CN101809414A - 用于装置，尤其用于转速记录仪的脉冲发生器和驱动脉冲发生器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于转速记录仪的常规的脉冲发生器，该脉冲发生器具有包括至少一个传感器的传感器头，该传感器检测机械旋转并产生与之相对应的传感器信号。为了防止对脉冲发生器进行手动篡改或者使手动篡改变得非常困难，提出了一种脉冲发生器，其中传感器头(11)具有多个在空间上彼此间隔地布置的传感器(11)，这些传感器产生多个与检测到的旋转相对应的传感器信号(S1，S2，S3)，其中，分析评估单元(20)将多个产生的传感器信号(S1，S2，S3)彼此进行比较，和/或将该传感器信号与存储的信号模型(SM)进行比较。

Description

用于装置，尤其用于转速记录仪的脉冲发生器和驱动脉冲发生器的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的脉冲发生器，用于一种装置，尤其用于转速记录仪或者行驶记录仪。
此外，本发明还涉及一种配有这样的脉冲发生器的装置以及一种用于驱动这样的脉冲发生器的方法。
背景技术
在汽车领域中，制造出了转速记录仪或者行驶记录仪，其在机动车中使用，从而记录行驶速度或者往返里程以及其它的数据，如行驶-和停驶时间。为了尤其是记录行驶速度或者往返里程而应用了脉冲发生器，其安装在机动车中并且优选地布置在变速箱输出端上，从而检测发生器轮或者脉冲轮的、例如转速表小齿轮或者类似部件的机械旋转。已知的脉冲发生器具有传感器头，其包括至少一个传感器，该传感器检测机械旋转并产生与之相对应的传感器信号。传感器信号通常以脉冲的形式通过电子-光学的或者电子-磁性的元件产生。通常应用所谓的霍尔传感器，其测定具有铁磁的齿的发生器轮或者脉冲轮的旋转，该发生器轮或者脉冲轮与转速记录仪连接，并且霍尔传感器将这种旋转转换成相应的电子脉冲。在此，产生的脉冲数与往返里程成比例。由每单位时间的脉冲数可以直接测出当前的行驶速度。
一般来说，脉冲发生器也用于检测机动车中的运行数据。
尤其是在载重汽车的运行数据记录的领域中，基于记录的证物特征，对转速记录仪和/或脉冲发生器的手动篡改是一定要避免的。这里指出，用于转速记录仪的脉冲发生器尤其是在应用霍尔传感器时可能会由于在外部对传感器头施加影响而导致胡乱的手动篡改。为此而构造了与变速箱铅封在一起的脉冲发生器并且通过可控制的电线圈来加载交变磁场。这导致霍尔传感器的故障(Irritation)并进而导致错误地输出传感器信号。另一种类型的手动篡改是在霍尔传感器本身上的用于产生脉冲的必要的磁场的叠加。为此，永磁磁场被加载有强烈的干扰场，从而使霍尔传感器不工作，这又导致不能正确地检测机械的旋转。
以类似的方式和方法也可对配备有光学传感器的脉冲发生器进行胡乱的手动篡改。
为了抵制这些类型的手动篡改，例如在WO 2006/027297A1中提出了一种用于识别在发生脉冲的传感器上进行手动篡改的方法。为此，传感器向记录单元发送测量的实时脉冲以及根据第一请求命令发送第一数据信号，该信号包括关于在此期间的实时脉冲的信息，其中数据信号分析评估模块基于数据信号相对于数据信号脉冲来测定脉冲的数量，其中根据第二请求命令向数据信号分析评估模块发送实时脉冲数，该实时脉冲数相应于实时脉冲的总和，并且其中，第一请求命令和第二请求命令以一定的时间间隔彼此错开，并且实现了实时脉冲数与数据信号脉冲数的比较。因此，在那里提出的方法将当前的请求的实时脉冲数与之前的请求的实时脉冲数的区别与脉冲数进行比较，通过由循环传输的数据信号进行数据信号分析评估在相同的时间间隔中来测定该脉冲。该方法也就需要在数据信号处理和分析评估单元与传感器之间的双向通信。但是，其可以非常良好地应用在已经公开的脉冲发生器上，从而尤其使对发出脉冲的传感器的、与行驶里程或者行驶速度相关的信号向记录单元的传输的手动篡改变得更加困难。
发明内容
在此提出的本发明的目的是，在脉冲发生器本身的传感器头上采取一种措施，从而在最大程度上使开头所述类型的手动篡改变得更加困难。
为了实现该目的，本发明提出了一种具有根据权利要求1所述特征的脉冲发生器。
