CN107532530A - 用于处理由旋转目标的旋转传感器所产生的信号的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提出了一种由针对旋转目标的旋转的电压电平型传感器所产生的初级信号的处理方法。初级信号包括脉冲，对于给定的目标转速，所述脉冲在目标在所确定的第一旋转方向上旋转时具有第一正电压电平，或者在目标在与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转时具有与所述第一电压电平不同的第二正电压电平。通过将初级信号与所确定的第一电压阈值（TH1）相比较而生成第一二级信号（COMP1），第一电压阈值（TH1）在第一电压电平与第二电压电平之间。通过将初级信号与所确定的第二电压阈值（TH2）相比较而生成第二二级信号（COMP2），第二电压阈值（TH2）在第二电压电平与零电压之间。相对于第一二级信号在第二二级信号中有意引入所确定的延迟（τ）。然后将第二二级信号的活动沿与第二二级信号的所述活动沿之前的第一二级信号的最后一个活动沿之间的持续时间与所确定的时间阈值相比较，以便据此推断目标的旋转方向。

Description

用于处理由旋转目标的旋转传感器所产生的信号的方法和 装置

技术领域

本发明总体上涉及内燃发动机同步技术，并且更特别地涉及对这种发动机的曲轴的角位置传感器的信号的处理。

本发明更尤其涉及一种处理由旋转目标的旋转传感器所产生的信号以根据该信号推断目标的旋转方向的方法和装置。

本发明尤其在汽车领域中得到应用。本发明可以例如在如喷射和/或点火控制器的发动机控制计算机中实施。

背景技术

为了使得能够实现内燃发动机的喷射和/或点火的同步，发动机曲轴可以配有旋转目标，该旋转目标与跟传感器的信号处理（exploitation）电子器件相关联的固定传感器协作。该电子器件可以包括硬件元件和/或软件元件。该电子器件被适配并配置成基于传感器的信号精确地确定曲轴的角位置，并且因此确定发动机活塞的位置。

旋转目标例如是与曲轴旋转接合的齿轮。这种目标包括大量的齿，在不考虑使得能够在目标上限定角参考区域的一两个缺少的齿的情况下一般是三十六或六十个齿。

更具体而言，由处理电子器件通过算入（compter）传感器从目标最后一次通过传感器前面的角参考区域以来“看到的”目标的齿数来确定发动机的角位置。从电气的角度来看，目标的齿的侧面通过传感器前面，这被翻译成传感器信号的沿，也即，根据传感器的布置和技术而是上升沿或下降沿。这些沿中的每一个对应于处理电子器件所记录的曲轴的角位置的增量。这个角增量例如对于36个齿的目标等于10度，或者对于60个齿的目标等于6度。

为了在停止之后高效地重新起动发动机，重要的是要精确地知道发动机的停止位置。这里涉及到的效率尤其是在喷射和点火的同步速度方面评估的，这决定了燃料消耗量和CO₂排量。同样，该效率在发动机的重新起动的灵活性方面评估的，也就是说，使用者可感知到的振动和噪音的低水平。这些效率标准对于配有英语称作“停止与起动（stop and start）”功能的车辆而言尤其重要，这种功能是用于减少市区内行车地段的燃料消耗量，同时使得能够实现发动机的立即并且安静的重新起动。

不过，虽然理论上说车辆发动机始终是在同一个方向上旋转，但是有可能发生的是，在发动机停止时曲轴围绕对应于发动机停止位置的平衡位置轻微振荡。这是因为一方面的发动机惯性与另一方面的发动机制动的相反的现象导致的。现在，从传感器的视角看到的是目标的齿在与正常方向相反的方向上通过传感器前面，与在正常方向上通过的情况是一样的。只不过是齿的相反侧面使得传感器做出响应。这表明，如果未采取任何措施检测旋转方向，则齿在与正常方向相反的方向上通过传感器前面会引起再次算入角增量，而实际上应当引起扣除所述增量。角误差于是等于角增量的值的两倍，也就是说，在前述示例中分别等于20度或12度。

为了精确地知道发动机的停止位置，使用双向传感器。这种传感器不但使得能够检测目标的齿的侧面在传感器前面的通过，而且还能确定所述目标的旋转方向。传感器的信号处理电子器件中集成的策略于是使得能够虑及关于目标的旋转方向的信息，并且因而精确地知道发动机在其停止时的位置。

