CN111527401A - 用于检测能够导电的介质的传感器装置以及用于运行传感器装置的方法 - Google Patents

用于检测能够导电的介质的传感器装置以及用于运行传感器装置的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111527401A
CN111527401A CN201880080502.6A CN201880080502A CN111527401A CN 111527401 A CN111527401 A CN 111527401A CN 201880080502 A CN201880080502 A CN 201880080502A CN 111527401 A CN111527401 A CN 111527401A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
sensor device
test
sensor
wsn
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201880080502.6A
Other languages
English (en)
Inventor
C.范德斯米森
S.科特曼
S.瓦尔斯
F.摩尔洛克
N.姆博尼
M.J.弗兰斯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of CN111527401A publication Critical patent/CN111527401A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/048Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance for determining moisture content of the material
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/26Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
    • G01F23/263Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors
    • G01F23/265Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors for discrete levels
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/26Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields
    • G01F23/263Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors
    • G01F23/266Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring variations of capacity or inductance of capacitors or inductors arising from the presence of liquid or fluent solid material in the electric or electromagnetic fields by measuring variations in capacitance of capacitors measuring circuits therefor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/028Circuits therefor
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01FMEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G01R19/0084Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof measuring voltage only

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于检测尤其在车辆的转向系统的控制器中的液体的传感器装置(1),其带有至少一个传感器元件(WS1‑WSn)并且带有检验单元(2),其中传感器元件(WS1‑WSn)与检验单元(2)电连接,其中检验单元(2)具有:与传感器元件(WS1‑WSn)连接的信号发生器(3),该信号发生器构造用于产生电的测试信号;以及与传感器元件(WS1‑WSn)连接的信号接收器(4),该信号接收器构造用于检测对电的测试信号的反应信号,其中信号发生器(3)和信号接收器(4)分别与至少一个传感器元件(WS1‑WSn)高欧姆地连接,并且其中检验单元(2)构造用于至少在产生电的测试信号的时刻(t2)检测反应信号作为第一反应信号,以便推断出介质的存在。

Description

