BR112018017108B1

BR112018017108B1 - Método e dispositivo para a medição de pelo menos uma propriedade de uma bobina, método e dispositivo para a medição da posição de um membro de acionamento, bem como veículo automotor

Info

Publication number: BR112018017108B1
Application number: BR112018017108-5A
Authority: BR
Inventors: Markus Eissner
Original assignee: Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH
Priority date: 2016-02-22
Filing date: 2017-02-20
Publication date: 2023-04-18
Also published as: RU2702684C1; CN109073691B; WO2017144414A1; CN109073691A; EP3420369B1; BR112018017108A2; DE102016103075A8; EP3420369A1; US20190049499A1; US11181565B2; DE102016103075A1

Abstract

A presente invenção refere-se a um método, no qual em uma bobina (1), com a qual a posição de um membro de acionamento (2) deve ser detectada, é aplicada uma corrente alternada e no exemplo quatro valores de medição são consultados com sincronização de fases com o quádruplo da frequência da corrente alternada. Disso podem ser derivadas propriedades físicas da bobina (1), o que é útil para a determinação da posição do membro de acionamento (2). Se a medição ocorrer em duas frequências diferentes, então a influência de umidade na bobina (portanto, sua capacitância Cp) pode ser eliminada.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção refere-se a um método e a um dispositivo para a medição de pelo menos uma propriedade de uma bobina, de preferência, de uma bobina de medição empregada em medições de outras grandezas como, por exemplo, de uma bobina, na qual um membro de acionamento mergulha, por exemplo, em um pedal em um veículo automotor, ou através da qual um membro de acionamento desse tipo se desloca. De modo correspondente a invenção se refere a um método e a um dispositivo, para a medição de uma posição de um membro de acionamento desse tipo. Finalmente o dispositivo se refere também ainda a um veículo automotor com um elemento de acionamento que apresenta um membro de acionamento.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Em princípio é conhecido, por exemplo, do documento de patente americano US 6 469 500 B1, determinar a posição e eventualmente a velocidade de um membro de acionamento, o qual é movido para frente e para trás com auxílio de uma bobina, na qual esse membro de acionamento mergulha. No caso do documento de patente americano US 6 469 500 B1, o membro de acionamento apresenta um ímã permanente. Uma alteração na impedância da bobina ou da corrente que flui através da bobina é detectada como sinal para a detecção da posição do membro de acionamento.

[003] Para sensores de trajeto desse tipo é conhecido do documento de patente americano US 7 053 603 B2 detectar e levar em consideração também uma dependência da temperatura da resistência Ohmica da bobina.

[004] O documento de patente alemão DE 10 2010 036 126 B3 divulga em geral um método para a determinação de pelo menos um valor característico para uma grandeza característica da bobina de uma microbobina, sendo que, a microbobina não é ligada por fios com um dispositivo de medição correspondente. São passadas frequências, neste caso, a característica de frequência para uma impedância de entrada da antena é medida, e é comparada com uma característica de frequência determinada por um modelo analítico para a microbobina.

[005] Bobinas nas quais membros de acionamento mergulham, por exemplo, em um pedal em um veículo automotor, ou através das quais tais membros de acionamento de deslocam, de forma tradicional são seladas à prova de água, a fim de evitar a entrada de água. A água pode alterar de modo considerável, o valor da capacitância da bobina e assim, falsificar os resultados de medição. A selagem de bobinas desse tipo é muito dispendiosa e cara. É procurado um caminho a fim de poder renunciar a uma selagem desse tipo.

DIVULGAÇÃO DA INVENÇÃO OBJETIVO DA INVENÇÃO

[006] Consequentemente é tarefa da presente invenção preparar um método confiável para a medição de pelo menos uma propriedade de uma bobina, sendo que, por exemplo, pode ser determinada uma propriedade desse tipo, a qual é dependente da umidade na bobina. A tarefa consiste também na preparação de um dispositivo correspondente. Além disso, é tarefa da invenção facilitar uma medição de posição (ou medição de trajeto) com referência a um membro de acionamento, o qual mergulhe em uma bobina de medição desse tipo, em particular, se a bobina de medição não for selada à prova de água. De modo alternativo ou com uma outra de suas seções, um membro de acionamento também pode se deslocar através uma bobina de medição desse tipo. A tarefa também consiste na preparação de um dispositivo correspondente. À tarefa pertence finalmente a preparação de veículos automotores correspondentes com bobinas correspondentes e membros de acionamento, nos quais pode ser renunciado a uma selagem das bobinas.

SOLUÇÃO TÉCNICA

[007] Essa tarefa é solucionada por meio de um método com as características das reivindicações 1 ou 6, e por meio de um dispositivo com as características das reivindicações 10 ou 14, bem como por meio de um veículo automotor com as características da reivindicação 16.