此外，还提出了一种用于在机动车中进行运行数据的采集的、具有这种脉冲发生器的装置，尤其是转速记录仪或者行驶记录仪，以及一种运行该脉冲发生器的方法。
在此提出的脉冲发生器的特征尤其在于，传感器头尤其具有多个彼此在空间上间隔开或者在空间上远离地布置的传感器，这些传感器产生多个与检测到的旋转相对应的传感器信号，其中，分析评估单元将多个产生的传感器信号彼此进行比较和/或与存储的信号模型进行比较。因此，在根据本发明的方法中，由多个在传感器头上彼此空间上间隔开地布置的传感器产生的传感器信号被检测并将这些传感器信号彼此进行比较和/或与存储的信号模型进行比较。
本发明基于这样的认识，即脉冲发生器配备有多个在传感器头中彼此在空间上分开地设置的单个传感器，并且单个传感器的信号通过与相对或者绝对基准的比较而在可信性方面进行检验。比较操作涉及到多个传感器信号彼此之间(作为相对基准)的比较和/或与之前测定的信号模型(作为绝对基准)的比较。因此能够可靠地确定出，是否由传感器头输出的传感器信号是可信的或者已经由于手动篡改而被伪造过。
当例如识别出，即产生的传感器信号与在安装脉冲发生器期间或者之后读入的信号模型一致，那么传感器信号被视为有效的。否则，例如通过当今在数字转速记录仪中使用的加密的数据传输装置向转速记录仪发送一个错误报告，由此则可以指示出手动篡改。
在根据本发明的脉冲发生器中使用的传感器头具有至少两个、优选三个或者多个单一的传感器。这些传感器优选地以ASIC(专用集成电路)的方式集成并且直接与智能的信号处理-或分析评估单元一同集成在芯片上。
为检测脉冲而必需的磁场优选地通过所谓的反偏压磁体产生，也就是说通过固定在芯片后面的磁体产生。该磁体为处于芯片上的传感器提供磁偏移(magnetischen Offset)。然后，在铁磁的发生器轮或者脉冲轮或者齿轮经过吸引时，该偏移由探测器信号叠加，该信号由于各个传感器的整体布局而具有确定的形状和相位。也就产生了一个由多个传感器信号构成的唯一的信号模型。
在尝试通过外部磁场对脉冲发生器进行手动篡改时，产生的传感器信号、尤其是其振幅变化量以及其相位被强烈扭曲，即该传感器信号不再与之前读入的信号模型一致。因此可以快速而可靠地识别出手动篡改并可以指示出该手动篡改。
本发明也可以个别地或者混合地与组件或者芯片以薄膜技术或者厚膜技术安装在当今机动车技术中通常使用的基板上。
具有根据本发明的脉冲发生器的装置甚至可以可靠地识别出通过利用人工产生的磁场来激励传感器头的手动篡改。各个传感器在空间上隔开的布置方式确保，将通过脉冲轮或者-齿经过吸引而改变的磁场与被激励的磁场可靠地分隔开。因此，在很大程度上增大了要尝试手动篡改的难度，这是因为几乎不可能产生具有相应的变化的三维磁场，尤其是因为该磁场还必须在时间上与实际检测到的磁场相关。各自的机动车条件也加大了这种难度。因此通过本发明系统地排除了手动篡改的尝试。
通常的脉冲发生器并不能提供这种安全性，这是因为通常的脉冲发生器仅仅具有一个传感器。因此，尤其是在霍尔传感器的情况下需注意，即该传感器或者具有确定的开关阈值或者在传感器开始运行时存储该开关阈值，从而使叠加的静态的外来场或者说干扰场不再可能被削弱。因此，利用适当地控制的磁场进行的手动篡改原则上不能被传统的脉冲发生器或者说脉冲发生系统轻易地识别。该问题也通过根据本发明的解决方案以有利的方式克服。
附图说明
现在，根据实施例进一步描述本发明和由此获得的优点，其中参考了附图，图中示出：
图1以正视图和侧视图示出了根据本发明的脉冲发生器的传感器头的结构；
图2以时间顺序示出了传感器头相对于铁磁齿的变化的指向以及由此产生的传感器信号的时间顺序；
图3示出了在相对于具有齿的脉冲轮的定位中的、根据本发明的脉冲发生器，其具有传感器头和分析评估单元；
图4示出了产生的传感器信号的时间上的信号曲线以及由此得出的信号模型。
具体实施方式
图1以正视图和侧视图示出传感器头10的原理性结构，其应用在根据本发明的脉冲发生器中。传感器头10例如具有三个在空间上彼此间隔开布置的传感器11，这些传感器优选地安置在基板12上。永磁体13处于基板12的背侧或者附近，该永磁体被设计成所谓的反偏压磁体，并且该永磁体产生磁场，该磁场垂直穿过设计成霍尔传感器的传感器11。因此，每个霍尔传感器11中产生磁偏移，在铁磁的脉冲轮或者齿轮经过吸引时，该偏移被有效叠加于信号。由于霍尔效应，每个传感器11产生一个本身的传感器信号。