用于检测能够导电的介质的传感器装置以及用于运行传感器 装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于检测尤其在车辆的转向系统的控制器中的能够导电的介质、特别是液体的传感器装置,该传感器装置具有检验单元并且具有至少一个传感器元件,所述传感器元件与所述检验单元电连接。
此外,本发明还涉及一种控制器、一种转向系统以及一种用于运行这种传感器装置的方法。
背景技术
传感器装置和用于运行该传感器装置的方法由现有技术已知。为了探测水已知的是,借助于两个能够导电的传感器元件检测,是否这些传感器元件通过水被置于电连接。如果两个传感器元件例如被水淹没并且传感器元件中的一个处于预先给定的电势,则可以在另一传感器元件上检测该一个传感器元件是否采用另一个传感器元件的电势。为了使传感器元件获得减少的氧化或迁移,测量通常上时间上受限,通过贵金属代替接触材料或者在传感器元件上施加交流电压。因此,例如通过交替地切换作为传感器输入端和传感器输出端的触头来产生交流电压。如果在此在相应另一触头处探测到已知的电势,则这被称为水接触。另一种已知的方法规定,第一传感器元件与接地端连接并且第二传感器元件高欧姆地被加载以交流电压。一旦探测到交流电压信号消失,则这被评估为水接触。
也已知的是,分析传感器元件上的电容,以便排除传感器元件的氧化。这通常通过施加大多自由振荡的交流电压来实现,该交流电压的频率发生改变并且因此被考虑作为探测标准。同样可以通过施加信号脉冲通过分析充电曲线进行探测。对于蒸馏水的探测,即对于实际上不能够导电的水的探测,也因此同样变得可能,因为在这种情况下,水的电导值不是,而其电介质是决定性的。
在已知的测量方法中不利的是,测量环境必须没有干扰源或电干扰场、外来电势和其他环境影响,以便能够实现明确的分析。
发明内容
具有权利要求1的特征的根据本发明的传感器装置具有如下优点,即能够实现对能够导电的介质的干扰不敏感的识别或探测,即也在具有电磁干扰场等的环境中实现。此外,确保了与电势无关地检测介质,这需要较少的能量耗费以及较少的装置技术耗费。特别地,所述传感器装置、特别是检验单元可以成本低廉地在微控制器或专用集成电路(ASIC)中实现。根据本发明,在此规定,检验单元具有:与至少一个传感器元件连接的信号发生器,该信号发生器被构造用于产生电的测试信号、特别是测试脉冲;以及与传感器元件连接的信号接收器,该信号接收器被构造用于检测通过测试信号产生或引起的反应信号,其中信号发生器和信号接收器分别高欧姆地、特别是分别通过一个电阻器与至少一个传感器元件连接,并且其中检验单元被构造用于借助于信号接收器至少在一个产生测试信号的时刻检测反应信号作为第一反应信号,以便推断出介质、特别是液体的存在。因此,检验单元被构造用于在如下时刻检测第一反应信号,所述时刻的特征在于,测试信号已经被产生并且因此必须能够由信号接收器检测到与测试信号相应的反应信号。产生测试信号的时刻因此应理解为这样的时刻,在该时刻测试信号的实际值相应于预先给定的额定值。测试信号特别是指测试脉冲,特别是呈电压脉冲形式的测试脉冲。在脉冲产生的第一阶段,电压首先升高,直至其实际值达到期望的额定值。这是检验单元检测到第一反应信号的时刻,即测试信号已经达到期望的值的时刻。然后,当测试脉冲或测试信号结束时,电压值再次降低。由于传感器装置的有利的结构,因此已经可以明确地说明能够导电的介质的存在或不存在,因为第一反应信号的分析导致明确的结果。优选地,通过电阻器实现将信号接收器和信号发生器高欧姆地应用到至少一个传感器元件上。因此,尤其在信号发生器和传感器元件之间连接有第一电阻器,并且在信号接收器和传感器元件之间连接有第二电阻器。因此在信号运行方向上第一电阻器连接在信号发生器的后面,而第二电阻器连接在信号接收器的前面。传感器装置尤其具有多个传感器元件,这些传感器元件分别与信号接收器和信号发生器高欧姆地连接。优选地,在此存在仅一个第一电阻器和仅一个第二电阻器,这两个电阻器与多个传感器元件连接。
此外优选地规定,至少一个传感器元件、或者当存在多个传感器元件时,相应的传感器元件与正的或与负的电压电势相连接,以便确保传感器元件的明确的关联,从而可明确地分析所检测的反应信号并且在存在和/或不存在能够导电的介质的情况下根据期望地表现。
根据本发明的一种优选的改进方案规定,传感器装置、特别是至少一个或相应的传感器元件与所谓的浮置的(schwebend)接地端连接,该浮置的接地端特别是借助于电阻器和/或电容器形成。由此,以另一应用来补充所述传感器装置的电势独立性。
优选地规定,所述至少一个或相应的传感器元件分别通过电容器与外部的接地端或与传感器装置的接地端子连接。由此,将带有ESD的干扰源从传感器装置中耦合输出并且因此在检测反应信号时不影响测量结果。
此外优选地规定,多个传感器元件分别通过一个电容器与接地端或外部的接地端连接,其中,这些电容器尤其具有不同的电容。如果传感器装置因此具有多个传感器元件,则这些传感器元件分别通过一个关联的电容器与接地端子连接,从而对于每个传感器元件可靠地耦合输出带有ESD的干扰源。优选地,电容器具有不同的电容,其结果是,检测到的反应信号根据传感器元件中的哪个传感器元件与能够导电的介质接触而表现不同,并且由此可通过检测单元确定传感器元件中的哪个传感器元件与介质接触。由此即使在多个传感器元件的情况下也确保明确的诊断。
此外优选地规定,在第二电阻器和信号接收器之间接地连接有一个电容器。由此,高频干扰源/干扰场通过电容器被短接并且由此为了分析测试信号而被解耦。
该电容器可以被构造为附加的构件或者被构造为与测量装置寄生地存在的电容器。