[008] De acordo com um aspecto da invenção, para o qual é desejada proteção independente e em combinação com outros aspectos da invenção, a tarefa é solucionada por um método para a medição de pelo menos uma propriedade de uma bobina, de preferência, de uma bobina de medição empregada em medições de outras grandezas. De acordo com a invenção a bobina é modelada como ligação em paralelo em primeiro lugar de uma capacitância, em segundo lugar com uma ligação em série de uma resistência de corrente contínua, de uma resistência dependente da frequência e de uma indutância. (Isso contém uma observação abstrata, que tem como consequência uma consulta posterior sobre as grandezas correspondentes.) Um transformador de corrente e tensão é ligado em série. Em seguida a bobina com uma corrente alternada que apresenta uma primeira frequência é admitida com uma proporção de corrente contínua diferente de zero (portanto, com um offset de corrente contínua) e a tensão no transformador de corrente e tensão é detectada com uma segunda frequência (explorada), a qual é um múltiplo da primeira frequência. A impedância e o ângulo de fases na primeira frequência são derivados de pelo menos quatro dos valores de medição detectados em seguida. Dessas grandezas então pode ser derivado um valor para a resistência de corrente contínua, a resistência dependente da frequência e/ou a indutância. De modo alternativo, a segunda frequência também pode ser um múltiplo como o quádruplo da primeira frequência, portanto, uma n-vez da primeira frequência, sendo que, n é um número natural maior do que 4, e a impedância e o ângulo de fases são então derivados de pelo menos n-valores de medição detectados na sequência.

[009] De preferência, adicionalmente ou em seguida a bobina é admitida com uma corrente alternada que apresenta uma terceira frequência diferente da primeira frequência, é admitida com uma proporção de corrente contínua diferente de zero (portanto, com um offset de corrente contínua) e a tensão no transformador de corrente e tensão é detectada com uma segunda frequência ou com uma quarta frequência (explorada), a qual é um quádruplo ou um múltiplo maior da primeira frequência, e de pelo menos quatro ou mesmo mais dos valores de medição detectados dessa forma na sequência, a impedância e o ângulo de fases são derivados na terceira frequência. Neste caso, então a partir das duas impedâncias e dos dois ângulos de fases é derivado o valor para a resistência de corrente contínua, para a resistência dependente da frequência e/ou para a indutância. No caso de oito valores no total, as três grandezas podem ser determinadas de modo confiável, portanto, com pequena falha de medição. O modelo mencionado a pouco da bobina como ligação em paralelo, em primeiro lugar de uma capacitância, em segundo lugar com uma ligação em série de uma resistência de corrente contínua, de uma resistência dependente da frequência e de uma indutância, portanto, através do cálculo das últimas grandezas correspondentes ele obtém sua autorização.

[0010] Em uma forma de execução vantajosa a corrente alternada nas duas etapas ou na corrente alternada com a primeira e a terceira frequência pode ser respectivamente uma tensão senoidal, sendo que, as tensões se diferenciam uma da outra em sua frequência. Neste caso, tem-se comprovado como particularmente eficiente se a terceira frequência tiver o triplo da primeira frequência.

[0011] As diferentes frequências também podem ser preparadas por uma tensão retangular, a qual é conduzida através de diferentes filtros, ou seja, pelo fato de que a onda de base e a terceira onda superior (com o triplo da frequência da onda de base) são passadas.

[0012] Os quatro (ou mais) valores de medição detectados na sequência com quádruplos ou múltiplos mais altos da frequência devem explorar a corrente ou a tensão com sincronia de fases em distâncias do ângulo de 90° com referência à fase da corrente alternada. De preferência, essa exploração ocorre com os valores 0o, 90o, 180o e 270o. Não obstante são possíveis outros valores, por exemplo, em 15o, 105o, 195o e 285o poderia ocorrer uma exploração ou similar.

[0013] De acordo com um segundo aspecto da invenção, para o qual é desejada proteção independente e em combinação com outros aspectos da invenção, em particular, em combinação com o aspecto da invenção descrito anteriormente é preparado um método para a medição de uma posição de um membro de acionamento, sendo que, o membro de acionamento mergulha em pelo menos uma bobina de medição em uma posição mensurável, pelo menos parcialmente e/ou se desloca pelo menos parcialmente sobre uma bobina de medição, portanto, a extensão muda, com a qual o membro de acionamento envolve a bobina, e sendo que, a posição é derivada de uma indutância da bobina de medição. De acordo com a invenção, no caso de pelo menos duas frequências diferentes são determinadas as respectivas partes imaginárias da impedância da bobina de medição e disso é determinada uma indutância ideal independente, de uma capacitância da bobina de medição. Essa indutância ideal é dependente somente de grandezas mecânicas como do trajeto (posição da bobina de medição), eventualmente ainda da temperatura. De modo correspondente, mediante o emprego dessa indutância ideal no método é derivada a posição.

