detecção de cada pulso. ATH não deve ir tão baixo, no entanto, para ser afetado por picos de ruído espúrios ou similares que podem causar gatilhos falsos.

Tal como aqui descrito, o limiar de armação ATH ajusta automaticamente com o sinal VRS para controlar a amplitude de sinal esperada para assegurar armação adequada e para evitar a perda de transições de dentes. Quando o sinal VRS é gerado em velocidades mais altas resultando em valores de magnitude de pico acima de um certo limiar máximo, mostrado como ATHmax, o limiar de armação ATH em ATHmax é suficientemente elevado para assegurar a captura do pulso independentemente de quão grande. Por exemplo, em uma modalidade ATHmax é de cerca de 3 a 5V, que é suficientemente alto para garantir a detecção de pulsos superior a 200V ou maior. Desta maneira, ATH está inicialmente em ATHmax. Em velocidades mais baixas, em que o nível de pico cai abaixo de ATHmax, ATH diminui na taxa adequada para assegurar detecção do pulso independentemente da velocidade.

Na modalidade ilustrada, a curva de envelope de amplitude 302 decai a uma taxa de j / t, em que "j" representa um fator de escalonamento com base nas variáveis de um dado sistema eletromecânica. Como mostrado, em um tempo inicial TINIT depois de tempo tO, ATH decai de ATHmax em uma taxa de k / t, em que "k" também representa um fator de escalonamento com base nas variáveis do sistema eietromecânico e em que k < j . O fator de esoa 1 onamcnto k é garantir detecção de um pulso VRS em qualquer velocidade dentro de uma gama dinâmica esperada do sistema. ΔΤΗ é fixo na extremidade inferior em um valor mínimo predeterminado ATHmin para garantir a captura de pulsos com o menor pico esperado enquanto sendo suficientemente alto para dar conta de ruido (branco, sincrono, assincrono, rajadas, ondulações, etc) e qualquer variabilidade de sinal esperada, tais como variações de dentes e outros parâmetros de sistema.

Conceitualmente, ATH pode começar em um valor que é maior que o r.ivel de pico máximo esperado (por exemplo, superior a 200 V) na velocidade mais elevada esperada. O tempo de reset inicial para cada ciclo é o evento de detecção de zero do ciclo anterior. Então ATH decai em uma taxa de k / t para garantir que seja abaixo do nivel de qualquer pulso que pode ocorrer nesse momento. Desta maneira, ATH altera em uma taxa adequada para captar qualquer pulso em qualquer velocidade dentro da gama dinâmica esperada. A curva ATH ilustrada geralmente segue o mesmo padrão de decaimento k / t, mas é limitada na extremidade superior por ATHmax e na extremidade inferior por ATHmin.

Voltando à Figura 1, o circuito de limiar de armação 112 gera o sinal de limiar de armação ATH para seguir k / t dentro da gama de ATHmax e ATHMiN. O sinal RST é afirmado para iniciar o sinal ATH para cada ciclo. Em em uma modalidade, RST é afirmado coincidente com CD indo baixo em cada ciclo de modo que ATH é iniciado em detecção de zero a partir do último ciclo. O oi rnúto de condi cionarr.onto 106 pulses VkS e ; r eivei acuai de modo que VRSS mantém tempori zaçào de pulso enquanto mantendo dentro de valores adequados para os circuitos comparadores . A Figura 4 é um esquema simplificado e diagrama de blocos de uma interface VRS 400 implementada de acordo com uma outra modalidade para interagir com o sensor VR 102. Neste caso, o sensor VR 102 fornece o sinal VRS como um sinal diferencial (com polaridades positivas e negativas) diferencialmente acoplado a entradas de um circuito de filtro 402. 0 circuito de filtro 402 possui saidas diferenciais acopladas aos respectivos nós de entrada 401 e 403 de um circuito de detecção 404. Dentro do circuito de detecção 404, um par de diodos de Zener Z1 e Z2 são acoplados entre os nós de entrada diferencial 401 e 403 para limitar os picos positivos e negativos para os niveis de tensão predeterminados. Nó 401 é acoplado à entrada não inversora de um comparador de deslocamento variável 408 e à entrada inversora de um comparador de deslocamento de zero 410, e nó 403 é acoplado à entrada inversora do comparador 408 e à entrada não inversora do comparador 410. O diferencial de tensão entre os nós 401 e 403 são os sinais diferenciais filtrados e cortados VRSS. A saída do comparador 408 fornece o sinal ARM para a entrada set (S) de um latch set-reset 414 e a saída do comparador 410 fornece o sinal ZD para entrada reset (R) do iatch, 414. A sarda Q do latch 414 fornece o sinal CD. O sinal CD é fornecido a uma entrada reset inversora (RST) de um bloco de limiar 412, que fornece o sinal ATH para a entrada de deslocamento do comparador 408. O circuito do filtro 402 ir.ciui resistências em série RI e R2 acopladas a um capaci tor de filtro paralelo C. Os valores de Rl, R2 e O são selecionados com base na implementação e configuração particulares do senso r VR 102 para limitar a corrente de entrada e para filtrar o sinal VRS para fornecer o sinal VRSS correspondente. O circuito de detecção 404 pode ser implementado em um circuito integrado separado (IC) , ou semelhante, em que nós 401 e 403 formam uma entrada diferencial para o chip de interface de sensor VR. Os diodos de Zener Z1 e Z2 são configurados para limitar o nivel de tensão de VRSS para dentro de uma gama máxima aceitável para o circuito de detecção 400.