此外优选地规定,在第一电阻器与信号发生器之间接地连接有第三电阻器。第三电阻器、特别是高欧姆电阻器为了导出可能的横向电流直接接地连接在信号发生器上或其逻辑输出端上。如果通过信号发生器写出逻辑零,则得出的横向电流通过第三电阻器向电路接地端或外部的接地端导出。
根据本发明的一种优选的实施方式规定,第一电阻器和第二电阻器通过共同的信号线路与至少一个传感器元件连接。由此确保简单的电路结构并且确保反应信号通过信号接收器的可靠返回读取。特别地,第一电阻器和/或第二电阻器通过共同的信号线路直接与第一传感器元件连接,也就是说,没有中间连接另外的电气的/电子的构件、如特别是电容器。
在此,检验单元尤其被构造用于在产生测试信号之前的时刻检测第二反应信号、在产生测试信号的时刻检测第一反应信号并且在结束测试信号之后的时刻检测第三反应信号。除了开头已经提到的用于检测第一反应信号的时刻之外,该时刻这样选择,使得测试信号已经产生并且由此作用于传感器元件,在这种情况下因此规定,还在产生测试信号之前并且在测试信号结束之后检测反应信号。由此,特别是仅在三个信号时刻高欧姆地返回测量或者读取反应信号并且特别是在这些时刻中的每个时刻不同地评估所述反应信号。从三个所检测到的反应信号或在三个所提及的时刻的反应信号的总览中可区分,其中一个传感器元件是否有故障或具有功能能力,并且传感器元件是否与能够导电的介质接触。
根据本发明的另一种实施方式规定,在共同的信号线路中布置有电容器或者在第一以及第二电阻器和传感器元件之间中间连接有电容器。通过附加的电容器在传感器装置中形成RC环节,其允许在唯一的时刻减少对反应信号的测量并且尽管如此仍获得明确的测量结果。特别地,在此,检验单元被构造用于在产生测试脉冲的时刻仅检测第一反应信号。虽然在上述实施方式中提出了直流电压耦合的系统,但是本实施方式规定交流电压耦合的系统。在此,在这里也可能的是,与电势无关地执行对能够导电的介质的探测。这通过以下方式实现,即检验单元的高欧姆的信号输入端或者具有前置的第二电阻器的信号接收器通过串联连接的电容器朝传感器元件解耦。
此外优选地规定,该检验单元被构造用于根据所期望的传感器灵敏度来产生不同的测试信号、例如具有不同高电压水平或不同脉冲长度的测试脉冲。由此,检验单元可与环境条件和/或应用情况相匹配。也可能的是,通过改变脉冲长度或脉冲宽度来改变测量电压的电阻测量范围,以便例如区分露水(离子缺失)、侵入的水(离子富集)和盐水(盐离子)。如果如前所述,给传感器元件中的每个配设有电容器,通过该电容器将传感器元件与接地端或外部的接地端连接,则还可以通过改变所连接的传感器的充电时间来识别传感器元件之一的缺失(Fehlen)或故障功能。此外,通过过长的测试脉冲,传感器装置能够对自身进行诊断并且识别在测量电路中是否存在电阻器、特别是第一电阻器、第二电阻器和第三电阻器。此外,通过非常短的测试脉冲可以识别,解耦电容器是否存在于共同的信号线路中。此外,通过改变测试信号,通过干扰脉冲引起的错误测量可以通过对于反应信号的重复的查询和评估来进行可信度检验。
具有权利要求11的特征的根据本发明的控制器的特征在于根据本发明的传感器装置。由此可以可靠且简单地检测在控制器中或在控制器上的液体。特别地,传感器装置的传感器元件中的至少一个布置在控制器的壳体内部,以便监控水侵入到控制器中。
具有权利要求12的特征的根据本发明的转向系统的特征在于至少一个根据本发明的传感器装置。
由此产生已经提到的优点。特别地,传感器装置配设给转向系统的控制器,以便例如识别侵入到控制器中的水,其中,为此特别是传感器元件中的至少一个布置在控制器的壳体内部。也可以将传感器装置或另一传感器装置配设给转向系统的转向传动机构壳体或致动器,以便监控侵入的水或进入周围环境中的水。优选地,控制器和/或转向系统具有多个根据本发明的传感器装置,这些传感器装置构造为电平测量装置或者相互连接。
具有权利要求14的特征的、用于运行传感器装置或转向系统的根据本发明的方法的特征在于,信号发生器被操控用于产生测试信号、特别是测试脉冲,并且其中借助于信号接收器至少在产生测试信号的时刻检测第一反应信号,并且其中根据所检测的反应信号通过至少一个传感器元件来确定功能能力和/或能够导电的介质、特别是液体的存在。尤其根据所检测的反应信号的反应时间来确定传感器的缺失,其中在这种情况下优选给传感器配设如下电容器,通过该电容器将传感器与电路接地端或外部的接地端连接。特别优选地,在三个时刻、即在还没有产生测试信号的第一时刻、在产生测试信号的第二时刻和在测试信号结束的第三时刻检测反应信号,从而总共检测三个反应信号。根据在三个时刻的信号值确定至少一个传感器元件的功能能力以及能够导电的介质的存在。
附图说明
下面应借助于附图对本发明进行详细解释。对此示出:
图1示出根据第一实施例的用于检测能够导电的介质的有利的传感器装置,
图2示出了根据第二实施例的有利的传感器装置,
图3示出了根据第三实施例的传感器装置,
图4A至4F示出了传感器装置的取决于不同应用情况的示例性的特性曲线,并且
图5示出了一个电平测量装置,其具有多个有利的传感器装置。
具体实施方式
图1以简化的图示示出了用于探测在机动车的转向系统的在此未详细示出的控制器6中的能够导电的介质、特别是能够导电的液体的传感器装置1。