[0014] Negligenciando as resistências existentes, do mesmo modo, em um modelo da bobina, ou seja, "resistência de corrente contínua" e "resistência dependente da frequência" pode ser derivada a seguinte fórmula, para a qual no caso da primeira frequência wi, com a impedância Z1 correspondente e parte imaginária Im{Z1} e no caso da segunda frequência W2, com a impedância Z2 e correspondente parte imaginária Im{Z2} é calculada a indutância ideal L0:

[0015] Em uma forma de execução vantajosa, com indutância ideal dependente da temperatura, ainda está prevista uma medição da temperatura, sendo que, o valor de medição pode ser empregado durante a determinação da posição.

[0016] As duas impedâncias podem ser determinadas de acordo com o método de acordo com o primeiro aspecto da invenção, isto é, com respectivamente quatro (ou mais) valores de medição em ambas as frequências, as quais com sincronia de fases, de preferência, em intervalos de 90o (ou intervalos menores correspondentes) reproduzem a tensão no transformador de corrente e tensão.

[0017] No caso do dispositivo de acordo com a invenção para a medição de pelo menos uma propriedade de uma bobina, de acordo com o terceiro aspecto da invenção para o qual é desejada proteção, do mesmo modo, independente e em combinação com outros aspectos da invenção, é preparado um transformador de corrente e tensão (de preferência, em forma de uma resistência de medição simples), que pode ser ligada em série com a bobina, além disso, apresenta um gerador para uma corrente alternada de entrada, a qual apresenta uma proporção de corrente contínua, um transformador de frequência, um circuito de amostragem para o sinal de saída do transformador de corrente e tensão, que produz uma exploração com sincronia de fases para a corrente alternada de entrada com a frequência quádrupla ou com um múltiplo maior do que a frequência quádrupla da corrente alternada de entrada, finalmente é preparado um dispositivo de avaliação, ao qual são conduzidos os valores de medição explorados pelo circuito de amostragem e que mediante modelagem da bobina como ligação em paralelo em primeiro lugar de uma capacitância, em segundo lugar com uma ligação em série de uma resistência de corrente contínua, de uma resistência dependente da frequência e de uma indutância é calculado o valor ou os valores para a resistência de corrente contínua, para a resistência dependente da frequência e/ou para a indutância.

[0018] O transformador de frequência pode ser um múltiplo de frequência ou um divisor de frequência, que pode ser ligado opcionalmente.

[0019] Em uma forma de execução o circuito de amostragem atrás da saída do transformador de frequência e atrás da saída do transformador de corrente e tensão pode conter respectivamente um filtro passa-baixa, e as saídas dos dois filtros passa-baixa podem ser conduzidas a um multiplexador, cuja saída é conduzida a um transformador analógico - digital, cuja saída, por sua vez, pode ser conduzida a um dispositivo de avaliação do microprocessador. Em uma forma de execução alternativa, o circuito de amostragem, o sinal de saída do transformador de frequência e do transformador de corrente e tensão são conduzidos juntos a um multiplexador, cujo sinal de saída, em primeiro lugar, pode passar por um filtro passa-baixa, cuja saída pode ser conduzida a um a um primeiro transformador analógico - digital, cuja saída, por sua vez, pode ser conduzida a um microprocessador como dispositivo de avaliação, e o sinal de saída do multiplexador, em segundo lugar, pode ser conduzido a um filtro passa- banda, cujo sinal de saída pode ser conduzido ou ao mesmo primeiro transformador analógico - digital ou a um segundo transformador analógico - digital, cujo sinal de saída, por sua vez, pode ser conduzido ao microprocessador.

[0020] A primeira forma de execução com os dois filtros passa-baixa tem a vantagem que podem ser filtrados sinais de interferência muito cedo. A forma de execução com o multiplexador que está no início tem a vantagem que pode ser medido com muita precisão de fases.

[0021] De acordo com um quarto aspecto da invenção, o dispositivo para a medição de uma posição de um membro de acionamento que apresenta uma bobina de medição, na qual o membro de acionamento mergulha em pelo menos uma posição a ser medida, para o qual é desejada proteção independente e em combinação com outros aspectos da invenção, apresenta um dispositivo para a medição da impedância da bobina de medição ou pelo menos da parte imaginária da impedância da bobina de medição em duas frequências diferentes para a determinação de uma indutância ideal da bobina independente da capacitância da bobina de medição, e um dispositivo para a determinação da posição do membro de acionamento a partir dessa indutância ideal, o que em virtude da propriedade da indutância também pode ser derivada de fato.

[0022] No caso desse dispositivo a bobina de medição não precisa ser selada à prova de água, uma vez que a capacitância é calculada antes da determinação da posição do membro de acionamento, e uma vez que a umidade que entra influencia principalmente a capacitância.

[0023] De preferência, no dispositivo para a medição de uma posição de um membro de acionamento, pode ser empregado o dispositivo para a medição de pelo menos uma propriedade de uma bobina de acordo com o terceiro aspecto da invenção descrito anteriormente.