Operação da interface VRS 400 é substancialmente semelhante à da interface VRS 100 e tal como ilustrado na Figura 2. Neste caso, o sinal VRS é um sinal diferencial que é filtrado e cortado. Quando CD é afirmado baixo a partir de um ciclo anterior, o bloco de limiar é resetado e ΔΤΗ é inicializado ao seu nível máximo ATHmax . O pico negativo (o que é filtrado e cortado) do sinal VRS não faz disparar o comparador de armação 408. No ciclo seguinte, como o dente seguinte se aproxima do sensor VR 102, um pico positivo ocorre em VRS. Se a velocidade for suficientemente elevada, em seguida, VRSS sobe acima de ATHmax e ARM vai alto definindo o latch 414 assim que CD vai alto. Se a velocidade é relativamente baixa, mesmo tão lenta como ociosa (por exemplo, RPM relativamente baixa, tal como 100 RPM ou semelhantes) , o bloco de limiar 4 12 diminui ATH k / t com para diminuir o deslocamento do comparador 408 para que o deslocamento seja suficientemente baixo para detectar o próximo pulso e definir o latch 411. Quando VRS, e assim VRSS, passa por zero, o comparados de detecção de zero 410 afirma ZD que reseta o latch 414 puxando CD de volta para baixo. Além disso, o bloco de limiar 4 12 reseta ATH alto para o ciclo seguinte em resposta â CD indo baixo. A Figura 5 é um diagrama de blocos simplificado do bloco de limiar 412 de acordo com uma modalidade de conversão digital. O bloco de limiar ilustrado 412 inclui um bloco de temporizador 502, um contador 504 e um conversor digital para analógico (DAC) 506. O bloco de temporizador 502 recebe um sinal de relógio CLK na sua entrada de relógio e tem uma entrada de reset inversora (RST) recebendo o sinal CD. CLK é alternado em qualquer frequência adequada para uma determinada configuração. Em em uma modalidade, CLK tem uma frequência de 1 megahertz (MHz) ou maior. O bloco de temporizador 502 gera um sinal de decremento DEC para uma entrada do contador 504. O contador 504 tem uma entrada set inversora recebendo CD e emite um valor CODE digital a uma entrada do DAC 506. Em em uma modalidade, o contador 504 é um contador de 4 bits afirmando CODE como uma entrada digital de 4 bits para o DAC 506. Um sistema de quatro bits fornece uma configuração prática, embora o número de bits possa ser determinado de acordo com a configuração particular e pode ser mais ou menos do que 4 bits. O DAC 506 converte CODE para ATH como uma tensão analógica, a qual é fornecida à entrada do comparador de deslocamento de armação 408, tal como descrito anteriormente. O bloco de limiar 412 geralmente implementa a equação ATH = k / t, em que "k" é um fator de escalonamento determinado para os parâmetros de sistema particulares e "t" indica tempo. Quando t é zero, no inicio de um ciclo de armação, k / t de outro modo seria infinito. Na configuração prática, ATH ao invés é fixo em ATHma>. até que a função k / t de outro modo caia para este valor máximo, e, em seguida, ATH segue a função k / t até que atinja o valor mínimo predeterminado ATHmIS. ATH, em seguida, mantém-se em ATHmih até o circuito ser resetadp para o próximo ciclo. O bloco de limiar 412 é uma configuração digital para implementar a função k / t.