传感器装置1具有多个传感器元件WS1、WS2、WS3至WSn,所述传感器元件与检验单元2电连接。传感器元件WS1至WSn例如能够是指能够导电的检验触头。检验单元2优选具有微控制器或ASIC电路(专用集成电路)或者通过这种微控制器或ASIC电路形成。检验单元2具有如下信号发生器3,该信号发生器被构造用于产生电的测试信号并且必要时改变该电的测试信号。此外,检验单元2具有信号接收器4,该信号接收器被构造用于在传感器装置1中检测至少一个电反应信号,该电反应信号从由信号发生器3产生的测试信号中得出。检验单元2被构造用于根据所检测到的反应信号来确定,传感器装置1是否是具有功能能力和/或是否通过传感器元件WS1至WSn中的一个或多个来检测能够导电的介质。为此,信号发生器3和信号接收器4通过共同的信号线路5与传感器元件WS1至WSn连接。在信号线路5汇合之前,在信号发生器3之后连接第一电阻器R1并且在信号接收器4之前连接第二电阻器R2。电阻器R1和R2高欧姆地构造,从而相应的测试信号由信号发生器3高欧姆地输出到传感器元件WS1至WSn上并且高欧姆地通过信号接收器4返回读取。
传感器元件WS1至WSn中的每一个一方面连接到共同的信号线路5并且另一方面通过电容器C1至Cn连接到传感器装置1的接地端或者连接到外部的接地端,使得基于静电放电的干扰和/或干扰源耦合输出到接地端。
此外,信号接收器4经由另一电容器Cp连接到接地端,使得高频干扰源在传感器输入端上短接并且由此耦合输出。电容器Cp可以形成为附加的构件但也可以通过与信号接收器4的逻辑输入端寄生地存在的电容器形成。
此外,用于导出可能的横向电流的高欧姆电阻器R3直接在逻辑输出端上或在信号发生器3的输出端上接地。如果由信号发生器3写出逻辑零,则得出的横向电流通过该信号发生器向接地端导出。信号发生器3和信号接收器4尤其构造为数字模块,以便能够实现简单的检验方法。
图4A以简化的图表示出了在测试运行中传感器装置1的特性曲线。第一实线特性曲线K3关于时间t示出了由信号发生器3产生的测试信号。虚线K4示出由信号接收器4从电路或信号线路5接收的反应信号。线Lp示出测试信号K3要达到的逻辑电平。阴影区域B标记未限定的电平和滞后电平,在该电平内,反应信号K4的返回读取将不会导致明确的结果。
在时刻t1开始水查询(Wasserfrage),其方式是信号发生器3产生呈测试脉冲的形式的测试信号K3。作为对此的反应,当传感器WS1至WSn都不与能够导电的介质接触时,产生反应信号K4。反应信号K4在可靠地产生测试信号K3的时刻t2几乎达到测试信号K3的水平,特别是在测试信号或测试脉冲在时刻t3结束并且因此结束之前不久的时刻几乎达到测试信号K3的水平。
因此,通过输出和查询测试信号进行湿度查询。信号发生器首先持久地置于“低”。在信号发生器产生测试信号之前,信号发生器或者测试信号高欧姆地通过信号接收器4读出。如果检测到低电平,则可能存在水。但是在这个时刻,由于预期有“低”,所以这被评估为不存在水。然而,如果所读取的电平是“高”,则存在外来电势W+,像比如与正电势相关联的能够导电的水。然后在该时刻t1,将该状态探测或者说评估为“存在水”。
在第二时刻t2,在再次切断测试信号或者说将测试信号的高电平切换到低电平之前,同样通过信号接收器4读出反应信号。如果在该时刻t2读取高电平,则这被评估为“没有水”。然而如果反应信号处于“低”,则这在该时刻t2被评估为“存在水”,其中在此水的外来电势是负的。
接着在时刻t3又通过结束测试信号由信号发生器写入低电平或者高欧姆地输出低电平。在时刻t3重新借助于信号接收器4进行读出。如果现在读取低电平(可能存在水),则这被评估为是“不存在水”。然而,如果反应信号处于“高”,则识别到“存在水”。在此,于是存在水的正的外来电势(W+)。最后的写和读操作迫使逻辑伴有滞后阶跃,其中存在正的外来电势和负的外来电势。没有这种阶跃会产生发现漏洞。然而,这种情况很少发生。通过延长和缩短测试信号,可以确定滞后阶跃。
因此,通过在三个预先给定的时刻t1(在产生测试信号之前)、t2(在产生测试信号时)和t3(在测试信号结束时)测量或者读出三个反应信号或者该反应信号,可以与电势无关地可靠地测定液体的存在。
图2示出了传感器装置1的第二实施例,其中,从图1中已经已知的元件设有相同的附图标记并且就此而言参照上面的描述。下面基本上应该探讨不同之处。
与第一实施例不同,根据第二实施例的传感器装置规定,在共同的信号线路5中,电容器Cr与传感器元件WS1至WSn和信号发生器3或信号接收器4以直流电压的形式串联连接。由此形成RC环节,其优点是,产生解耦的系统,在该系统中测量时刻t1和t3不再重要,仅还考虑时刻t2。由此假设,每个电压源如电容器那样起作用,从而在测量脉冲矩(Mess-Pulsmoment)中其接近0欧姆。因此,无论是测量是针对负电势还是正电势(例如,地电势或正电势)进行的,因为在产生测试信号的时刻t2的测量脉冲矩仅被视为相对于接地端或负电势的闭合(Schluss)。因此,通过添加电容器Cr能够实现对传感器元件WS1至WSn之一上的湿气或能够导电的介质的更简单但明确的确定。
在图1和图2中,电阻器R1、R2、R3和电容器Cp位于检验单元2外部,而根据另一实施例规定,它们由检验单元2一同形成或位于该检验单元2中。这在图1和2中通过虚线框来示出。
图3示出传感器装置1的另一实施例,所述实施例与之前的实施例的区别在于,电容器Cr还在共同的信号线路5之前连接在电阻器R1或信号发生器3的高欧姆输出端的后面。因此,这是前面两个实施例的组合。由此也可靠地确保有利的测量。
图4A至4F示出了不同的测量周期,这些测量周期可以利用有利的传感器装置1来执行。图4A在上面已经阐述,其中在图4B至4F中使用相同的附图标记并且就此而言参考上面的描述。
在图4A的实施例中,测量周期无电势地予以执行,其中在传感器元件WS1至WSn中的任何一个上都没有检测到水。