例如文献JP 2005 233622中的已知类型的双向传感器提供方波信号，其呈现与低电平区段交替的高电平区段。高电平区段的持续时间例如取决于目标的旋转方向。这种传感器称为“电压脉冲传感器”。实际上，传感器的信号处理电子器件可以针对传感器的信号的每个新的沿确定对应的齿侧面在传感器前面的通过方向，并且因此算入或扣除对应的角增量。

但是，还有一些双向传感器是根据另一种原理工作。采用这另一种类型的传感器，通过使得对应于例如传感器信号的高电平和/或低电平的电压变化来在信号中提供目标的旋转方向。前述文献JP 2005 233622中同样参照所述文献中的图6描述了这种传感器，称为“电压电平传感器”。如该图中所示，所考虑的传感器信号包括三个不同的电压电平，这尤其取决于所追踪的目标的旋转方向。

当然，传感器的信号处理电子器件被适配成上述两种传感器中所使用的传感器的类型，而不同传感器类型之间不可互换。

因此，对于针对给定应用部署了对应于上述两种类型的传感器之一的处理电子器件的设备商来说，要使用另一种类型的传感器就必须开发新的电子器件。不过，开发和验证这样的电子器件会花费时间而且成本很高。具体而言，考虑到用一种类型的传感器取代另一种类型的传感器时需要修改的软件元件可能导致重新鉴定在专用于所涉及到的应用的计算机中的更大的软件套件的必要性。

发明内容

本发明的目的是消除或至少减轻前述现有技术的缺点中的全部或一些。具体而言，本发明使得能够在使用电压电平传感器的情况下再利用电压脉冲传感器信号的处理电子器件的软件元件。

为此目的，本发明的第一方面提出一种处理由针对旋转目标的旋转的电压电平型传感器所产生的初级信号的方法，所述初级信号包括脉冲，这些脉冲对于目标的给定转速，在目标在所确定的第一旋转方向上旋转时具有第一正电压电平，或在目标在与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转时具有与所述第一电压电平不同的第二正电压电平。该方法包括：

• 通过将初级信号与所确定的第一电压阈值相比较而生成第一二级信号，该所确定的第一电压阈值在第一电压电平与第二电压电平之间；

• 通过将初级信号与所确定的第二电压阈值相比较而生成第二二级信号，该所确定的第二电压阈值在第二电压电平与零电压之间；

• 相对于第一二级信号在第二二级信号中有意引入所确定的延迟；以及

• 将第二二级信号的活动沿（front actif）与第二二级信号的所述活动沿之前的第一二级信号的最后一个活动沿之间的持续时间与所确定的时间阈值相比较，以便据此推断目标的旋转方向。

在一个实施方案中，该方法还可以包括基于第二二级信号生成翻译目标的转速的角时钟。实际上，这个二级信号带有基本上对应于初级信号的所有沿（也就是说，被旋转传感器检测到的目标的齿的所有沿）的信息。

相对于第一二级信号在第二二级信号中有意引入延迟确保了无论信号的可能波动（英语为“jitter（抖动）”）如何，第二二级信号的沿始终都发生在第一二级信号的针对从第一正电压电平延伸到零电压的初级信号的沿的对应沿之后。

在该方法的一些实施方案中，比较步骤中使用的时间阈值可以基本上等于相对于第一二级信号在第二二级信号中引入的延迟的持续时间。

在比较步骤的一些实施方案中：

• 如果第二二级信号的活动沿与第二二级信号的所述活动沿之前的第一二级信号的最后一个活动沿之间的持续时间基本上等于时间阈值，则确定目标在正常的旋转方向上旋转；而

• 如果相反，第二二级信号的活动沿与第二二级信号的所述活动沿之前的第一二级信号的最后一个活动沿之间的持续时间大于时间阈值，则确定目标在与正常旋转方向相反的旋转方向上旋转。

举例而言，在比较步骤中，可以生成对于目标的旋转方向的检测信号，该检测信号在确定目标在正常旋转方向上旋转时具有第一逻辑电平，并且在确定目标在与正常旋转方向相反的旋转方向上旋转时具有与所述第一逻辑电平不同的第二逻辑电平。

优选地，生成第一二级信号、生成第二二级信号和相对于第一二级信号在第二二级信号中有意引入延迟是以硬件方式实现的，而将第二二级信号的活动沿与第二二级信号的所述活动沿之前的第一二级信号的最后一个活动沿之间的持续时间与时间阈值相比较是以软件方式实现的。