Em operação, quando CD é afirmado baixo, o bloco de temporizador 502 reseta operação e o contador 504 é definido para afirmar CODE para o valor binário de 1111b (em que "b" denota um valor binário). O DAC recebe 506 CODE = 1111b e emite uma tensão correspondente a ATHmax. O bloco de temporizador 502 determina tempo usando CLK, que é definido como uma frequência predeterminada em uma modalidade. Depois de um atraso de tempo inicial, o bloco de temporizador 502 afirma um pulso em DEC e o contador 504 decrementa CODE para 1110b. O DAC 506 responde reduzindo ATH por uma quantidade correspondente. Depois de um segundo atraso de tempo, o bloco de temporizador 502 afirma outro pulso em DEC, o contador 504 decrementa CODE para 1101b, e o DAC 506 responde reduzindo ATH por outro valor correspondente. Operação continua desta maneira até que CODE chega a zero ou 0000b, e o DAC 506 emite uma tensão correspondente a ATHMiN. 0 bloco de temporizador 502 não fornece quaisquer mais pulsos em DEC de modo que ATH mantém em ATHmin até CD ser afirmado baixo ao detectar um evento em um ciclo anterior para resetar o circuito para o próximo ciclo .

Bloco de limiar 412 pode ser programado para operar em qualquer uma das várias maneiras diferentes para implementar a função k / t. Por exemplo, o bloco de temporizador 502 pode afirmar DEC em intervalos de tempo iguais, caso em que o DAC 506 é configurado ou programado para incorporar a função k / t. . Em em uma outra configuração, o bloco de temporizador 502 varia os períodos consecutivos de arraso para implementar a função k / t, e o DAC 506 é linear. Em qualquer destes casos, no entanto, a resolução do DAC 506 pode precisar ser relativamente elevada, tais como compreendendo um maior número de bits. Em em uma outra modalidade, a função k / t é distribuída entre o bloco de temporizador 502 e o DAC 506 como aqui descrito, que permite o DAC 506 ter uma resolução mais baixa e, assim, um número reduzido de bits (por exemplo, permite 4 bits como mostrado ). 0 fator de escalonamento k representa uma mudança de fluido no acoplamento entre o rotor e a bobina de captação do sensor VR 102. O fator de escalonamento k é um valor fixo tendo unidades de volts-segundos (ou V»s) para converter tempo t em tensão ATH. ATHMin é selecionado para um determinado sistema suficientemente baixo para garantir detecção do menor pulso VRS esperado enquanto suficientemente elevado para evitar ruídos e falsas detecções. ATHmax é selecionado suficientemente baixo para evitar maior nível de ruído nos níveis de pulso mais elevados enquanto sendo suficientemente elevado para garantir detecção dos pulsos maiores. Os incrementos de temporizador e a resolução DAC são selecionados com base nesses fatores.

Err. err. urr.a configuração mais especifica, k é assumido como tendo um valor tipico de 1 mV*s (milivolts multiplicado por segundo) para a modalidade ilustrada. ATHmin é selecionado para ser lOmV e o DAC 506 é configurado como um DAC exponencial de 4 bits fornecendo ATH acordo com a seguinte equação 1: em que CODE varia de um valor elevado de 1111b - 15 para um valor baixo de 0000b ~ 0. 0 valor máximo de ATH é determinado utilizando CODE = 15, de modo que ATHmax = 1,8V. 0 período de atraso inicial tO do bloco de temporizador 502 é derivado a partir da equação 1 usando CODE = 15 de acordo com a, a seguinte equação 2: Cada período de tempo subsequente é selecionado de acordo com a seguinte equação 3: começando com n = 0 e em que n é incrementado para determinar o próximo período de tempo até um valor máximo predeterminado para n. CODE é um valor digital que corresponde a n, no qual CODE é decrementado de 15 para 0 para cada passo de temporização subsequente. A Figura 6 é uma tabela que lista tempo discreto (T), tensões ATH e valores de código digital correspondentes (CODES) de acordo com uma modalidade do bloco de limiar da Figura 5. Os valores de ATM (V) são deterrr.d nados de acordo corr. a equação {1} para k -= i mV»s, para os valores de tempo ? (correspondendo a "t" para k / t) em microssegundos (ps) de acordo com as equações (2) e (3) , e para CODE variando de 15 a 0. Como mostrado, ATHma:.; é 1,8V durante um período de tempo inicial de 0 a cerca de 552 ps quando CODE = 1111b = 15. Depois de cerca de 552 ps, o bloco de temporizador 502 afirma DEC de modo que o contador 504 decrementa CODE para 1110b = 14 em que ATH diminui para cerca de 1,273V. Depois de outros 229 ps a cerca de tempo 781 ps, o bloco de temporizador 502 afirma DEC de modo que o contador 504 decrementa CODE para 1101b = 13 em que ATH diminui para cerca de 0,9V. Depois de outros 324 ps a cerca de tempo 1105 ps, o bloco de temporizador 502 afirma DEC de modo que o contador decrementa CODE para 1100b = 12, em que ATH diminui para cerca de 0,636V. A operação continua dessa maneira até CODE decrementar para 0000b = 0 após 70,711 ps em que ATH diminui para ATHMIN de cerca de 10 mV. Como indicado pela notação 70,711 +, o DAC 506 continua a emitir lOmV até que CODE seja resetado de volta para 1111b. A Figura 7 é um diagrama de tempo plotando ATH em volts versus tempo em milissegundos (ms) para o bloco de limiar 412 implementado de acordo com a tabela da Figura 6. A função degrau de escada digital simula a função k / t ao longo do tempo para cada ciclo. Desta maneira, c nível de ATH ajusta automaticamente de acordo para a magnitude de pulsos esperada em qualquer dado tempo para assegurar que cada pulso seja detectado em qualquer dada velocidade dentro da gama dinâmica esperada de velocidades.