根据图4B的实施例,这涉及如下一种状态,在该状态中,传感器元件WS1至WSn中的至少一个传感器元件与水或能够导电的液体接触。反应信号K4与测试信号K3明显不同并且没有达到高电平。
图4C示出了在存在水并且由供电电压和接地端组成的混合电势的情况下的测量周期。在时刻t2,得到升高的高反应信号,但是在该范围之外,反应信号K4处于未限定的电平范围B内。
在存在水的情况下相对于供电电压进行测量时,得到如在图4D中示出的测量周期。
图4E示出在存在水时相对于提高的正电势的测量周期,并且图4F示出在存在水时相对于提高的负电势的测量周期。
已经表明,传感器装置1在其不同的设计方案中始终能够与电势无关地明确识别水或其他能够导电的液体的存在。
图5示出了另一实施例,其中多个传感器装置1组合成一个电平测量装置,其中已知的元件设有相同的附图标记并且就此而言参考上述说明。已经表明,多个这种传感器装置1的连接导致一种有利的电平测量装置,借助于该电平测量装置可明确地确定例如在水箱或燃料箱中的液位水平。
通过测试信号或其脉冲宽度的变化可以改变测量电压的电阻测量范围,从而例如可以区分在露水(离子缺失)、侵入的水(离子富集)和盐水(盐离子)。测试脉冲越宽,测量脉冲电压越高并且测量系统越不灵敏,反之亦然。此外,通过确定所连接的传感器元件WS1至WSn的充电时间可以识别出传感器元件WS1至WSn中的一个的缺失,因为每个传感器元件WS1至WSn获得单独的ESD电容器C1至Cn。有利地,电容器C1至Cn具有不同的电容,以便能够实现明确的关联。此外,通过过长的测试脉冲可以对传感器装置1本身进行诊断,例如其方式是识别电阻器R1、R2和必要时R3是否存在。而通过非常短的测试脉冲可以识别,解耦电容器Cr是否在根据第二或第三实施例的传感器装置1中存在。
通过测试脉冲的上述变化,电路可以对其自身的功能能力进行监控。此外,通过改变测试脉冲或测试信号,能够通过重复的查询和评估来可信度检验通过干扰脉冲(周期性地或随机地)引起的错误测量。
此外,相应的传感器装置1优选地利用所谓的悬浮的(浮置的)接地端(GNDGP)工作,如在图1至3中示例性地示出的那样,这将其电势独立性扩展了附加的功能。特别地,浮置的接地端GNDGP借助于电阻器RGP和/或电容器CGP形成。
通过传感器装置1能够在处理器/ASIC/逻辑输入端(信号接收器4)上对电离的或污染的水进行干扰不敏感的水识别。该干扰不敏感性不仅涉及静电放电而且涉及电磁干扰场或外部的电压电势。可以将正的、负的以及混合的电势用于水探测。所施加的电阻与电势无关地得到测定。这通过在第一实施例的情况下的三次信号分析来实现,所述三次信号分析在每个信号时刻被不同地评估。
在此,通过传感器装置1低能量地进行水或介质的检测,因为仅在测量时刻需要µW范围内的能量。在外部的、即未集成到ASIC或微控制器中的解决方案中,仅需要两个接触端子,一个用于输出测试信号并且一个用于读入反应信号,两个高欧姆的电阻器R1、R2以及ESD电容器C1至Cn和必要时解耦电容器Cr。
因为传感器装置1的电路基本上由电阻器R1、R2和R3组成,所以该电路可以一起集成在微控制器中或ASIC中,如上面已经阐述的那样。由此产生专门的水传感器输入端,该专门的水传感器输入端既是高欧姆的读输入端又是高欧姆的写输出端。
传感器装置1此外具有以下优点,即通过测试脉冲使得电极或传感器元件WS1至WSn通过脉冲方法而在很大程度上免受腐蚀或迁移,从而确保传感器装置1的耐久性。

Claims (14)

1.一种用于检测尤其在车辆的转向系统的控制器中的至少一种能够导电的介质、特别是液体的传感器装置(1),该传感器装置带有至少一个传感器元件(WS1-WSn)并且带有检验单元(2),其中传感器元件(WS1-WSn)与检验单元(2)电连接,其中检验单元(2)具有:与传感器元件(WS1-WSn)连接的信号发生器(3),该信号发生器构造用于产生电的测试信号;以及与传感器元件(WS1-WSn)连接的信号接收器(4),该信号接收器构造用于检测对电的测试信号的反应信号,其中信号发生器(3)和信号接收器(4)分别与至少一个传感器元件(WS1-WSn)高欧姆地连接,并且其中检验单元(2)构造用于至少在产生电的测试信号的时刻(t2)检测第一个反应信号作为第一反应信号,以便推断出介质的存在。
2.根据权利要求1所述的传感器装置,其特征在于,所述至少一个传感器元件(WS1-WSn)与正的或负的电压电势连接。
3.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置,其特征在于,所述传感器装置(1)与浮置的接地端(GNDGP)连接。
4.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置,其特征在于,所述至少一个传感器元件(WS1-WSn)通过电容器与所述传感器装置(1)的接地端子连接或者与外部的接地端子连接。
5.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置,其特征在于,多个传感器元件(WS1-WSn)分别通过电容器(C1-Cn)与接地端或外部的接地端连接/能够与其连接,其中所述电容器(C1-Cn)具有不同的电容。
6.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置,其特征在于,在第二电阻器(R2)和所述信号接收器(4)之间接地连接有电容器(Cp)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置,其特征在于,在所述第一电阻器(R1)和所述信号发生器(3)之间接地连接有第三电阻器(R3)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置,其特征在于,所述第一电阻器(R1)和所述第二电阻器(R2)通过共同的信号线路(5)与所述至少一个传感器元件(WS1-WSn)连接。