[0024] Um veículo automotor de acordo com a invenção apresenta um elemento de acionamento que apresenta um membro de acionamento, bem como um dispositivo para a medição de uma posição do membro de acionamento do tipo de acordo com a invenção. O membro de acionamento do elemento de acionamento mergulha pelo menos parcialmente na bobina de medição do dispositivo para a medição de uma posição do membro de acionamento, e/ou se desloca pelo menos parcialmente sobre essa bobina, e em função da posição do membro de acionamento, pelo menos sob predeterminadas condições é providenciada uma reação de uma unidade do veículo automotor. O elemento de acionamento pode ser um pedal do freio ou do acelerador, ou um outro elemento de um veículo automotor, cuja posição, portanto, o trajeto e/ou ângulo pode ser alterado e deve ser determinado.

[0025] Além da aplicação de diferentes aspectos da presente invenção no veículo automotor reivindicado, a invenção também pode ser empregada em outras aplicações industriais como, por exemplo, na engenharia mecânica, por exemplo, em máquinas-ferramentas ou dispositivos de medição ou de teste.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0026] Os desenhos em anexo mostram de forma puramente esquemática:

[0027] na figura 1, o princípio da medição do trajeto em um pedal, como o que serve de base à presente invenção em alguns aspectos,

[0028] na figura 2 um diagrama de circuito de reposição, de acordo com o qual uma bobina de medição prevista é modulada através do princípio previsto de acordo com a figura 1,

[0029] na figura 3A, um diagrama de circuito básico, de uma indutância ligada em série com uma resistência e

[0030] na figura 3B, um diagrama de ponteiro adequado para isso com ponteiros para corrente e tensão,

[0031] na figura 4A, uma variação do circuito básico da figura 3A, com transformador de corrente e tensão,

[0032] na figura 4B, um diagrama de ponteiro adequado para isso,

[0033] na figura 5A, o princípio da exploração de valores de medição no intervalo de 90o,

[0034] na figura 5B, um diagrama de ponteiro adequado para isso,

[0035] na figura 6, um diagrama de circuito, o qual ilustra o princípio básico da geração de tensão empregada em uma forma de execução da invenção,

[0036] nas figuras 7A - 7C, as tensões medidas nos vários pontos mostrados na figura 6,

[0037] na figura 8, um diagrama de circuito básico de uma ligação, que com emprego do princípio esclarecido com auxílio da figura 6 serve para a realização do método para a determinação de pelo menos uma propriedade da bobina de medição,

[0038] na figura 9, um diagrama de ponteiro empregado para o esclarecimento da invenção,

[0039] na figura 10A, uma segunda forma de execução de uma ligação de acordo com a invenção, com um divisor de frequência,

[0040] na figura 10B, o circuito de avaliação pertencente a isso ilustrado em mais detalhes,

[0041] na figura 11A, uma terceira forma de execução de uma ligação de acordo com a invenção com um flipflop,

[0042] na figura 11B, o circuito de avaliação pertencente a isso no detalhe com pequena modificação,

[0043] na figura 12, um diagrama de circuito básico modificado para uma bobina de medição prevista de acordo com o princípio de acordo com a figura 2, e

[0044] na figura 13, uma modificação do princípio da medição de trajeto de acordo com a figura 1.

EXEMPLOS DE EXECUÇÃO

[0045] Outras vantagens, marcas e características da presente invenção se tornarão claras na descrição a seguir de exemplos de execução, sendo que, a invenção não está restrita a esses exemplos de execução.

[0046] A figura 1 mostra um membro de acionamento 2 em um pedal 3, o qual penetra em uma bobina 1, como a que é empregada, por exemplo, em um veículo automotor, e um dispositivo 10 para a leitura do sinal de trajeto da bobina 1.

[0047] Como ilustrado na figura 2, a bobina 1 pode ser modelada como ligação em paralelo em primeiro lugar de uma capacitância Cp e em segundo lugar, com uma ligação em série de uma resistência de corrente contínua Rdc, de uma resistência dependente da frequência Rs e de uma indutância Ls. A grandeza Ls é dependente de propriedades mecânicas, em particular, dependente do trajeto, portanto, dependente da posição do membro de acionamento 2 do pedal 3 e, por exemplo, também dependente da temperatura. Também a Rs é dependente do trajeto. Além disso, é dependente da mecânica e da conclusão da espira. A resistência de corrente contínua Rdc é dependente da temperatura da bobina 1 e da resistência de contato. A capacitância Cp das espiras da bobina 1 depende principalmente da umidade dominante na bobina.

[0048] A presente invenção descreve uma possibilidade, de como pode ser deduzido do princípio usual a capacitância Cp de manter constante, pelo fato de que a bobina 1 é selada à prova de água.