Uma interface de sensor de relutância variável para o processamento de um sina', de sensor de relutância variável de acordo com αϋ,α modalidade mciui um comparador de armação e um circuito de armação que fornece um limiar de armação ao comparador de armação. O comparador de armação inclui uma primeira entrada para receber o sinal de sensor de relutância variável, uma segunda entrada que recebe o limiar de armação, e uma saida fornecendo um sinal armado quando o sinal de sensor de relutância variável atinge o limiar de armação. O circuito de armação reseta o limiar de armação para um nível máximo predeterminado em resposta à afirmação de um sinal de reset e diminui o limiar de armação proporcional a 1 / t depois de ser resetado.

Um sistema de detecção pode ser fornecido, uai como incluindo um comparador de detecção e um circuito de detecção, para fornecer um sinal de cruzamento e para fornecer um sinal de detecção quando o sinal de cruzamento é fornecido após o sinal armado indicar uma condição armada. 0 sinal de detecção pode ser utilizado como o sinal de reset.

Um método de processamento de um sinal de sensor de relutância variável de acordo com uma modalidade inclui o fornecimento de um limiar de armação que decai a partir de um nível máximo predeterminado para um nível mínimo predeterminado proporcional a 1 / t em que t indica o tempo decorrido, e comparar o sinal de sensor de relutância variável com o limiar de armação e fornecer um sinal armado quando uma amplitude do sinal de sensor de relutância variável torna-se maior do que o limiar de armação. O método pode ainda incluir a comparação do sinal de sensor de relutância variável com um nivel de referência e fornecer um sinal de , - r n s arrmn r o quar.do ursa amplitude do sinal ac Sc:.s„: 1 x c-i acc ãnc;: a vaxiávei cruza o nível de referência, rcrnecer um smai ae detecção quando o sinal de cruzamento é afirmado enquanto o sinal c armado fornecido, e resetar o limiar armação para o nível máximo predeterminado quando o sinal de detecção é fornecido.

Embora a invenção seja aqui descrita com referência a modalidades especificas, várias modificações e alterações podem ser feitas sem nos afastarmos do escopo da presente invenção tal como definido nas reivindicações abaixo. Assim, a especificação e figuras são consideradas como sendo em um sentido ilustrativo em vez de restritivo, e todas essas modificações são destinadas a serem incluídas dentro do âmbito da presente invenção. Quaisquer benefícios, vantagens e soluções para os problemas que estão descritos neste documento no que diz respeito a modalidades específicas não têm a intenção de serem interpretados como uma característica crítica desejada ou essencial, ou elemento de qualquer ou de todas as reivindicações. Salvo disposição em contrário, termos como "primeiro" e "segundo" são usados para distinguir arbitrariamente entre os elementos que tais termos descrevem. Assim, estes termos não se destinam necessariamente a indicar priorizaçâo temporal ou outra de tais elementos.

Claims

1. : . ' Jc sensc: oe re . uLâr.c.ia va r Lá ve J (10 0, 4UC; para p r c c e s s a m e n t o do um sir:a i. de sensor de relutância variável (VRS), caracterizada pelo fato de que compreende: um comparador de armação (108, 408) incluindo uma primeira entrada para receber o sinal de sensor de relutância variável (VRS), incluindo uma segunda entrada que recebe um limiar de armação (ATH) , e incluindo uma salda fornecendo um sinal armado (ARM), quando o sinal de sensor de relutância variável atinge referido limiar de armação e um circuito de armação (112, 412) para fornecer referido limiar de armação ao referido comparador de armação, em que referido circuito de armação reseta referido limiar de armação para um nivel máximo predeterminado em resposta à afirmação de um sinal de reset (RST) e em que o referido circuito de armação diminui referido limiar de armação proporcional a 1 / t após ser resetado, em que t denota tempo decorrido.