根据图2进一步解释信号的产生，该图以三个瞬间记录a)，b)，和c)再现了状态，从而阐明了传感器头10的相对于各个经过吸引的脉冲轮-齿Z的时间上变化的指向。
由于霍尔效应，在每个传感器11中都产生一个与经过吸引的齿Z的速度成比例的电压脉冲。在第一种示出的状态a)中，传感器头10这样地指向，即在两个或者三个传感器中，也就是说在S1和S2中同时产生一个脉冲，并且迟些时候在第三传感器S3中产生一个脉冲。这些传感器信号也已以适当的时间顺序，即“S1和S2然后是S3”来产生，这意味着，传感器信号S1和S2同时产生并且然后才产生传感器信号S3。传感器头10的空间指向也再现了相应的信号模型“S1||S2→S3”。
在第二种状态b)中，传感器头10以轻微的旋转过的指向设置，从而分别相对于另外的时间点产生传感器信号，也就是说，以时间顺序S2，然后是S1，最后是S3来产生。由此得到的信号模型也由三个彼此相位偏移的传感器信号构成并且示出如下：“S2→S1→S3”。
在图2中，第三种布置c)产生另一种顺序，即：首先是S2，然后是S3，最后是S1。在此也产生一信号模型，即：“S2→S3→S1”。
通过传感器头10的各自的指向分别获得确定的信号模型。该信号模型至少通过不同的相位偏移或者时间偏移来区分。该图像也还可以在振幅变化量上来区分，从而使各自的信号模型不仅通过相位也通过传感器信号S1，S2，和S3的振幅而被施加影响。分别产生的信号模型(例如可见图4中示出的模型)可以在安装脉冲发生器时存储，从而在迟些时候与在行驶运行中检测到的传感器信号进行比较。
在图3中示出了脉冲发生器IG的布置，其包括这样的传感器头10以及与之连接的分析评估单元20，其中该传感器头10指向发生器轮或者脉冲轮R的铁磁的齿Z。在脉冲轮R旋转时，在传感器头10中产生三个不同的传感器信号S1，S2和S3并在分析评估单元20中进行比较。
如图4所示，产生了通过传感器信号S1，S2和S3而被施加影响的唯一的信号模型SM。在该实例中，传感器信号以顺序S2，然后是S1和最后是S3来产生。在传感器信号S2和S1之间的相对的相位偏移T在此具有确定的值，例如95°。在传感器信号S2和S3之间的相位偏移T′更大并且例如为240°。
同样，产生的传感器信号以其各自的振幅变化量或者以其信号振幅A进行区分：传感器信号S2例如具有最大的振幅，相反，传感器信号S3具有最小的振幅。在传感器信号S2和传感器信号S1之间的振幅变化量A小于在传感器信号S2和传感器信号S3之间的振幅变化量A′。通过该特性也对唯一的信号模型SM施加影响。在图4中示出的信号模型SM例如可以通过在图2b中给出的布置来产生。
也就总是提供有多个传感器信号，这些传感器信号可以彼此直接进行比较或者也可以成组地与之前存储的信号模型进行比较，从而对传感器信号的可信性进行影响。
例如，在图4中示出的信号模型SM存储在分析评估单元20中，并且为了晚些时候的比较而被提取出来。如果晚些时候在行驶运行时产生传感器信号S1至S3，那么可以在无干扰或者无手动篡改的运行的情况下由此出发，即检测到的传感器信号与存储的信号模型SM相对应。如果分析评估单元20确定出一个确定的偏差，并且该偏差尤其处于预设的公差之外，那么就向转速记录仪发出一报警信号，该信号指示出手动篡改。
因此，通过本发明可以确保，每种手动篡改尝试被迅速和可靠地识别出来。甚至在仅仅两个产生的传感器信号分别进行比较时也可足够用于确定是否有手动篡改存在。
在此根据图2b和图4示出的、传感器信号的时间上的顺序中预料到，在无干扰的运行中，传感器信号以顺序“S2S1→S3”产生。如果现在在分析评估单元20中确定，即例如传感器信号S3在传感器信号S1之前出现，那么也许这就是手动篡改的征兆。然后，这也许被自动的检测和指示出来。