9.根据前述权利要求中任一项所述的传感器装置,其特征在于,所述检验单元(2)被构造用于在产生所述测试信号之前的时刻(t1)检测第二反应信号,在产生所述测试信号的时刻(t2)检测所述第一反应信号,并且在结束所述测试信号之后的时刻(t3)检测第三反应信号。
10.根据权利要求8所述的传感器装置,其特征在于,在共同的信号线路(5)中布置有电容器(Cr)。
11.根据权利要求10所述的传感器装置,其特征在于,所述检验单元(2)被构造为在产生所述测试信号的时刻(t2)仅检测所述第一反应信号。
12.一种控制器(6),其具有根据权利要求1至11中任一项所述的传感器装置(1)。
13.一种转向系统,其具有至少一个根据权利要求1至11中任一项所述的传感器装置(1)和/或具有至少一个根据权利要求12所述的控制器(6)。
14.一种用于运行根据权利要求1至11中任一项所述的传感器装置(1)、根据权利要求12所述的控制器(6)或根据权利要求13所述的转向系统的方法,其中,操控所述信号发生器(3)以产生测试脉冲,并且其中,至少在产生所述测试脉冲的时刻(t2)借助于所述信号接收器(4)检测反应信号,并且其中,根据所检测的反应信号确定所述传感器装置(1)是否是具有功能能力和/或是否至少探测能够导电的介质、特别是液体。
CN201880080502.6A 2017-12-15 2018-12-07 用于检测能够导电的介质的传感器装置以及用于运行传感器装置的方法 Pending CN111527401A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017222845.8A DE102017222845A1 (de) 2017-12-15 2017-12-15 Sensoreinrichtung zum Erfassen von elektrisch leitfähigen Medien, Verfahren zum Betreiben der Sensoreinrichtung
DE102017222845.8 2017-12-15
PCT/EP2018/083909 WO2019115369A1 (de) 2017-12-15 2018-12-07 Sensoreinrichtung zum erfassen von elektrisch leitfähigen medien, verfahren zum betreiben der sensoreinrichtung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111527401A true CN111527401A (zh) 2020-08-11

Family

ID=64901979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880080502.6A Pending CN111527401A (zh) 2017-12-15 2018-12-07 用于检测能够导电的介质的传感器装置以及用于运行传感器装置的方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US11761808B2 (zh)
JP (1) JP7143416B2 (zh)
CN (1) CN111527401A (zh)
DE (1) DE102017222845A1 (zh)
WO (1) WO2019115369A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102020201555A1 (de) 2020-02-07 2021-08-12 Zf Automotive Germany Gmbh Verfahren zur Erkennung von Eindringen eines viskosen Mediums in einer elektronischen Anordnung für ein Fahrzeug
DE102020209542A1 (de) 2020-07-29 2022-02-03 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Sensor zum Erfassen einer physikalischen Größe

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1391251A (en) * 1971-01-07 1975-04-16 Malcom Ellis Liverpool Method and apparatus for measuring the electrical conductivity of a liquor sample
GB2004071A (en) * 1977-08-27 1979-03-21 Malcom Ellis Ltd Electrical conductivity sensor