本发明的第二方面涉及一种电子装置，其包括用于实施根据上述第一方面的处理方法的步骤中的每一个的部件。

根据第三方面，本发明还涉及一种内燃发动机管理系统，其包括与发动机的曲轴或凸轮轴连带旋转的至少一个旋转目标，以及电压电平型双向传感器和根据上述第二方面的电子装置。

附图说明

通过阅读下文的描述，能进一步看出本发明的其它特征和优点。该描述只是示例性的，并且应当与附图对照地阅读，在附图中：

- 图1是示出根据实施例的旋转目标、旋转目标的旋转传感器和包括第一比较器和第二比较器的传感器的信号处理电子单元的布置的功能图；

- 图2示出在目标的旋转方向改变的情况下的电压脉冲型传感器的信号的时间函数的特征；

- 图3示出在目标的旋转方向改变的情况下的电压电平型传感器的信号的时间函数的特征；

- 图4分别示出源自于电压电平型双向旋转传感器的初级信号的活动沿、图1的第一比较器和第二比较器各自生成的第一二级信号的沿和第二二级信号的沿；以及

- 图5a至图5f是图示出图1的装置的运转的各种信号的时序图。

具体实施方式

例如用于机动车辆的内燃发动机包括至少一个可移动活塞，其被布置成让燃烧室的体积变化。气体在燃烧室中的进气和排气最常见的是借助于由至少一个凸轮轴操纵的阀门来实现的。由于燃料在助燃剂中燃烧而在燃烧室中放出的能量由每个活塞传输到叫做曲轴的发动机轴。

下文在其应用中描述本发明的实施例，其应用不限于内燃发动机的同步。但是本发明不限于这个示例。本发明还可以应用于处理由例如机动车辆的变速箱轴的轴或者任何旋转轴的旋转传感器所产生的信号。实际上，一般而言，本发明的实施例可以在其中需要确定旋转目标的角位置以由此推断目标的旋转方向的各种应用中实施。

内燃发动机的同步包括精确地识别移动零件（活塞、曲轴、凸轮轴……）的位置以及发动机循环中的时刻（无论后者是2冲程型发动机还是4冲程型发动机）。这使得车载电子器件能以获得最佳运转所需要的准确性和精确性来操纵发动机的运转，尤其是涉及到燃料或含碳混合物的喷射以及涉及到点火（对于点火操纵型发动机）。

同步方法实施算法，这些算法能够根据通过安装在发动机中的传感器检测的发动机的曲轴和/或凸轮轴的角位置来确定发动机的位置。这些传感器与分别同曲轴和凸轮轴连带旋转的旋转目标（例如齿轮）协作。

在下文中，将更具体地考虑处理发动机的曲轴的旋转传感器的信号的示例。这个示例不应理解为限制性的。如上所述，本发明也可以适用于尤其处理发动机的凸轮轴或变速箱轴的旋转传感器的信号。

参照图1的功能图，将考虑本发明应用于机动车辆的内燃发动机的喷射和/或点火控制器的示例。

控制器10可以用微控制器（µC）的形式来实现，其可以是专用集成电路（ASIC，英语为Application Specific Integrated Circuit）、片上系统（SoC，英语为System-on-Chip）、可编程逻辑电路或可编程逻辑阵列（FPGA，英语为Field Programmable Gate Array（现场可编程门阵列））等等。但是，本发明不限于这些示例，控制器可以构成更复杂的设备的一部分，其中包括例如包含计算机、存储器、外围设备等等多个集成电路的布置。

微控制器10包括硬件部分或硬件模块11，以及具有第一软件模块12和第二软件模块13的软件部分。

硬件部分11包括微控制器的硬件元件（HW，英语为Hardware（硬件）），例如模数转换器、驱动器、输入/输出滤波器等等。

第一软件模块12包括例如软件元件，软件元件针对所考虑的应用而取决于所使用的微控制器。这些软件元件构成所谓的底层软件（BSW，英语为Basic Software（基础软件））。

第二软件模块13包括例如只取决于所考虑的应用而不取决于所使用的微控制器的软件元件，因此这些软件元件可以嵌入在任何微控制器上。这些软件元件构成所谓的应用软件（ASW，英语为Application Software）。