2. Interface de sensor de relutância variável, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de o referido circuito de armação diminui referido limiar de armação de acordo com uma função k / t em que k compreende um fator de escalonamento que é determinado com base nas características de um sensor de relutância variável fornecendo o sinal de sensor de relutância variável; em que o sinal de sensor de relutância variável compreende pelo menos um pulso tendo uma amplitude de pico que é uma função inversa do tempo entre inicio de pulso, e em que o referido fator de escalonamento é determinado para assegurar que referido limiar de armação seja menor do que o referido pico de magnitude quando ere ocorre.

3. Interface de sensor de relutância variável, de acordo com a reivindicação 4 ou 2, caracterizada pelo fato de o referido circuito de armação mantém referido limiar de armação no referido nível máximo predeterminado (ΔΤΗ MAX) para um período de atraso predeterminado após a afirmação do referido sinal de reset antes de diminuir referido limiar de armação.

4. Interface de sensor de relutância variável, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2 ou 3, caracterizada pelo fato de o sinal de sensor de relutância variável compreende pelo menos um pulso tendo uma amplitude relativa a um nível de referência em que a amplitude é uma função inversa de tempo entre o início de pulso, e em que o referido sistema de sensor de relutância variável compreende ainda: um circuito de detecção (114, 414) tendo uma saída afirmando referido sinal de reset quando o sinal de sensor de relutância variável atinge um nível de referência após referido sinal armado indicar uma condição armada.

5. Interface de sensor de relutância variável, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3 ou 4, caracterizada pelo fato de o referido circuito de armação compreende: um bloco de temporizador (502) fornecendo um sinal de controle de contagem (DEC), um contador (504) recebendo referido sinal de controle de contagem e fornecendo ura valor de código digital correspondente (CODE), e um conversor digital para analógico (506) recebendo referido valoz de código digital e fornecendo referido limiar de armação.

6. interface de sensor de relutância variável, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que : referido bloco de temporização afirma um pulso em referido sinal de controle de contagem após cada de uma pluralidade de períodos de tempo predeterminados após afirmação do referido sinal de reset; em que referido contador reseta referido valor de código digital para um valor máximo predeterminado sobre a afirmação do referido sinal de reset, e diminui referido valor de código digital em resposta a um pulso no referido sinal de controle de contagem, e em que referido conversor analógico para digital fornece referido limiar de armação como uma função de referido valor de código digital.

7. Interface de sensor de relutância variável, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5 ou 6, caracterizada pelo fato de compreende ainda um circuito de fixação (Zl, Z2) para limitar uma amplitude de pico do sinal de sensor de relutância variável.

8. Interface de sensor de relutância variável, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1, 2, 3, 4, 5, 6 ou 7, caracterizada pelo fato de compreende ainda: um comparador de detecção (110, 110) tendo uma entrada para receber o sinal de sensor de relutância variável e uma saida fornecendo um sinal de cruzamento (ZD) quando o sinal de sensor de relutância variável atinge um nível de referência (REF); e uir. circuito de detecção (414) que fornece um sinal de detecção (CD) quando o referido sinal de cruzamento é fornecido apos o referido sinal de armado indicar uma condição armaca.

9. Método de processamento de um sinal de sensor de relutância variável (VRS), caracte r1 zado pelo fato de compreende: fornecer um limiar de armação (ATH) que decai a partir de um nivel máximo predeterminado (ATH MAX) para um nivel mínimo predeterminado (MIN ATH) proporcional a 1 / t em que t indica o tempo decorrido, e comparar o sinal de sensor de relutância variável com o limiar de armação e fornecer um sinal armado (ARM) quando uma amçlitude do sinal de sensor de relutância variável torna-se maior do que o limiar de armação.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de compreende ainda: comparar (110, 410) o sinal de sensor de relutância variável com um nível de referência (REF) e fornecer um sinal de cruzamento (ZD) quando uma amplitude do sinal de sensor de relutância variável cruza o nível de referência; fornecer (114, 414) um sinal de detecção quando o sinal de cruzamento é fornecido enquanto o sinal armado é fornecido, e resetar (RST, CD) o limiar de armação para o nível máximo predeterminado quando o sinal de detecção é fornecido.