DE102006051799A1 (de) * 2006-11-03 2008-05-08 Zf Lenksysteme Gmbh Lenkvorrichtung, insbesondere eine elektrische Servolenkvorrichtung (EPS) mit Wassereintrittserkennung
US7634945B2 (en) * 2007-12-13 2009-12-22 Robertshaw Controls Company Apparatus to water detection in a storage tank
CN102449442A (zh) * 2009-05-26 2012-05-09 埃尔泰克股份公司 特别用于车辆过滤器的液位传感器和相关联的控制电路
JP5383891B1 (ja) * 2012-07-05 2014-01-08 北斗電子工業株式会社 インピーダンス型の水分検出装置
CN103529092A (zh) * 2012-07-05 2014-01-22 北斗电子工业株式会社 静电电容式水分检测装置
CN204705388U (zh) * 2015-06-19 2015-10-14 大连酒游科技有限公司 饮水机用液位检测器
CN105652095A (zh) * 2014-11-14 2016-06-08 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 电导率的测试装置和用电设备

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6375651A (ja) 1986-09-19 1988-04-06 Komatsu Ltd シ−ルド掘削機における切羽部の状態検出方法
DE4216176C2 (de) * 1991-04-20 1994-03-03 Fraunhofer Ges Forschung Integrierbare Leitfähigkeitsmeßvorrichtung
JPH05133926A (ja) * 1991-07-03 1993-05-28 Nippondenso Co Ltd 液体混合比率検出装置
JPH0562852U (ja) 1992-01-29 1993-08-20 日本電子機器株式会社 アルコール濃度センサ
DE19816455A1 (de) * 1998-04-14 1999-10-28 Mannesmann Vdo Ag Füllstandssensor
WO2004046652A2 (en) * 2002-11-19 2004-06-03 University Of Utah Device and method for detecting anomolies in a wire and related sensing methods
JP2006111032A (ja) 2004-10-12 2006-04-27 Toyota Motor Corp ステアリングシステム
US7504957B2 (en) * 2006-01-10 2009-03-17 Guardian Industries Corp. Light sensor embedded on printed circuit board
US8107209B2 (en) * 2008-08-05 2012-01-31 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Protection circuit
JP5133926B2 (ja) 2009-03-26 2013-01-30 株式会社日立製作所 車両用電池システム
CN201839354U (zh) * 2010-08-24 2011-05-18 威海华菱光电有限公司 接触式图像传感器
JP6459492B2 (ja) * 2014-12-22 2019-01-30 株式会社デンソー 駆動装置、および、これを用いた電動パワーステアリング装置
TW201729610A (zh) * 2015-10-29 2017-08-16 帕戈技術股份有限公司 適用於無線功率接收之助聽器

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1391251A (en) * 1971-01-07 1975-04-16 Malcom Ellis Liverpool Method and apparatus for measuring the electrical conductivity of a liquor sample
GB2004071A (en) * 1977-08-27 1979-03-21 Malcom Ellis Ltd Electrical conductivity sensor
DE102006051799A1 (de) * 2006-11-03 2008-05-08 Zf Lenksysteme Gmbh Lenkvorrichtung, insbesondere eine elektrische Servolenkvorrichtung (EPS) mit Wassereintrittserkennung
US7634945B2 (en) * 2007-12-13 2009-12-22 Robertshaw Controls Company Apparatus to water detection in a storage tank