[0049] Como é conhecido, uma ligação em série formada de indutância Ls e resistência dependente da frequência Rs, como a que está representada no diagrama de circuito básico na figura 3A, na admissão com uma corrente alternada U pode ser representada através de um diagrama de ponteiro mostrado na figura 3B. A tensão resultante apresenta um ângulo (ângulo de fases Φ) e um valor. A impedância pode ser calculada a partir do angulo Φ e do valor.

[0050] No diagrama básico menos idealizado adicionalmente ainda há um transformador de corrente e tensão, no qual a tensão u_IU pode ser apanhada, veja a figura 4A e o correspondente diagrama de ponteiro na figura 4B. Também neste caso, o ângulo de fases Φ pode ser determinado, de agora em diante na relação de duas tensões u e u_IU juntas.

[0051] As representações de ponteiro, mostradas nas figuras 3B e 4B no caso de uma corrente alternada são recepções de momento, durante a operação o ponteiro gira com uma frequência de rotação constante wi (da frequência da corrente alternada), de tal modo que a parte real do ponteiro é legível em um determinado ângulo de fases, a parte imaginária, em um outro ângulo de fases, o qual está deslocado em torno de 90o. Isto se torna evidente com auxílio da figura 5A, onde no caso de um ângulo de zero (medido em comprimentos de arco, portanto, uma rotação completa é de 2π, 6,28...) a parte real é legível e, sendo que, a parte imaginária é legível em um ângulo de 90o (π/2) a figura 5B mostra o diagrama de ponteiro correspondente.

[0052] A invenção se baseia no reconhecimento que a partir de medições correspondentes de partes real e imaginária a impedância e o ângulo de fases são legíveis e a partir deles podem ser calculadas as grandezas Rdc, Rs e Ls.

[0053] A forma de execução parte da ideia de que uma exploração de valores de medição deve ocorrer com 0o, 90o, 180o e 270o. Para isso, a figura 6 mostra um diagrama básico do complexo de gerador de tensão correspondente.

[0054] Um gerador de tensão 12 gera uma tensão retangular 14 (figura 7A), que é conduzida através de um filtro passa-baixa 16, cuja saída 18 emite a tensão do gerador u_GEN (veja a curva 20 na figura 7A). Antes do filtro passa-baixa, em um detector Q0 é apanhada a tensão 22 (figura 7B) mostrada na figura 7B, sendo que, uma saída Q1 se segue a um divisor de frequência 24, onde a tensão 26 (figura 7C) pode ser apanhada. Por meio do emprego das grandezas Q0 e Q1 é possível realizar explorações no ângulo de 90o.

[0055] O diagrama completo é mostrado na figura 8. Em série com a bobina, a qual está conectada na saída 18 é ligado um transformador de corrente e tensão 28, o qual está formado, por exemplo, como resistência de medição simples R_FP. Ao transformador de corrente e tensão se segue uma passagem baixa ou passagem de banda 30. Um microprocessador 32 recebe as tensões de acordo com as figuras 7B e 7C em suas entradas Q0 ou Q1 e controla a alimentação de sinais para um transformador analógico - digital 34 (portanto, a exploração), ao qual, por sua vez, também é conduzida a tensão retangular 14 original. No microprocessador 32 existe uma unidade 36, que calcula os valores Rs e Ls, eventualmente também Rdc.

[0056] Como executado acima, a tensão deve ser explorada em distâncias de ângulo de 90o. Isto está ilustrado na figura 9 com auxílio dos valores de amostras ("sample") S1, S2, S3 e S4. Deve-se notar o fato de que, em virtude da tensão retangular, uma proporção de corrente contínua, que é diferente de zero está estampada para o sistema todo. A proporção de corrente contínua na tensão do gerador resulta em:

e de modo correspondente a proporção de corrente contínua na resistência do transformador de corrente e tensão R_FP resulta em:

[0057] As grandezas u_GEN_0o, u_GEN_90o, u_GEN_180o, u_GEN_270o são valores de amostras para a tensão do gerador, os quais são medidos nos ângulos com a fase 0o, 90o, 180o ou 270o. O correspondente vale para os valores u_FP_0o, u_FP_90o, u_FP_180o, u_FP_270o para a tensão no transformador de corrente e tensão.

[0058] Das duas grandezas logo a seguir pode derivar o valor Rdc, a resistência de corrente contínua que se encontra na bobina 1 de acordo com:

[0059] Com auxílio de 1 1 1 11 •• agora é possível calcular a proporção de corrente contínua a partir dos valores de amostras.

[0060] Uma impedância Z resulta em:

e de modo correspondente, a resistência dependente da frequência Rs resulta em:

e a indutância Ls em:

[0061] Por conseguinte, a grandeza Ls não é nada mais do que a parte imaginária da respectiva impedância, Ls = Im{Z}.

[0062] A seguir serão esclarecidas em mais detalhes duas formas de execução do circuito em detalhe.