这样划分的优点在于可以在内燃发动机的电子管理系统内使用任何微控制器或任何其它电子电路在各种应用中无需修改就能再利用ASW模块的代码（软件）。

ASW模块中包括被配置成确定发动机的角位置的软件组件，以及被配置成根据发动机的转速生成角时钟的软件组件。上述第一元件可以实施计数器。第二元件可以实施数字相位控制环（或DPLL，英语为Digital Phase Locked Loop（数字锁相环））。这些信息使得其它软件组件能够确保在发动机的不同运转相位中的发动机操纵的同步。

根据本发明的实施例的装置可以实现在这个微控制器内，如现在将描述的。

为此目的，微控制器10包括输入端14，用于接收旋转传感器2提供的传感器信号CRK_L或初级信号。在如图所示的实施例中，传感器2是电压电平型双向旋转传感器。

传感器2例如以固定的方式安置于齿轮之类的旋转目标3旁边，传感器2与该旋转目标3协作以产生信号CRK_L。术语“齿轮”应当理解成它最通用的意思，也就是说，包括使得传感器能够在所确定的角区域中标记轮子的旋转的结构元件的轮子。这些结构元件的性质和布置可以改变。它们可以具有例如如下几何形状：合适的方向上的齿、磁极之类的磁性元件、光学元件或者可通过光电装置标记的元件等等。

为方便起见，在这里考虑的示例中，齿轮3包括在轮子的周边上有规律地隔开的二十六个齿31，除了在至少缺少一个齿的参考区域32处。之所以选择这个示例，纯粹是因为它允许通过二十六个字母也即序列A、B、C.... Z来标记一连串齿。采用这个示例，角增量大约是13度。但是实际上，且如介绍中阐述的，通常使用的目标更确切地说包括36或60个齿（未考虑参考区域中缺少一或多个齿的事实），从而分别提供10或6度的角增量。

齿轮3与可移动轴4（也即在这里考虑的示例中是发动机的曲轴）连带旋转。

微控制器10包括第一元件，尤其是软件元件，其被配置成基于源自于电压脉冲型双向旋转传感器的传感器信号来运转。但是，也可以在这些装置中添加附加元件，尤其是硬件元件，以便使得所述第一元件能够基于源自于电压电平型双向旋转传感器的传感器信号来运转。

在继续参照图1描述实施例之前，现在将参照图2和图3的时间图来描述上述两种类型的传感器。

在图2和图3中，以沿着顶部的水平线展开的方式示意性地示出带齿的目标3的齿的一部分。其具体关于当目标在正常方向上旋转时按这个顺序通过传感器前面的齿A、B和C。

按照惯例，在接下来的描述中，将前向（或FW，英语为Forward）旋转方向称为对应于发动机在正常运行时的旋转方向。反向的旋转方向将被称为后向旋转方向（或BW，英语为Backward）。在图2和图3中，正常或前向旋转方向对应于齿从左向右的移动。相反，反向或后向旋转方向对应于齿从右向左的移动。

同样按照惯例，将在目标的正常旋转方向（也即向前旋转）上齿A的中间通过旋转传感器的检测轴前面的时刻标示为t0。此外，将目标的旋转方向反转以在反向方向（也即向后）上旋转通过的时刻标示为t1。在示出的示例中，旋转方向的这个反转出现，同时齿C处在旋转传感器的检测轴的对面。

最后，用箭头标记信号的活动沿。在示出的示例中，传感器信号的活动沿是下降沿，下降沿的界限一般比上升沿更清晰，也就是说，更完整或清楚，因为下降沿对应于电荷向接地的放电。但这并不是限制性的，传感器信号可以具有作为上升沿的活动沿，这样并不会以任何方式改变本发明的原理。

参照图2，电压脉冲型双向传感器提供方波信号CRK_P，这个信号呈现与低电平区段交替的高电平区段。信号基本上是周期性的，其周期取决于在其对面部署了传感器的目标的转速。每个信号沿对应于齿的侧面通过传感器前面。

按照设计，低电平区段的持续时间例如取决于目标的旋转方向。这借助于三个检测单元来实现，这三个检测单元被布置在两对检测单元中。传感器可以根据首先看到齿的侧面的那对单元来确定旋转方向。因此，对于给定的目标转速，传感器信号呈现例如这样的高电平区段，该高电平区段在目标在正常方向上旋转时具有第一长度L，或者在目标在与所述正常方向相反的方向上旋转时具有与所述第一长度不同的第二长度，例如2L。举例而言，针对前向或正常方向上的旋转，脉冲长度L等于45微秒，并且针对后向或反向方向上的旋转，脉冲长度2L等于90微秒。

通过将传感器信号的脉冲的持续时间与所确定的阈值相比较，微控制器1中包括的处理电子器件就能确定目标的旋转方向。该电子器件于是可以算入或扣除对应于所使用的齿轮的角增量。该阈值例如等于(L+2L)/2。

参照图3，电压电平型双向传感器提供方波信号CRK_L，其在目标在正常方向上旋转时呈现第一高电平，或者在目标在与所述正常方向相反的方向上旋转时呈现与所述第一电平不同、且每次与低电平的区段交替的第二高电平。举例而言，针对前向或正常方向上的旋转，第一电压电平等于5伏，并且针对后向或反向方向上的旋转，第二电压电平等于2.5伏，低电平等于0伏。

通过将传感器信号的脉冲的电压电平与阈值相比较，微控制器1中包括的处理电子器件就能确定目标的旋转方向。该电子器件于是可以算入或扣除对应于所使用的齿轮的角增量。阈值等于第一电压电平与第二电压电平之间的电压电平，例如等于3伏。

本领域的技术人员容易理解，源自于如图3所示的电压电平型传感器的传感器信号的处理与源自于图2所示的电压脉冲型传感器的传感器信号的处理有很大的不同。因此，理论上说，为一种类型的传感器设计的处理电子器件不适合另一种类型的传感器。

返回图1，现在将描述根据本发明的实施例，可以如何仍然使用针对电压脉冲型传感器设计的处理电子器件来处理如源自于如所示出的传感器2的电压电平型传感器的信号CKR_L之类的传感器信号。

图1中的用于电压脉冲型传感器的处理电子器件基本上由软件模块12和13构成。该电子器件的功能和示例实施例的描述超出了本公开的范围。

根据实施例，硬件模块10包括第一比较器11和第二比较器12。这些比较器中的每一个的第一输入端接收源自于传感器2的并且在微控制器1的输入端14处接收到的传感器信号CKR_L或初级信号。比较器11的第二输入端接收第一阈值电压TH1，并且比较器12的第二输入端接收第二阈值电压TH2。比较器11的输出端生成第一比较信号COMP1或第一初级信号，并且比较器12的输出端生成第二比较信号COMP2或第二二级信号，第二二级信号另外被比较器12的输出端上部署的延迟元件13所延迟。

延迟元件13例如是串联RC电路，其引入等于它的时间常量τ的延迟。这个时间常量可以是可调的，例如通过修改RC电路的电阻R的值。作为变型，延迟元件13可以是延迟线路，例如一系列逻辑门，比如反相器，每个反相器引入基础延迟，这些基础延迟促成延迟τ。

这样在硬件模块11中实施的装置的运转如下。

参照图4的时序图，考虑由旋转目标3的旋转传感器产生的信号CKR_L所构成的初级信号。请记住，这个初级信号包括一些脉冲，对于目标3的给定转速，所述脉冲在目标3在所确定的第一旋转方向（例如正常方向）上旋转时具有第一正电压电平，例如5伏；或者在目标3在与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转时具有与所述第一电压电平不同的第二正电压电平，且例如等于2.5伏。按照惯例，信号CRK_L的活动沿是下降沿，原因如上所述。

比较器11通过将初级信号CKR_L与所确定的第一电压阈值TH1相比较而生成第一二级信号COMP1。这个阈值TH1在第一正电压电平与第二正电压电平之间。换言之，生成信号COMP1的比较器11在初级信号的电平在第一正电压电平（在该示例中也即5 V）与第二正电压电平（在该示例中也即2.5 V）之间变化时转换。阈值TH1例如等于3伏。

同样，比较器12通过将初级信号CKR_L与所确定的第二电压阈值TH2相比较而生成第二二级信号COMP2。这个阈值TH2在第二正电压电平与零电压之间。换言之，生成信号COMP2的比较器12在初级信号CKR_L的电平在第二正电压电平（在该示例中也即2.5 V）与零电压（也即0 V）之间变化时转换。阈值TH2例如等于2伏。

此外，延迟元件13相对于第一二级信号COMP1在第二二级信号COMP2中有意地引入所确定的延迟τ。无论信号在硬件模块10中的波动（英语为“jitter（抖动）”）如何，延迟τ都能使得第二二级信号COMP2始终在第一二级信号COMP1之后转换。在示例实施例中，延迟τ等于约8微秒（μs），这实际上足以满足上述条件。这个值始终比初级信号CRK_L和二级信号COMP1和COMP2的周期小太多，针对每分钟几千转（tr/min）的发动机的转速，这个周期大约是一百或几百毫秒（ms）。实际上，内燃发动机的曲轴的转速通常在30 tr/min或稍低与7000tr/min或稍高之间。

请注意，所示出的二级信号COMP1和COMP2的活动沿是上升沿。这只是在生成这些信号的比较器11和12是反相放大器的情况下的一个例子。如果对于信号COMP1和COMP2的活动沿优选使用下降沿，则只要借助于分别在比较器11和12的输出端上部署的反相电路将这些信号反相即可。但是，这样会引入与反相器引入的时延相对应的延迟，该延迟会延长检测目标的旋转方向变化所需要的时间。

现在将参照图5a至图5f的时序图来描述装置运转的后续。

这主要包括将第二二级信号COMP2的活动沿与第二二级信号COMP2的所述活动沿之前的第一二级信号COMP1的最后一个活动沿之间的持续时间与所确定的阈值相比较，以便据此推断目标的旋转方向。如果这个持续时间基本上等于有意在第二二级信号COMP2相对于第一二级信号COMP1之间引入的延迟τ，则确定目标和因此的曲轴在正常或前向方向上旋转。如果相反，这个持续时间ΔT比延迟τ大很多，则确定目标和因此的曲轴在相反或后向方向上旋转。

一方面在图5a至图5b中的顶部，且另一方面在图5c至图5f中的顶部，以沿着顶部的水平线展开的方式示意性地示出通过双向旋转传感器前面的目标3的齿。这具体为关于齿Z、A、B和C。该表示采用与上文关于图2和图3指示的相同的惯例，因此这里无需再赘述。

为了解释装置的运转，设想在旋转方向发生变化时目标3的可能的不同配置。因此：

• 在时刻t0，齿A的中间正在目标的正常或前向旋转方向FW上通过传感器的检测轴的对面；传感器于是看到先是齿B然后是C在方向FW上通过它的检测轴的前面；

• 在时刻t1，当齿C的中间正在方向FW上通过传感器的检测轴的对面时，目标3的旋转方向发生第一次反转；目标3的旋转从时刻t1开始在目标的反向或后向旋转方向BW上进行；传感器于是看到先是齿B然后是A然后是Z在方向BW上再次通过它的检测轴的前面；

• 在时刻t2，当齿Z的中间正在方向BW上通过传感器的检测轴的对面时，目标3的旋转方向发生第二次反转；目标3的旋转从时刻t2开始在目标的正常或前向旋转方向FW上进行；传感器于是看到先是齿A然后是B再次通过它的检测轴的前面；

• 在时刻t3，在旋转传感器的检测轴处在齿B与C之间的空隙对面时，目标3的旋转方向发生第三次反转，其中目标3在正常方向FW上旋转；目标3的旋转从时刻t3开始在目标的反向或后向旋转方向BW上进行；旋转传感器因此看不到齿C通过，但是相反它于是看到齿B然后是A在方向BW上再次通过它的检测轴的前面；并且最后，

• 在时刻t4，在旋转传感器的检测轴处在齿A与Z之间的空隙对面时，目标3的旋转方向发生第四次反转，其中目标在反向方向BW上旋转；目标3的旋转从时刻t4开始在目标的正常或前向旋转方向FW上进行；旋转传感器于是看到先是齿A然后是B等等在方向FW上再次通过它的检测轴的前面。

图5a示出了对于上文所述并且在图5a和图5b之上示出的目标3的移动序列，将由电压脉冲型双向传感器生成的初级传感器信号CRK_P的时间函数的特征，处理电子器件被配置成基于该信号来运转。分别根据目标3的旋转方向FW或BW，这个信号呈现宽度为L或2L的脉冲。上文已经对照图2描述了这一点，且这里无需再详细赘述。通过小箭头来指示齿的侧面在传感器的检测轴前面的通过与信号CRK_P的脉冲沿之间的逻辑蕴含。

图5b示出了处理电子器件基于图5a的传感器信号CRK_P生成的信号ROT_DIR的时间函数的特征。通过图5a与图5b之间的小箭头来指示信号CRK_P的脉冲宽度与信号ROT_DIR的沿之间的逻辑蕴含。

图5c、图5d、图5e分别示出图1的脉冲电平双向旋转传感器2生成的初级传感器信号CRK_L、图1的比较器11生成的第一二级传感器信号COMP1和图1的比较器12生成的第二二级传感器信号COMP2的时间函数的特征。为了附图的易读性，再次在这些图的顶部上以沿着水平线展开的方式示意性地示出通过双向旋转传感器前面的目标3的齿。

图5f示出了图1的处理电子器件分别基于图5d和图5e的二级传感器信号COMP1和COMP1生成的信号ROT_DIR的时间函数的特征。信号ROT_DIR的逻辑低或逻辑高状态分别指示目标在正常方向FW上或在反向方向BW上的旋转。

信号ROT_DIR将要采用的逻辑状态是响应于第二二级传感器信号COMP2的每个活动沿（上升沿）而评估的。根据所述第二二级信号COMP2的所述活动沿与第二二级信号COMP2的所述活动沿之前的第一二级信号COMP1的最后一个活动沿之间的持续时间ΔT与所确定的阈值的比较来确定这个状态。每次在信号COMP1和COMP2的活动沿（也即这里考虑的并且在图5d和图5e示出的示例中的上升沿）之间评估这个持续时间。如果这个持续时间基本上等于在第二二级信号COMP2相对于第一二级信号COMP1之间有意引入的延迟τ，则确定目标以及因此的曲轴在正常或前向方向上旋转，并且信号ROT_DIR被设置或维持在对应的逻辑电平，例如低电平。如果相反这个持续时间比延迟τ大很多，则确定目标以及因此的曲轴在反向或后向方向上旋转，并且信号ROT_DIR被设置或维持在对应的逻辑电平，例如高电平。

因此，例如一方面在时刻t0与t1之间，且另一方面在时刻t2与t3之间，以及在时刻t4之后，当目标3在正常方向FW上旋转时，信号COMP2的每个脉冲的活动沿与在信号COMP2的所述活动沿之前的信号COMP1的最后一个脉冲之间的持续时间基本上等于在这两个信号之间有意引入的延迟τ的持续时间。再次参照图4的图示，这表明信号CRK_L不但超过了第一高电平（5 V）与第二高电平（2.5 V）之间的阈值TH1，而且还超过了第二高电平（2.5 V）与低电平（0 V）之间的阈值TH2。根据如参照图3公开的源自于电压电平型旋转传感器的信号CRK_L的定义，这完全表明目标在正常方向FW上旋转。

相反，在时刻t1与t2之间，信号COMP2的第一脉冲的活动沿与信号COMP1的所述沿之前的信号COMP1的最后一个脉冲的活动沿之间的持续时间ΔT1大于延迟τ的持续时间。同样，信号COMP2的第二脉冲的活动沿与信号COMP1的所述沿之前的信号COMP1的最后一个脉冲的活动沿之间的持续时间ΔT2大于延迟τ的持续时间。还同样，在时刻t3与t4之间，信号COMP2的脉冲的活动沿与信号COMP1的所述沿之前的信号COMP1的最后一个脉冲的活动沿之间的持续时间ΔT3比延迟τ的持续时间大很多。在所有这些情况下，于是装置1的处理电子器件确定目标以及因此的曲轴在反向或后向方向BW上旋转。因此，信号ROT_DIR被设置或维持在高逻辑电平。

“持续时间比延迟τ的持续时间大很多”这个条件的实施标准可以根据传感器信号CRK_L的周期来评估。实际上，如果持续时间ΔT比延迟τ的持续时间大了至少信号CRK_L的约一个周期，则可以认为满足这个条件。如上所述，延迟τ的持续时间比传感器信号CRK_L的周期的通常值小很多，根据发动机的转速，至少小约100倍。

图5f示出的引起旋转方向检测信号ROT_DIR的生成的比较步骤在该比较步骤主要关于计算时间的情况下可以有利地通过软件来实现。在一个实施例中，信号ROT_DIR因此可以在计算机1的软件模块中生成，例如优选地在图1的装置的基础软件模块20（BSW）中生成。为此目的，软件模块20可以接收二级传感器信号COMP1和COMP2。作为变型，信号ROT_DIR也可以在应用软件模块（ASW）中生成。另外作为变型，该信号也可以通过硬件部件来生成，例如在图1的装置的软件模块10中生成。

请注意，如果信号COMP1只是用于检测目标的旋转方向，则信号COMP2带有对于它来说由传感器直接发出的初级传感器信号CRK_L的几乎所有沿构成的信息。因此，可以基于第二二级信号COMP2例如以软件的方式来生成翻译目标转速并且在这里描述的应用示例中用于发动机操纵的同步的角时钟。这个信号例如可以用作上文提到的数字相位控制环（DPLL）的参考信号。

在本详细描述中和图中描述并且示出了本发明的实施例。本发明不限于所呈现的实施形式。本领域的技术人员在阅读本描述和附图之后，可以推导并且实施其它变型和实施例。

举例而言，带齿的目标可以设有任何给定数目N个齿。此外，虽然是用带齿的目标描述了本发明，但是本发明可以适用于任何类型的目标，例如无论是光学还是磁性目标。同样，可无差别地对上升沿和/或下降沿实现信号处理，而不会因此脱离本发明的范围。

在权利要求中，术语“包括”不排除其它元件或其它步骤。可以使用单个处理器或多个这样的处理单元来实施本发明。可以有利地组合所呈现和/或要求保护的不同特征。所述特征在说明书或不同的从属权利要求中的存在并不排除这种可能性。参考标记不可理解为限制本发明的范围。

Claims (8)

1.处理由针对旋转目标的旋转的电压电平型传感器所产生的初级信号的方法，所述初级信号包括脉冲，所述脉冲对于给定的目标转速，在目标在所确定的第一旋转方向上旋转时具有第一正电压电平，或在目标在与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转时具有与所述第一电压电平不同的第二正电压电平，该方法的特征在于，其包括：

• 通过将初级信号与所确定的第一电压阈值（TH1）相比较而生成第一二级信号（COMP1），该所确定的第一电压阈值（TH1）在第一电压电平与第二电压电平之间；

• 通过将初级信号与所确定的第二电压阈值（TH2）相比较而生成第二二级信号（COMP2），该所确定的第二电压阈值（TH2）在第二电压电平与零电压之间；

• 相对于第一二级信号在第二二级信号中有意引入所确定的延迟（τ）；

• 将第二二级信号的活动沿与第二二级信号的所述活动沿之前的第一二级信号的最后一个活动沿之间的持续时间（ΔT1、ΔT2、ΔT3）与所确定的时间阈值相比较，以便据此推断目标的旋转方向（ROT_DIR）。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括基于第二二级信号（COMP2）生成翻译目标的转速的角时钟。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中，比较步骤中使用的时间阈值基本上等于相对于第一二级信号在第二二级信号中引入的延迟（τ）的持续时间。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，在比较步骤中，

• 如果第二二级信号的活动沿与第二二级信号的所述活动沿之前的第一二级信号的最后一个活动沿之间的持续时间（ΔT1、ΔT2、ΔT3）基本上等于时间阈值（τ），则确定目标在正常的旋转方向上旋转；而

• 如果相反，第二二级信号的活动沿与第二二级信号的所述活动沿之前的第一二级信号的最后一个活动沿之间的持续时间（ΔT1、ΔT2、ΔT3）大于时间阈值（τ），则确定目标在与正常旋转方向相反的旋转方向上旋转。

5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其中，在比较步骤中，生成对于目标的旋转方向的检测信号（ROT_DIR），该检测信号（ROT_DIR）在确定目标在正常旋转方向上旋转时具有第一逻辑电平，并且在确定目标在与正常旋转方向相反的旋转方向上旋转时具有与所述第一逻辑电平不同的第二逻辑电平。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的方法，其中，生成第一二级信号、生成第二二级信号和相对于第一二级信号在第二二级信号中有意引入延迟是以硬件方式实现的，而将第二二级信号的活动沿与第二二级信号的所述活动沿之前的第一二级信号的最后一个活动沿之间的持续时间与时间阈值相比较是以软件方式实现的。

7.电子装置，其包括用于实施根据权利要求1至6中的一项所述的处理方法的步骤中的每一个的部件。

8.内燃发动机管理系统，其特征在于，其包括与发动机的曲轴（4）或凸轮轴连带旋转的至少一个旋转目标（3），以及电压电平型双向传感器（2）和根据权利要求7所述的电子装置（1）。