本发明的实施例尤其涉及一种脉冲发生器，其配备有霍尔传感器。但是，脉冲发生器也可以以相同的方式设计具有其它的传感器，例如磁阻传感器、尤其是所谓的GMR(巨磁阻)传感器或者也可以是光电传感器。本发明优选地应用在转速记录仪或者行驶记录仪中，但是也可以应用在其他类型的、尤其是用于在机动车中采集运行数据的电子测量系统中。

Claims (11)

1.一种脉冲发生器(IG)，用于在机动车中采集运行数据的装置，尤其用于转速记录仪或者行驶记录仪，所述脉冲发生器具有传感器头(10)，所述传感器头具有至少一个传感器(11)，所述传感器检测机械旋转并且产生与旋转相对应的传感器信号(S1)，其特征在于，所述传感器头(10)具有多个在空间上彼此间隔地布置的传感器(11)，所述传感器产生多个与检测到的旋转相对应的传感器信号(S1，S2，S3)，其中，分析评估单元(20)将多个产生的所述传感器信号(S1，S2，S3)彼此进行比较，和/或将所述传感器信号与存储的信号模型(SM)进行比较。
2.根据权利要求1所述的脉冲发生器(IG)，其特征在于，所述传感器设计成磁阻传感器、尤其是GMR传感器或者设计成霍尔传感器(S1，S2，S3)，所述传感器布置在永磁体(13)的附近并且检测脉冲轮(R)的旋转，所述脉冲轮具有由铁磁材料制成的突出的区域，尤其是齿(Z)。
3.根据权利要求2所述的脉冲发生器(IG)，其特征在于，所述霍尔传感器(S1，S2，S3)和所述分析评估单元(20)集成在芯片中，尤其是ASIC，其中所述永磁体固定在所述芯片的后面，尤其是以反偏压磁体的形式固定。
4.根据权利要求3所述的脉冲发生器(IG)，其特征在于，所述芯片以薄膜技术或者厚膜技术安装在基板(12)上。
5.根据前述权利要求中任一项所述的脉冲发生器(IG)，其特征在于，所述传感器(S1，S2，S3)彼此以不同的间距布置，尤其是布置在所述基板(12)上。
6.根据前述权利要求中任一项所述的脉冲发生器(IG)，其特征在于，所述分析评估单元(20)根据可预设的信号特征，尤其是振幅变化量(A，A′)、时间偏移或者相位偏移(T，T′)和/或信号波形来将所述传感器信号(S1，S2，S3)彼此进行比较。
7.根据前述权利要求中任一项所述的脉冲发生器(IG)，其特征在于，所述分析评估单元(20)在可预设的时间间隔中来检测至少一个所述传感器信号(S1，S2，S3)并且存储作为用于与之后检测到的传感器信号进行比较的信号模型(SM)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的脉冲发生器(IG)，其特征在于，所述分析评估单元(20)在通过比较而确定出的、尤其是超过公差值的所述传感器信号(S1，S2，S3)的彼此之间的偏差和/或与所述信号模型(SM)的偏差的情况下指示出对所述脉冲发生器(IG)的手动篡改。
9.根据前述权利要求中任一项所述的脉冲发生器(IG)，其特征在于，至少两个、优选是三个或者多个单一的所述传感器(11)以ASIC的形式集成并且直接与所述分析评估单元(20)集成到芯片上。
10.一种用于在机动车中采集运行数据的装置，尤其是转速记录仪或者行驶记录仪，具有带有传感器头(10)的脉冲发生器(IG)，所述传感器头具有至少一个传感器(11)，所述传感器检测机械旋转并且产生与旋转相对应的传感器信号(S1)，其特征在于，所述传感器头(11)具有多个在空间上彼此间隔地布置的传感器(11)，所述传感器产生多个与检测到的旋转相对应的传感器信号(S1，S2，S3)，其中，分析评估单元(20)将多个产生的所述传感器信号(S1，S2，S3)彼此进行比较，和/或将所述传感器信号与存储的信号模型(SM)进行比较。
11.一种用于驱动脉冲发生器(IG)的方法，所述脉冲发生器具有传感器头(10)，所述传感器头具有至少一个传感器(11)，所述传感器检测机械旋转并且产生与旋转相对应的传感器信号(S1)，其特征在于，由多个在所述传感器头(10)上在空间上彼此间隔地布置的传感器(11)检测多个与检测到的旋转相对应的传感器信号(S1，S2，S3)，以及将多个产生的所述传感器信号(S1，S2，S3)彼此进行比较，和/或将所述传感器信号与存储的信号模型(SM)进行比较。
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