[0063] A figura 10A mostra que uma tensão retangular gerada no exemplo em questão com uma frequência de120 kHz pelo gerador 12 percorre um divisor de frequência 38, logo em seguida essa tensão percorre uma passagem de banda 40 com offset de corrente contínua, e é conduzida à bobina 1. O sinal de entrada para a bobina (portanto, a saída da passagem de banda 40), percorre uma passagem baixa 42, o sinal de saída da bobina, uma outra passagem baixa 44 e as saídas das duas passagens baixas são multiplicadas entre si em um multiplexador 46, o resultado é conduzido a um transformador analógico - digital 48, onde em seguida ocorre uma avaliação. Como está representado na figura 10B em maior detalhe, de acordo com o transformador analógico - digital os ângulos 0o, 90o, 180o e 270o são lidos em uma unidade 50, logo em seguida percorrem um filtro 52 antes que ocorra o cálculo 54 de acordo com as fórmulas acima, e as grandezas Rdc, Rs e Ls são emitidas.

[0064] Na modificação da forma de execução de acordo com a figura 10A, de acordo com a figura 11A, a tensão retangular 14 gerada pelo gerador 12 com 120 kHz, no exemplo em questão percorre um flipflop 56, cuja saída é conduzida a uma passagem baixa 58, onde, por exemplo, é emitida uma frequência de 30 kHz. A saída da passagem baixa 58 e a saída da bobina 1 são multiplicadas em um multiplexador 60, e logo em seguida é conduzido a uma outra passagem baixa 62, e em um outro ramo é conduzido a uma passagem de banda 64, seguido pelos respectivos transformadores analógicos - digitais 66 ou 68. Essa avaliação está ilustrada no detalhe na figura 11B, sendo que, na figura 11B é mostrada a indicação "HW" e "SW", cujas unidades em forma de hardware "HW", portanto, existem módulos físicos, e cujas unidades estão preparadas por um software "SW", portanto em uma unidade de computador. O multiplexador 60 também pode ser preparado por duas unidades de multiplexador, a fim de reduzir tempos de medição. Ao invés de dois transformadores analógicos - digitais 66 e 68 também pode ser empregado um transformador analógico - digital individual com outro multiplexador ligado a montante.

[0065] Em uma pequena modificação da figura 11A na figura 11B está representada a passagem de banda para um instante posterior, veja a unidade 64' com a passagem baixa 62' no ramo paralelo. A unidade 70 determina, logo em seguida, as grandezas correspondentes no caso dos ângulos 0o, 90o, 180o e 270o, a unidade 72 calcula as grandezas Rdc, Rs e Ls.

[0066] O método descrito até aqui serve para o propósito de determinar as propriedades da bobina 1 existentes de acordo com o modelo representado na figura 2, portanto, as resistências Rdc, Rs e a indutância Ls. A indutância Ls ainda é dependente de Cp.

[0067] A fim de realizar a medição de rota de modo confiável, portanto, determinar de forma precisa a posição do membro de acionamento 2, calcula-se agora outras grandezas de acordo com o modelo de acordo com a figura 12. Neste caso, há uma indutância L0, que não é dependente de Cp, e a dependência de Cp recupera-se nas outras grandezas.

[0068] A impedância da bobina pode ser representada de acordo com a figura 12 como:

[0069] A ideia empregada na determinação da indutância teórica L0 consiste no fato de que a indutância é medida em diversas frequências wi e W2. Em wi a fórmula para a indutância é:

em W2 ela é:

[0070] Se agora em uma aproximação Rdc = Rs = 0, então recebe- se para a parte imaginária a impedância Z1 e a impedância Z2 as grandezas seguintes: ImiZJ = —

[0071] Isto pode resolvido para L0, e obtém-se a fórmula:

[0072] Nos exemplos acima é evidente que quando a primeira frequência de medição wi tem, por exemplo, 25 kHz, a segunda frequência de medição W2 que se refere ao terceiro eixo superior, portanto, 75 kHz, e que a exploração ocorre em 100 kHz. Uma terceira frequência de medição teoricamente poderia ter o quíntuplo da primeira frequência de medição, portanto, 125 kHz. Também no caso dessa última surge através de exploração com 100 kHz uma frequência de 25 kHz, os valores explorados precisam sem dúvida, então ser empregado em sequência apropriada.

[0073] Pode-se agora, com a grandeza L0 determinada, que somente ainda poderia ser dependente da temperatura, derivar de modo inequívoco a posição do membro de acionamento 2, eventualmente com auxílio de Rdc a dependência da temperatura adicionalmente também ainda pode ser compensada. Dessa forma é possível empregar a bobina 1 não selada, portanto, sem que ela precisasse ser protegida contra umidade.

[0074] As medições descritas acima das grandezas Rdc, Rs e Ls e como resultado a grandeza L0 podem ser realizadas em um veículo automotor, por exemplo, no ritmo de cinco minutos, ritmo de quatro de hora ou em outros ritmos com uma duração entre 1 segundo e 24h, de preferência, com uma duração entre 1 segundo e 1 h. Durante o acionamento de um pedal 3 correspondente, então o valor respectivamente atual para a capacitância Cp, que é dependente de uma umidade que entra eventualmente na bobina 1, é levado em consideração de modo confiável.

[0075] Em modificação em relação à figura 1, um membro de acionamento 2' em um pedal 3 também pode envolver uma bobina 1', sendo que, através do acionamento do pedal 3 a extensão é variada, em que medida o membro de acionamento 2' envolve a bobina 1'. Portanto, o membro de acionamento 2' é deslocado sobre a bobina 1'.

[0076] Em outra modificação, em uma forma de execução não mostrada também seria possível uma combinação dos princípios de acordo com a figura 1 e a figura 13, isto é, um membro de acionamento pode penetrar com uma seção interior a bobina, e com uma seção exterior envolver a bobina, e se deslocar sobre essa.

[0077] O membro de acionamento 2 ou 2', ao invés de ser disposto em um pedal 3, também pode ser disposto em um manuseio ou em uma outra unidade deslocada mecanicamente como elemento de acionamento.

[0078] Embora a presente invenção tenha sido descrita de forma detalhada com auxílio dos exemplos de execução, a invenção não está restrita a esses exemplos de execução, mas pelo contrário, são possíveis desvios na forma em que características individuais foram abolidas ou combinações de outro tipo de características puderam ser realizadas, contanto que o âmbito de proteção das reivindicações anexadas não seja abandonado. A presente divulgação inclui todas as combinações das características individuais imaginadas.

[0079] Em particular, pode ocorrer uma exploração de valores de medição com 360o/n com n igual a um número natural e n > 4. As equações acima podem então ser substituídas pelas equações correspondentes que se ajustam a n.

Claims

1. Método para a medição de pelo menos uma propriedade de uma bobina, de preferência uma bobina de medição empregada durante medições de outras variáveis, sendo que a bobina é modelada, e um transformador de corrente-tensão (R_FP) é ligado em série, e em que a) uma tensão de corrente alternada que apresenta uma primeira frequência e que apresenta um componente de tensão de corrente contínua diferente de zero é aplicada à bobina e a tensão no transformador de corrente e tensão (R_FP) é detectada em uma segunda frequência que é um múltiplo da primeira frequência, em que o múltiplo, como n-vezes, onde n é um número natural, é pelo menos quatro, e a impedância na primeira frequência é derivada de pelo menos n valores medidos detectados dessa forma na sequência, caracterizado pelo fato de que b) uma tensão de corrente alternada que apresenta uma terceira frequência diferente da primeira frequência e que apresenta uma proporção de corrente contínua diferente de zero é aplicada à bobina e a tensão no transformador de corrente e tensão é detectada na segunda frequência ou em uma quarta frequência que é um múltiplo da primeira frequência, sendo que o múltiplo, como m-vezes com um número natural, é pelo menos quatro, e a impedância na terceira frequência é derivada de pelo menos m valores medidos detectados dessa forma em sequência, a bobina é modelada como um circuito em paralelo em primeiro lugar compreendendo uma capacitância (Cp) com, em segundo lugar, um circuito em série contendo uma resistência de tensão de corrente contínua (Rdc), uma resistência dependente da frequência (Rs) e uma indutância (Ls), e em que o valor para a resistência de tensão de corrente contínua (Rdc), a resistência dependente da frequência (Rs) e/ou a indutância (Ls) é derivada dos valores medidos.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a tensão de corrente alternada nas etapas a) e b) é respectivamente uma tensão senoidal, sendo que as tensões se diferenciam uma da outra em termos de suas frequências.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que na etapa b), a terceira frequência é o triplo da primeira frequência na etapa a).

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a mesma tensão de onda retangular é respectivamente gerada nas etapas a) e b) e é conduzida através de diferentes filtros nas etapas a) e b).

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a tensão no transformador de corrente e tensão (R_FP) é detectada em fase com a tensão de corrente alternada aplicada e, de preferência, em uma fase de 0°, 90°, 180° e 270°.

6. Método para a medição de uma posição de um membro de acionamento configurado pelo emprego do método conforme definido em qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o membro de acionamento mergulha em uma bobina de medição em pelo menos uma posição mensurável, e em que a posição do membro de acionamento é derivada de uma indutância da bobina de medição, caracterizado pelo fato de que a parte imaginária da impedância (Z1, Z2) da bobina de medição é determinada em pelo menos duas frequências diferentes (wi, W2) e uma indutância ideal (L0) independente de uma capacitância (Cp) da bobina de medição é determinada e a posição é derivada usando esta indutância ideal (L0).

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que Im{Z1} é a parte imaginária da impedância Z1 medida em uma primeira frequência wi e Im{Z2} é a parte imaginária da impedância Z2 medida em uma segunda frequência W2 e a indutância ideal (L0) resulta como:

8. Método, de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a indutância ideal (L0) é dependente da temperatura e a temperatura é medida e o valor medido para a temperatura é empregado na determinação da posição.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que o método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5 é usado e o valor para a resistência de tensão de corrente contínua (Rdc) e o valor para a resistência dependente da frequência (Rs) também são empregados na determinação da posição.

10. Dispositivo para a medição de pelo menos uma propriedade de uma bobina, em particular empregando um método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 5, que compreende um transformador de corrente e tensão, de preferência uma resistência de medição (R_FP) que é configurada para ser ligada em série com uma bobina, que apresenta uma gerador para uma tensão de corrente alternada de entrada que tem um componente de tensão de corrente contínua, que apresenta um circuito de amostragem para o sinal de saída do transformador de corrente e tensão, e o circuito de amostragem realiza amostragem em fase com a tensão de corrente alternada de entrada com um múltiplo da frequência da tensão de corrente alternada de entrada, sendo que o múltiplo é pelo menos quatro, e apresenta uma dispositivo de avaliação que é alimentado com os valores medidos amostrados pelo circuito de amostragem, caracterizado pelo fato de que o dispositivo compreende um transformador de frequência e o dispositivo de avaliação calcula, mediante modelagem da bobina como um circuito em paralelo que, em primeiro lugar, compreende uma capacitância (Cp) com, em segundo lugar, um circuito em série que compreende uma resistência de tensão de corrente contínua (Rdc), uma resistência dependente da frequência (Rs) e uma indutância (Ls), o valor para a resistência de corrente contínua (Rdc), para a resistência dependente da frequência (Rs) e/ou para a indutância (Ls).

11. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o transformador de frequência é um divisor de frequência que pode ser ligado opcionalmente.

12. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que o circuito de amostragem contém respectivamente um filtro passa-baixa a jusante da saída do transformador de frequência e a jusante da saída do transformador de tensão e corrente, e as saídas de ambos os filtros passa-baixa são conduzidas a um multiplexador, cuja saída é conduzida a um transformador analógico/digital, cuja saída, por sua vez, é conduzida a um microprocessador como um dispositivo de avaliação.

13. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de que o circuito de amostragem conduz juntos o sinal de saída do transformador de frequência e do transformador de corrente e tensão a um multiplexador, cujo sinal de saída, em primeiro lugar, passa por um filtro passa-baixa, cuja saída é conduzida a um primeiro transformador analógico/digital, cuja saída, por sua vez, é conduzida a um microprocessador como um dispositivo de avaliação, sendo que, o sinal de saída do multiplexador é conduzido, em segundo lugar, a um filtro passa-banda, cujo sinal de saída é conduzido ao primeiro ou a um segundo transformador analógico/digital, cujo sinal de saída, por sua vez, é conduzido ao microprocessador.

14. Dispositivo para a medição de uma posição de um membro de acionamento (2, 2') caracterizado pelo fato de utilizar um método conforme definido em qualquer uma das reivindicações 6 a 9, em que o dispositivo apresenta uma bobina de medição (1, 1'), na qual o membro de acionamento (2, 2') mergulha parcialmente em pelo menos uma posição a ser medida e/ou através da qual o membro de acionamento (2, 2') se desloca em pelo menos uma posição a ser medida, e com um dispositivo para a medição da impedância da bobina de medição (1, 1'), ou pelo menos da parte imaginária da impedância da bobina de medição (Im{Zi}, Im{Z2}) em duas frequências diferentes (wi, W2) para a determinação de uma indutância ideal (L0) da bobina, sendo que essa indutância ideal (L0) é independente da capacitância (Cp) da bobina de medição (1, 1') e da qual a posição do membro de acionamento (2, 2') pode ser derivada, e com um dispositivo para a determinação da posição do membro de acionamento (2, 2') a partir da indutância ideal (L0).

15. Dispositivo, de acordo com a reivindicação 14, caracterizado por um dispositivo conforme definido em qualquer uma das reivindicações 10 a 13 como um dispositivo para a medição da impedância da bobina de medição (1, 1').

16. Veículo automotor com um elemento de acionamento que apresenta um membro de acionamento (2, 2'), e com um dispositivo para a medição de uma posição do membro de acionamento (2, 2') conforme definido na reivindicação 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que, para a medição de uma posição do membro de acionamento (2, 2'), o membro de acionamento (2, 2') do elemento de acionamento mergulha pelo menos parcialmente na bobina de medição (1, 1') do dispositivo, e/ou pelo menos seções se deslocam sobre a bobina de medição (1, 1') do dispositivo, e uma reação de uma unidade do veículo automotor é provocada com base na posição do membro de acionamento (2, 2'), pelo menos sob predeterminadas condições.

17. Veículo automotor, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o elemento de acionamento é um pedal do freio (3), um pedal de aceleração, um pedal de embreagem ou um elemento de acionamento manual.