CN102449442A (zh) * 2009-05-26 2012-05-09 埃尔泰克股份公司 特别用于车辆过滤器的液位传感器和相关联的控制电路
JP5383891B1 (ja) * 2012-07-05 2014-01-08 北斗電子工業株式会社 インピーダンス型の水分検出装置
CN103529092A (zh) * 2012-07-05 2014-01-22 北斗电子工业株式会社 静电电容式水分检测装置
CN105652095A (zh) * 2014-11-14 2016-06-08 佛山市顺德区美的电热电器制造有限公司 电导率的测试装置和用电设备
CN204705388U (zh) * 2015-06-19 2015-10-14 大连酒游科技有限公司 饮水机用液位检测器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
夏征农: "辞海 工程技术分册", vol. 2, 31 December 1987, 上海辞书出版社, pages: 534 *
威廉G杜甫 等: "《电子系统的EMC设计》", vol. 1, 31 December 2013, pages: 70 *

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019115369A1 (de) 2019-06-20
US11761808B2 (en) 2023-09-19
DE102017222845A1 (de) 2019-06-19
US20200300684A1 (en) 2020-09-24
JP7143416B2 (ja) 2022-09-28
JP2021505902A (ja) 2021-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1583236B1 (en) Capacitance change detection device
RU2565595C2 (ru) Детектор контакта с кожей
US7432724B2 (en) Capacitive physical quantity sensor and method of diagnosing the same
US8823394B2 (en) Apparatus for capacitively measuring changes
US20050104604A1 (en) Process and a circuit arrangement for evaluating a measuring capacitance
EP2803055B1 (en) Method and apparatus for detecting smoke in an ion chamber
CN106687777A (zh) 用于监测容器中介质的填充水平的方法和装置
JP6708735B2 (ja) プロセス変数トランスミッタ
JP2007068249A (ja) 電気自動車用リーク検出装置
CN111527401A (zh) 用于检测能够导电的介质的传感器装置以及用于运行传感器装置的方法
US11199434B2 (en) Dual polarity mutual capacitive liquid sensing
CN111699629A (zh) 对电容式传感器的诊断
US20140015540A1 (en) Method for Ascertaining at least one Malfunction of a Conductive Conductivity Sensor
US7401513B2 (en) Electronic method and system for detection of conducting or dielectric medium with dielectric constant higher than that of air
JP2004045209A (ja) 物理量検出装置
JP2010025782A (ja) 液位センサ
JP2016205818A (ja) コンデンサの容量検出装置及び劣化診断装置
EP2642305A2 (en) System and method to detect a short to ground of an external sensor return line
Happel et al. Capacitive sensors for contactless level and composition measurement in automotive clear vision systems
US11686760B2 (en) Method for determining an electrical fault of a conductivity sensor, and conductivity sensor
CN111044910B (zh) 用于运行电池传感器的方法和电池传感器
JP6183042B2 (ja) タッチセンサ
CN111758039B (zh) 用于接地和诊断的系统
RU62457U1 (ru) Емкостный измеритель уровня жидкости (варианты)
CN109073444B (zh) 用于检测柴油燃料过滤器中的水的方法以及用于应用所述方法的水传感器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination