CN116165570A - 安全相关设备中的ntc测温电阻器的润湿识别 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于操作具有NTC测量电阻器的传感器系统的方法，其中，所提出的测量系统以测量电压源的不同测量电压和/或不同内阻检测测量电阻的电阻值，从而确定多个检测的电阻值。在测量电阻未被污染或未被润湿的情况下，这些检测的电阻值彼此之间仅略有偏差并且在具有通常取决于检测的电阻值公差的大小的窗口内。然而，在测量电阻被污染或被润湿的情况下，这些检测的电阻值彼此相差很大，然后至少部分地在具有通常取决于检测的电阻值公差的大小的公差窗口内。
Description
技术领域
本发明涉及用于检测NTC电阻器的寄生电气作用性污染或NTC电阻器的润湿的方法，所述润湿尤其是水滴润湿或湿气膜润湿。
背景技术
当例如在空调系统中例如使用NTC电阻器测量温度时，在NTC的电气端子之间可能积聚有湿气，由此导致总电阻发生变化，并因而导致测量温度发生变化。尤其在低温情况下，可能出现10℃至20℃的误差。
在许多测量电阻器的电阻测量中，电阻器的第一触点连接到单线的信号，并且电阻器的第二触点连接到参考电位线(通常为接地线)。这样做的优点在于，这种布置只需要一个额外的壳体端子来连接电阻器。这种电阻测量的问题在于，由于这种润湿的寄生附加电流路径与要测量的测量电阻器并联连接，因此通常不能检测出所述设备的壳体的这两个端子之间的例如由水滴等引起的漏电电流。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一个不存在现有技术的上述问题并具有其他优点的解决方案。当通过具有测量端子和电源电压线端子(接地端子)的设备对测温电阻进行测量时，应能够确定在测量端子与电源电压线(即，通常是接地线)之间是否存在漏电电流路径。在此，即使泄漏路径从测量端子延伸到电源电压线(尤其为接地线)并因而与测量电阻并联连接，用于检测这种问题的方法仍应当有效且特别有效。实际上，这种额外传导本身不能通过一次近似来确定。
该目的通过独立权利要求的技术教示来实现。必要时，其他实施例可以是从属权利要求的主题。
解决方案
在上述类型的传感器系统中，根据本发明实现了所述目的，即，所提出的测量系统以测量电压源的不同测量电压和/或不同内阻来检测测量电阻器的电阻值，并由此确定多个检测电阻值。在测量电阻器未被污染或未被润湿的情况下，这些检测电阻值彼此之间仅略有偏差并且位于具有通常取决于检测电阻值的大小的公差窗口内。然而，在测量电阻被污染或被润湿的情况下，这些检测电阻值彼此相差很大，并且至少部分地位于具有通常取决于检测电阻值的大小的公差窗口内。
事实上，通过在此提出的技术教示的阐述能够认识到，NTC漏电电流测量电路能够检测NTC温度传感器的结露或润湿。在此方面，使用的测量电路(例如，参见图2)被设计为将NTC测量电阻器(RNTC)连接在传感器评估电路(SA)的第一端子(NTCC)和传感器评估电路(SA)的第二端子(GND)之间。在当通过传感器评估电路(SA)测量NTC测量电阻器(RNTC)的电阻时的故障排除期间，申请人认识到所使用的传感器评估电路(SA)能够识别出传感器评估电路(SA)的第一端子(NTCC)和传感器评估电路(SA)的第二端子(GND)之间的这种水滴。汽车工业所使用的温度传感器系统更喜欢检查它们是否正常运行以及是否存在温度传感器系统的已知的、经常出现的或特别严重的故障状态。这种汽车温度传感器系统更喜欢执行的测量中的一种测量是检测温度传感器系统的传感器评估电路(SA)的第一端子(NTCC)与电源电压线(VDD)、参考电位线(GND)或传感器评估电路(SA)的另一端子(例如，第二端子(GND))之间的漏电电阻的测量值。在图2的示例中，传感器评估电路的第二端子(GND)例如等同于参考电位线(GND)的节点。申请人现在已经认识到，这种所谓的漏电测量电路的实际目的是检测受影响的端子(NTCC、GND)与温度传感器系统的另一电气节点之间的欧姆漏电电阻，且这种所谓的漏电测量电路也可以用于识别润湿或结露。
因此，本文提出了利用寄生水滴(WD)的电阻非线性。在润湿或结露的情况下，水滴(WD)代表附加电阻，其与NTC电阻器(RNTC)并联连接，并因而与用于检测温度的传感器元件并联连接。因此，无法将水滴(WD)的电阻与NTC传感器(RNTC)的电阻区分开。
本文的基本思想只是通过不同条件下的两次测量并根据施加在NTC电阻器(RNTC)上的电压(VNTC)的值以及测量电流的测量值(Imess)或与其相关的值来确定两组测量值。
于是，可以利用该四维向量来减少水滴(WD)对NTC电阻器(RNTC)的电阻测量值的影响。
这基于以下认知：由水滴(WD)的电阻和NTC电阻器的电阻组成的并联电路的电压-电流特性是强烈非线性的。
图1示出了水滴的这种示例性电流-电压特性。在没有安装NTC电阻器(RNTC)的情况下，根据施加在传感器评估电路(SA)的优选镀金的第一端子(NTCC)和传感器评估电路(SA)的优选镀金的第二端子(GND)之间的电压获得了图1所示的示例性水滴的电流-电压特性。在图1的示例中，传感器评估电路(SA)的例如镀金的第一端子(NTCC)和传感器评估电路(SA)的例如镀金的第二端子(GND)之间的距离约为3mm。作为测量结果，电流-电压特性以及因此示例性水滴(WD)的电导率或电阻是高度非线性的。这些非线性过程的原因通常是水滴(WD)的水中的电化学过程。
图1的示例中的水滴(WD)的电阻器(RWD)在测量电压(VNTC)为0.75V时为75kΩ，且在测量电压(VNTC)为0.91V时为59kΩ。
相反，NTC电阻器(RNTC)的示例性电阻在-40℃时为1MΩ，且在180℃时为10Ω。然而，不同于水滴(WD)的电阻，NTC电阻器(RNTC)的电阻是高度线性的。因此，本文提出的测量方法可以通过这种非线性的检测来首先识别润湿或结露，并且在必要时还可以接着将水滴(WD)的电阻值与NTC电阻器(RNTC)的电阻值分开。
因此，传感器评估电路(SA)例如可以通过利用可调节电阻分压器(Vsel)的两个不同输出电压执行两次比率式电阻分压器测量来确定信号引脚和GND之间的与电压相关的漏电电阻(水或其他物质)，这些漏电电阻会篡改电阻测量值(即，温度测量值)。与电压相关的漏电电阻尤其包括传感器评估电路(SA)的第一端子(NTCC)和第二端子(GND)之间的所述干扰性寄生水滴(WD)。
因此，通过本文提出的比率式双电压测量，如果与NTC电阻器(RNTC)并联连接的漏电电阻是电压相关的，则可以识别出该并联连接的漏电电阻。
通过本文提出的比率式双电压测量，可以确定不同于参考电位线(GND)的另一信号线或另一电源电压线的欧姆漏电电阻。
优选地，内部的上拉电阻器(Rpull)可以切换多次，例如切换四次。因此，可以实现10Ω至1MΩ的测量范围。
优选地，传感器评估电路(SA)包括能够产生不同激励电压(Vexc)的可切换电压源(Vsw)。优选地，传感器评估电路(SA)的该可切换电压源(Vsw)根据电压源控制器(VCTR)的电压控制信号(StS)将可调节激励电压(Vexc)施加到上拉电阻器(Rpull)的第一端子。内部上拉电阻器(Rpull)也可以是有源和无源元件的互连结构，该互连结构在所关注的操作条件范围内表现得像一个电阻。在本文的意义内，上拉电阻器(Rpull)和可切换电压源(Vsw)的互连结构可被视为真实电压源(Vswo)，电压源控制器(VCTR)可以通过电压控制信号(StS)调节该真实电压源的电压值，并且电阻控制器(RCTR)可以通过上拉电阻器(RS)调节该真实电压源的内阻值(其为上拉电阻器(Rpull)的值的形式)。NTC电阻器(RNTC)以NTC测量电流(INTC)加载可双重调节真实电压源(Vswo)的输出节点(NTCC)。在图2的示例中，NTC电阻器(RNTC)从可双重调节真实电压源(Vswo)的输出节点(NTCC)抽取该NTC测量电流(INTC)，并向参考电位线(GND)的参考电位耗散该NTC测量电流(INTC)。可双重调节真实电压源(Vswo)的输出节点(NTCC)对应于传感器评估电路(SA)的第一端子(NTCC)。因此，传感器评估电路(SA)包括可双重调节真实电压源(Vswo)。可双重调节真实电压源(Vswo)包括可调节上拉电阻器(Rpull)和可切换电压源(Vsw)。在图2的示例中，可切换电压源(Vsw)包括作为虚拟电压源的作为阻抗转换器连接的示例性运算放大器(AMP)以及可调节电阻分压器(Vsel)，该电阻分压器(Vsel)的分压比例如取决于控制信号(StS)的值。在该示例中，可调节电阻分压器(Vsel)根据电压控制信号(StS)的值在电源电压线(VDD)的电位和参考电位线(GND)的参考电位之间划分电压，并且产生用作作为阻抗转换器连接的运算放大器(AMP)的输入电压的参考电压(Vref)。因此，作为阻抗转换器连接的运算放大器(AMP)的输出(VADCref)与参考电位线(GND)的电位之间的输出电压也取决于电压控制信号(StS)的值。作为阻抗转换器连接的运算放大器(AMP)的输出电压是激励电压(Vexc)。在图1的示例中，作为阻抗转换器连接的运算放大器(AMP)的输出电压(Vexc)用作模数转换器(ADC)的参考电压。该模数转换器(ADC)的输入端直接或间接地连接到传感器评估电路(SA)的第一端子(NTCC)，并因此连接到NTC电阻器(RNTC)的端子。因此，模数转换器(ADC)可以检测NTC电阻器(RNTC)两端的电压降(VNTC)。在NTC电阻器(RNTC)或其端子(GND、NTCC)被润湿或结露的情况下，水滴(WD)或由其代表的水膜的电阻与NTC电阻器(RNTC)并联连接。在图1的示例中，水滴(WD)或水膜从传感器评估电路(SA)的第一端子(NTCC)的电气输出节点获取第二寄生漏电电流(IWD)，并朝向参考电位线(GND)进行放电。因此，水滴(WD)额外加载传感器评估电路(SA)的第一端子(NTCC)，并导致传感器评估电路(SA)的第一端子(NTCC)和传感器评估电路(SA)的第二端子(GND)之间的NTC电阻器电压(VNTC)下降。因此，模数转换器(ADC)检测传感器评估电路(SA)的第一端子(NTCC)和传感器评估电路(SA)的第二端子(GND)之间的NTC电阻器电压(VNTC)。在本文的意义内，模数转换器(ADC)是传感器评估电路(SA)的一部分。传感器评估电路(SA)包括优选地以数字方式实现的NTC控制器(NTCCTR)。优选地，NTC控制器(NTCCTR)包括产生控制信号(StS)的电压源控制器(VCTR)和产生上拉电阻器控制信号(RS)的电阻控制器(RCTR)。
优选地，传感器评估电路(SA)包括用于控制模数转换器(ADC)的控制装置(ADCCTR)，控制装置(ADCCTR)经由内部数据总线(IDB)读出模数转换器(ADC)的测量值。优选地，用于控制模数转换器(ADC)的控制装置(ADCCTR)和NTC控制器(NTCCTR)形成单个单元。NTC控制器(NTCCTR)和用于控制模数转换器(ADC)的控制装置(ADCCTR)可以通过计算机内核的程序来实现，其中，计算机内核通过执行优选地存储在传感器评估电路(SA)的存储器中的控制程序来模拟这些器件部分。在这种情况下，计算机内核和存储器优选为传感器评估电路(SA)的器件部分。
本文提出了用于检测温度的传感器评估电路(SA)如下地执行第一测量：
优选地，传感器评估电路(SA)在传感器评估电路(SA)的第一输出端(NTCC)和传感器评估电路(SA)的第二输出端(GND)之间施加第一激励电压(Vexc)，其中，电源在第一输出端(NTCC)处的内阻具有传感器评估电路(SA)的该第一输出端的内阻(Rpull)的第一电阻值。在此，通常仅在第一输出端(NTCC)未加载测量电流(Imess)时才设置第一激励电压(Vexc)。
传感器评估电路(SA)检测传感器评估电路(SA)的第一输出端(NTCC)和传感器评估电路(SA)的第二输出端(GND)之间的NTC电阻器电压(VNTC)的第一电压值。第一NTC电阻器电压(VNTC)不同于第一激励电压(Vexc)，因为NTC电阻器(RNTC)和可能存在的水滴(WD)从传感器评估电路(SA)的第一端子(NTCC)抽取测量电流(Imess)，并因此内阻(即，上拉电阻器(Rpull))两端的电压下降。优选地，传感器评估电路(SA)的模数转换器(ADC)检测传感器评估电路(SA)的第一输出端(NTCC)和传感器评估电路(SA)的第二输出端(GND)之间的第一NTC电阻器电压(VNTC)的第一电压值，并经由内部数据总线(IDB)将检测的第一NTC电阻器电压(VNTC)的第一电压值传输到传感器评估电路(SA)的可能存在的计算机内核(CTR)。
原则上，传感器评估电路(SA)现在可以通过两种方式(这两种方式也可以相互结合)根据激励电压(Vexc)的值和NTC电阻器电压(VNTC)的值产生另一对测量值。
变形例A：改变激励电压(Vexc)
在变形例A中，传感器评估电路(SA)在传感器评估电路(SA)的第一输出端(NTCC)和传感器评估电路(SA)的第二输出端(GND)之间施加第二激励电压(Vexc)，第二激励电压在电压值上不同于第一激励电压(Vexc)，其中，电源在第一输出端(NTCC)处的内阻仍具有传感器评估电路(SA)的第一输出端的内阻(Rpull)的第一电阻值。在此，通常仅在第一输出端(NTCC)未加载测量电流(Imess)时才设置第二激励电压(Vexc)。
传感器评估电路(SA)检测传感器评估电路(SA)的第一输出端(NTCC)和传感器评估电路(SA)的第二输出端(GND)之间的NTC电阻器电压(VNTC)的第二电压值。第二NTC电阻器电压(VNTC)不同于第二激励电压(Vexc)，因为NTC电阻器(RNTC)和可能存在的水滴(WD)从传感器评估电路(SA)的第一端子(NTCC)抽取测量电流(Imess)，并因此内阻(即，上拉电阻器(Rpull))两端的电压下降。此外，第二NTC电阻器电压(VNTC)不同于第一NTC电阻器电压(VNTC)。优选地，传感器评估电路(SA)的模数转换器(ADC)检测传感器评估电路(SA)的第一输出端(NTCC)和传感器评估电路(SA)的第二输出端(GND)之间的第二NTC电阻器电压(VNTC)的第二电压值，并经由内部数据总线(IDB)将检测的第二NTC电阻器电压(VNTC)的第二电压值传输到传感器评估电路(SA)的可能存在的计算机内核(CTR)。
变形例B：改变上拉电阻器(Rpull)
在变形例B中，传感器评估电路(SA)在传感器评估电路(SA)的第一输出端(NTCC)和传感器评估电路(SA)的第二输出端(GND)之间施加第一激励电压(Vexc)，其中，现在，电源在第一输出端(NTCC)处的内阻具有传感器评估电路(SA)的第一输出端的内阻(Rpull)的第二电阻值。传感器评估电路(SA)的第一输出端的内阻(Rpull)的第二电阻值不同于传感器评估电路(SA)的第一输出端的内阻(Rpull)的第二电阻值。在此，通常仅在第一输出端(NTCC)未加载测量电流(Imess)时才设置第一激励电压(Vexc)。
传感器评估电路(SA)检测传感器评估电路(SA)的第一输出端(NTCC)和传感器评估电路(SA)的第二输出端(GND)之间的NTC电阻器电压(VNTC)的第二电压值。第二NTC电阻器电压(VNTC)不同于第二激励电压(Vexc)，因为NTC电阻器(RNTC)和可能存在的水滴(WD)从传感器评估电路(SA)的第一端子(NTCC)抽取测量电流(Imess)，并因此现在改变的内阻(即，上拉电阻器(Rpull))两端的改变的电压下降。此外，第二NTC电阻器电压(VNTC)不同于第一NTC电阻器电压(VNTC)。优选地，传感器评估电路(SA)的模数转换器(ADC)检测传感器评估电路(SA)的第一输出端(NTCC)和传感器评估电路(SA)的第二输出端(GND)之间的第二NTC电阻器电压(VNTC)的第二电压值，并经由内部数据总线(IDB)将该检测的第二NTC电阻器电压(VNTC)的第二电压值传输到传感器评估电路(SA)的可能存在的计算机内核(CTR)。
变形例C：改变上拉电阻器(Rpull)并改变激励电压(Vexc)
在变形例C中，传感器评估电路(SA)在传感器评估电路(SA)的第一输出端(NTCC)和传感器评估电路(SA)的第二输出端(GND)之间施加第二激励电压(Vexc)，第二激励电压(Vexc)在电压值上不同于第一激励电压(Vexc)，其中，电源的内阻在第一输出端(NTCC)处现在也具有传感器评估电路(SA)的第一输出端的内阻(Rpull)的第二电阻值。传感器评估电路(SA)的该第一输出端的内阻(Rpull)的第二电阻值不同于传感器评估电路(SA)的该第一输出端的内阻(Rpull)的第二电阻值。在此，通常仅在第一输出端(NTCC)未加载测量电流(Imess)时才设置第二激励电压(Vexc)。
传感器评估电路(SA)检测传感器评估电路(SA)的第一输出端(NTCC)和传感器评估电路(SA)的第二输出端(GND)之间的NTC电阻器电压(VNTC)的第二电压值。第二NTC电阻器电压(VNTC)不同于第二激励电压(Vexc)，因为NTC电阻器(RNTC)和可能存在的水滴(WD)从传感器评估电路(SA)的第一端子(NTCC)抽取测量电流(Imess)，并因此现在改变的内阻(即，上拉电阻器(Rpull))两端的改变的电压下降。此外，第二NTC电阻器电压(VNTC)应优选地不同于第一NTC电阻器电压(VNTC)。优选地，传感器评估电路(SA)的模数转换器(ADC)检测传感器评估电路(SA)的第一输出端(NTCC)和传感器评估电路(SA)的第二输出端(GND)之间的第二NTC电阻器电压(VNTC)的第二电压值，并经由内部数据总线(IDB)将检测的第二NTC电阻器电压(VNTC)的第二电压值传输到传感器评估电路(SA)的可能存在的计算机内核(CTR)。
计算机内核(CTR)根据第二NTC电阻器电压(VNTC)的第二电压值、针对其检测而设置的内阻(Rpull)的电阻值以及用于其检测的激励电压(Vexc)的值来确定传感器评估装置(SA)的第一端子(NTCC)和传感器评估装置(SA)的第二端子(GND)之间的电气测量对象的电阻的第二电阻值。
计算机内核(CTR)根据第二NTC电阻器电压(VNTC)的第一电压值、针对其检测而设置的内阻(Rpull)的电阻值以及用于其检测的激励电压(Vexc)的值来确定传感器评估装置(SA)的第一端子(NTCC)和传感器评估装置(SA)的第二端子(GND)之间的电气测量对象的电阻的第一电阻值。
如果第一电阻值减去第二电阻值得到的差值在数值上超过第一阈值，则计算机内核(CTR)得出存在结露或湿气的结论。也就是说，如果第一电阻与第二电阻在数值上的偏差超过第一阈值，则计算机内核(CTR)得出存在结露或湿气的结论。如果第一电阻值与第二电阻值的比率与参考比率在数值上的偏差超过第二阈值，则计算机内核(CTR)也可以得出存在结露或湿气的结论。
例如，传感器评估电路(SA)可以使用两个参考电压依次执行两次ADC转换。在此，作为任意示例，将第一次测量的激励电压(Vexc)的值选择为1.5V，并将第二次测量的激励电压(Vexc)的值选择为1.8V。
通过比率式测量，在没有水滴(WD)或水膜的“干净”NTC电阻器(RNTC)的情况下，不管激励电压(Vexc)的电压值是1.5V还是1.8V，在模数转换器(ADC)的示例中始终检测到相同的转换值。
优选地，传感器评估装置(SA)设置上拉电阻器(Rpull)的电阻值，使得NTC电阻器电压(VNTC)的电压值约为激励电压(Vexc)的50％。为此，如上所述，电阻控制器(RCTR)可以优选地在其测量范围内切换上拉电阻器(Rpull)的电阻值，使得NTC电阻器电压(VNTC)在数值上始终尽可能地保持在激励电压(Vexc)的值的中间。
在水滴(WD)污染的情况下，参考电压(VADCref)的切换时间顺序例如将参考电压(VADCref)从1.5V切换到1.8V，使得水滴(WD)表现出两种不同的电阻。在此处的示例中，该电阻约为72kΩ或59kΩ。
因此，当水滴(WD)或湿气凝结在NTC电阻器(RNTC)或其引线(NTCC、GND)的外部时，模数转换器(ADC)的比率式测量确定了传感器评估电路(SA)的第一端子(NTCC)和传感器评估电路(SA)的第二端子(GND)之间的电阻的两个不同电阻值。
因此，传感器评估装置可以清楚地区分温度是否发生了改变，或者水滴或水膜是否润湿了NTC电阻器(RNTC)或其引线并篡改了测量。
不同温度下的NTC电阻器(RNTC)的典型示例性NTC温度传感器电阻仅供参考：
·85℃时为1kΩ
·25℃时为10kΩ
·0℃时为32kΩ
·-20℃时为97kΩ
因此，文本说明了一种用于检测NTC电阻器(RNTC)的寄生电气作用性污染或润湿的方法，该NTC电阻器用作温度测量设备中的温度敏感性传感器元件。该过程包括以下步骤：
·将电压源(Vswo)的第一激励电压(Vexc)施加到NTC电阻器(RNTC)，其中，该电压源(Vswo)具有第一内阻(Rpull)；
·确定NTC电阻器(RNTC)两端的下降的NTC电阻器电压(VNTC)的第一电压测量值；
·将电压源(Vswo)的第二激励电压(Vexc)施加到NTC电阻器(RNTC)，其中，该电压源(Vswo)具有第二内阻(Rpull)，并且其中，第一激励电压(Vexc)不同于第二激励电压(Vexc)，且/或第一内阻(Rpull)不同于第二内阻(Rpull)；
·确定NTC电阻器(RNTC)两端的下降的NTC电阻器电压(VNTC)的第二电压测量值；
·将第一电压测量值转换为第一比较值，例如转换为NTC电阻器(RNTC)的第一电阻值，并且
·将第二电压测量值转换为第二比较值，例如转换为NTC电阻器(RNTC)的第二电阻值；
·比价第一比较值与第二比较值，并且形成比较量；
·如果比较量与比较量期望值的偏差超过预定的最大差值，则得出存在润湿或水滴或污染等的结论，且/或如果比较量与比较量期望值的偏差小于预定的最大差值，则得出未被润湿或干燥或没有污染等状态的结论。
该方法的改进示例通过以下方式形成比较量：将第一比较值除以第二比较值，或将第二比较值除以第一比较值，或者从第二比较值中减去第一比较值，或从第一比较值中减去第二比较值。
所有用于电阻式温度传感器(NTC、PTC)的评估设备都可以使用本文提出的技术教示。
因此，在本文的技术教示的意义内，术语“NTC电阻器”也与PTC电阻同义。因此，这些都包含在权利要求中。
因此，本文提出了一种具有NTC电阻器(RNTC)和传感器评估电路(SA)的温度测量设备。传感器评估电路(SA)包括作为阻抗转换器连接的运算放大器(AMP)、电压源(Vswo)、电压源控制器(VCTR)、计算机内核(CTR)和模数转换器(ADC)，必要时，该计算机内核还可以起到电压源控制器(VCTR)的作用。此外，传感器评估电路(SA)还可以包括电阻控制器(RCTR)，该电阻控制器可以优选地控制上拉电阻器(Rpull)的电阻值。如有必要，计算机内核(CTR)通常也可以并优选地起到电压源控制器(VCTR)的作用。优选地，温度测量设备执行用于检测与NTC电阻器(RNTC)的测量值相关的寄生电气作用性污染、润湿或水滴(WD)的方法。根据提出的方案，NTC电阻器(RNTC)优选为温度测量设备中的温度敏感性传感器元件。假设寄生的电气作用性污染、润湿或水滴(WD)应能够影响NTC电阻器(RNTC)的信号(INTC，VNTC)。电压源控制器(VCTR)或计算机内核(CTR)使电压源(Vswo)具有第一内阻(Rpull)并将第一激励电压(Vexc)施加到NTC电阻器(RNTC)。为此，例如可以将上拉电阻器(Rpull)设计为电子分压器。这种电子分压器的一种可能结构是电阻器链，其形式为通常由n个相同类型的电阻器串联而成，其中，模拟多路复用器根据上拉电阻器控制信号(RS)的值选择上拉电阻器(Rpull)的电阻之间或上拉电阻器(Rpull)的串联电阻链两端处的其中一个节点，并且例如将其连接到可切换电压源(Vsw)的输出端或作为阻抗转换器连接的运算放大器(AMP)的上拉电阻器的输出端。在此，在两个测量时段中的至少两个优选连续的测量步骤中进行测量。在测量周期的第一测量时段内的第一时间点，模数转换器(ADC)检测在NTC电阻器(RNTC)两端的下降的NTC电阻器电压(VNTC)的第一电压测量值。然后，电压源控制器(VCTR)或计算机内核(CTR)在测量周期的第二测量时段内使电压源(Vswo)具有第二内阻(Rpull)，并且将第二激励电压(Vexc)施加到NTC电阻器(RNTC)。在此，第一激励电压(Vexc)不同于第二激励电压(Vexc)。为此，替代地或同时，第一内阻(Rpull)可以不同于第二内阻(Rpull)。然后，在测量周期的第二测量时段内的第二时间点，模数转换器(ADC)检测在NTC电阻器(RNTC)两端的下降的NTC电阻器电压(VNTC)的第二电压测量值。然后，计算机内核(CTR)将第一电压测量值转换为第一比较值，例如转换为NTC电阻器(RNTC)的第一电阻值。同样地，计算机内核(CTR)或上级控制装置将第二电压测量值转换为第二比较值，例如转换为NTC电阻器(RNTC)的第二电阻值。计算机内核(CTR)或上级控制装置将第一比较值与第二比较值进行比较，并且形成比较量。根据类型，计算机内核(CTR)或上级控制装置可以通过以下方式形成比较量：将第一比较值除以第二比较值，或将第二比较值除以第一比较值，且/或从第二比较值中减去第一比较值，或从第一比较值中减去第二比较值。如果比较量与比较量期望值的偏差超过预定的最大差值，则计算机内核(CTR)或上级控制装置得出存在润湿、水滴或污染等的结论。如果比较量与比较量期望值的偏差小于预定的最大差值，则计算机内核(CTR)或上级控制装置也可以得出未被润湿或干燥或没有污染等状态的结论。
优点
如本文所述，这种方法能够检测到NTC测量电阻器(RNTC)的污染。然而，优点不限于此。
因此，用于执行根据本文提出的技术教示的方法的设备现在可以仅利用参考电压在NTC测量时识别温度是否发生了变化或者在NTC电阻器的两个端子之间是否存在水滴或湿气。
此外，提出的设备还可以识别针对该设备所在的总电路的其他节点的非线性欧姆漏电电阻(污染物)。
附图说明
图1示出了示例性水滴(WD)的电压-电流特性。
图2示出了示例性测量装置。
图3示出了方法的基本步骤的顺序。
具体实施方式
图1
图1示出了如在本文提出的方案的开发时测量的示例性水滴(WD)的非线性电压-电流特性。
图2
图2示出了示例性测量装置。测量装置包括传感器评估电路(SA)和NTC电阻器(RNTC)。NTC电阻器(RNTC)利用第一端子连接到传感器评估电路(SA)的第一端子(NTCC)。NTC电阻器(RNTC)利用第二端子连接到传感器评估电路(SA)的第二端子(GND)。传感器评估电路(SA)将测量电流(Imess)馈送到NTC电阻器(RNTC)中。NTC电阻器(RNTC)两端的NTC电阻器电压(VNTC)降低。传感器评估电路(SA)检测NTC电阻器电压(VNTC)的值。传感器评估电路包括真实电压源(Vswo)，当空载时，该真实电压源(Vexc)在传感器评估电路(SA)的第一端子(NTCC)处输出相对于参考电位线(GND)的参考电位的激励电压(Vexc)。传感器评估电路(SA)的模数转换器(ADC)的输入端经由连接线(NTCW)连接到传感器评估电路(SA)的第一端子(NCTCC)。传感器评估电路(SA)的模数转换器(ADC)检测传感器评估电路(SA)的第一端子(NTCC)处的相对于参考电位线(GND)的参考电位的电位值。该电位与参考电位线(GND)的参考电位值之间的差值是在NTC电阻器(RNTC)两端的下降的NTC电阻器电压(VNTC)。NTC电阻器电流(INTC)流过NTC电阻器(RNTC)。在没有水滴、未被润湿和未被污染的情况下，NTC电阻器电流(INTC)通常等于测量电流(Imess)。优选地，模数转换器(ADC)经由内部数据总线(IDB)将检测的NTC电阻器电压(VNTC)的值传送到传感器评估设备(SA)内的计算机内核(CTR)。优选地，该计算机内核(CTR)通过数据接口连接到计算机网络，以便该计算机内核可以将该数据或错误信号传送到上级系统。
在图2的示例中，电压源(Vsw)产生激励电压(Vexc)。该电压源(Vsw)和可调节上拉电阻器(Rpull)共同构成了具有内阻和电压源(Vsw)的真实电压源，该内阻基本上由上拉电阻器(Rpull)确定，该电压源(Vsw)的输出电压(即，激励电压(Vexc))基本上由作为阻抗转换器连接的放大器(AMP)的输入电压(Verf)确定。在图2的示例中，放大器(AMP)是电压源(Vsw)的器件部分。在图2的示例中，电压源(Vsw)包括可调节分压器(Vsel)，该可调节分压器根据电压控制信号(StS)的值从工作电压产生放大器(AMP)的输入电压(Vref)。电压控制器(VCTR)产生电压控制信号(StS)。电阻控制器(RCTR)产生电阻器控制信号(RS)。优选地，上拉电阻器(Rpull)的电阻值取决于电阻器控制信号(RS)的值。作为电阻控制器(RCTR)的代替，计算机内核(CTR)也可以产生电阻器控制信号(RS)。作为电压控制器(VCTR)的代替，计算机内核(CTR)也可以产生电压控制信号(StS)。
附图标记NTCFE表示传感器驱动电路(SA)的电路部分中的用于驱动NTC电阻器(RNTC)的典型模拟电路部分。
附图标记ADCFE表示传感器驱动电路(SA)的电路部分中的用于检测在NTC电阻器(RNTC)两端的下降的NTC电阻器电压(VNTC)的电压值的典型模拟电路部分。
附图标记ADCCTRL表示传感器驱动电路(SA)的电路部分中的用于处理由模数转换器(ADC)检测的NTC电阻器电压(VNTC)的电压值的典型数字电路部分。
附图标记NTCCTRL表示传感器驱动电路(SA)的电路部分中的用于控制NTC电阻器(RNTC)的驱动的典型数字电路部分。
如果NTC电阻器(RNTC)被沾湿或润湿或与水滴(WD)接触，则会流过额外的电流(IWD)，该电流通常不与NTC电阻器电压(VNTC)呈线性关系。
图3
图3示出了用于检测寄生的电气作用性污染、润湿或水滴(WD)的方法。
该方法的第一步骤(1)包括通过寄生的电气作用性污染、通过润湿或通过水滴(WD)来影响NTC电阻器(RNTC)的信号(INTC，VNTC)，其中，NTC电阻器(RNTC)是温度测量设备中的温度敏感性传感器元件。在这种情况下，原则上，该方法的信号可被视为NTC测量电流(INTC)以及传感器评估电路(SA)的第一端子(NTCC)和传感器评估电路(SA)的第二端子(GND)之间的NTC电阻器电压(VNTC)。当然，也可以根据该NTC测量电流(INTC)和NTC电阻器电压(VNTC)确定NTC电阻器(RNTC)的电阻值。
该方法的第二步骤(2)包括将电压源(Vswo)的第一激励电压(Vexc)施加到NTC电阻器(RNTC)，其中，该电压源(Vswo)具有第一内阻(Rpull)。
该方法的第三步骤(3)包括确定NTC电阻器(RNTC)两端的下降的NTC电阻器电压(VNTC)的第一电压测量值。
该方法的第四步骤(4)包括将电压源(Vswo)的第二激励电压(Vexc)施加到NTC电阻器(RNTC)，其中，该电压源(Vswo)具有第二内阻(Rpull)，并且其中，第一激励电压(Vexc)不同于第二激励电压(Vexc)，且/或第一内阻(Rpull)不同于第二内阻(Rpull)。
第五步骤(5)包括确定NTC电阻器(RNTC)两端的下降的NTC电阻器电压(VNTC)的第二电压测量值。
该方法的第六步骤(6)包括将第一电压测量值转换为第一比较值，例如转换为NTC电阻器(RNTC)的第一电阻值。
该方法的第七步骤(7)包括将第二电压测量值转换为第二比较值，例如转换为NTC电阻器(RNTC)的第二电阻值。
该方法的第八步骤(8)包括比较第一比较值与第二比较值，并且形成比较量。
在第九步骤(也是最后的步骤)(9)中，如果比较量与比较量期望值的偏差超过预定的最大差值，则得出存在润湿、水滴或污染等的结论，且/或如果比较量与比较量期望值的偏差小于预定的最大差值，则得出未被润湿或干燥或没有污染等状态的结论。
声明
以上说明不是详尽的，并且本公开不限于所示的示例。根据附图、公开内容和权利要求，本领域的普通技术人员可以理解和实施所公开示例的其他变形例。不定冠词“一”或“一个”及其变形不排除多个，而提到的确定数量的元件并不排除存在更多或更少元件的可能性。一个单元可以实现本公开所述的多个元件的功能，反之，多个元件可以实现一个单元的功能。在不背离本公开的范围的情况下，大量的替代例、等同例、变形例和组合是可能的。
除非另有说明，本发明的所有特征可以自由地相互组合。这适用于在此提出的全文。除非另有说明，附图说明中描述的特征也可以与其他特征自由组合作为本发明的特征。在此，没有明确规定将示例性实施例的各个特征限制为与示例性实施例的其他特征的组合。此外，设备的物体特征也可以重新改写并作为方法特征使用，而方法特征也可以改写为设备的物体特征。因此，这种重新表述是自动公开的。
以上详细说明参考了附图。说明书和附图中的示例应被认为是说明性的，而不应认识是对所述的具体示例或元件的限制。通过修改、组合或改变某些元件，可以从以上说明和/或附图和/或权利要求中推导出多个示例。此外，本领域技术人员可以从说明和/或附图中推导出未按字面描述的示例或元件。
附图标记列表
1通过寄生的电气作用性污染、润湿或水滴(WD)来影响NTC电阻器(RNTC)的信号(INTC，VNTC)，其中，该NTC电阻器(RNTC)是温度测量设备中的温度敏感性传感器元件；
2将电压源(Vswo)的第一激励电压(Vexc)施加到NTC电阻器(RNTC)，其中，该电压源(Vswo)具有第一内阻(Rpull)；
3确定NTC电阻器(RNTC)两端的下降的NTC电阻器电压(VNTC)的第一电压测量值；
4将电压源(Vswo)的第二激励电压(Vexc)施加到NTC电阻器(RNTC)，其中，该电压源(Vswo)具有第二内阻(Rpull)，并且其中，第一激励电压(Vexc)不同于第二激励电压(Vexc)，且/或第一内阻(Rpull)不同于第二内阻(Rpull)；
5确定NTC电阻器(RNTC)两端的下降的NTC电阻器电压(VNTC)的第二电压测量值；
6将第一电压测量值转换为第一比较值，例如转换为NTC电阻器(RNTC)的第一电阻值；
7将第二电压测量值转换为第二比较值，例如转换为NTC电阻器(RNTC)的第二电阻值；
8比较第一比较值与第二比较值，并且形成比较量；
9如果比较量与比较量期望值的偏差超过预定的最大差值，则得出存在润湿、水滴或污染等的结论，且/或如果比较量与比较量期望值的偏差小于预定的最大差值，则得出未被润湿、干燥或没有污染等状态的结论；
ADC模数转换器(ADC)；
ADCCTR用于控制模数转换器(ADC)的控制装置(ADCCTR)；
ADCCTRL传感器驱动电路(SA)的电路部分中的用于处理由模数转换器(ADC)检测的NTC电阻器电压(VNTC)的电压值的数字电路部分；
ADCFE传感器驱动电路(SA)的电路部分中的用于检测在NTC电阻器(RNTC)两端的下降的NTC电阻器电压(VNTC)的电压值的模拟电路部分；
AMP作为阻抗转换器连接的运算放大器(AMP)；
GND传感器评估电路(SA)的第二端子(GND)[接地端子]和参考电位线(GND)；
CTR传感器评估电路(SA)的计算机内核(CTR)；
Imess测量电流(Imess)；
INTC NTC测量电流(INTC)；
IWD第二寄生漏电电流(IWD)；
IDB内部数据总线(IDB)；
NTCC传感器评估电路(SA)的第一端子(NTCC)；
NTCCTR NTC控制器(NTCCTR)；
NTCCTRL传感器驱动电路(SA)的电路部分中的用于控制NTC电阻器(RNTC)的驱动的数字电路部分；
NTCFE传感器驱动电路(SA)的电路部分中的用于驱动NTC电阻器(RNTC)的典型模拟电路部分；
RNTC NTC测量电阻器；
Rpull内部上拉电阻器(Rpull)；
RWD水滴(WD)的电阻(RWD)；
RS上拉电阻器控制信号(RS)；
RCTR电阻控制器(RCTR)；
SA传感器评估电路(SA)；
StS电压源控制器(VCTR)的控制信号(StS)；
VCTR电压源控制器(VCTR)；
VDD电源电压线(VDD)；
VADCref作为阻抗转换器连接的运算放大器(AMP)的输出(VADCref)和参考电位线(GND)的电位之间的输出电压；
Vexc激励电压(Vexc)；
VNTC传感器评估电路(SA)的第一端子(NTCC)和传感器评估电路(SA)的第二端子(GND)之间的NTC电阻器电压(VNTC)；
Vref参考电压(Vref)；
Vsel可调节电阻分压器(Vsel)；
Vsw可切换电压源(Vsw)；
Vswo真实电压源(Vswo)；
WD水滴(WD)、污染或润湿等。
Claims (9)
1.一种用于检测寄生的电气作用性污染、寄生的电气作用性润湿或寄生的电气作用性水滴(WD)的方法，
其中，所述寄生的电气作用性污染、所述寄生的电气作用性润湿或所述寄生的电气作用性水滴(WD)影响NTC电阻器(RNTC)的信号(INTC，VNTC)，并且
其中，所述NTC电阻器(RNTC)是温度测量设备中的温度敏感性传感器元件，
所述方法包括以下步骤：
-将电压源(Vswo)的第一激励电压(Vexc)施加到所述NTC电阻器(RNTC)，其中，所述电压源(Vswo)具有第一内阻(Rpull)；
-确定所述NTC电阻器(RNTC)两端的下降的NTC电阻器电压(VNTC)的第一电压测量值；
-将所述电压源(Vswo)的第二激励电压(Vexc)施加到所述NTC电阻器(RNTC)，其中，所述电压源(Vswo)具有第二内阻(Rpull)，并且其中，所述第一激励电压(Vexc)不同于所述第二激励电压(Vexc)，且/或所述第一内阻(Rpull)不同于所述第二内阻(Rpull)；
-确定所述NTC电阻器(RNTC)两端的下降的所述NTC电阻器电压(VNTC)的第二电压测量值；
-将所述第一电压测量值转换为第一比较值，例如转换为所述NTC电阻器(RNTC)的第一电阻值，并且
-将所述第二电压测量值转换为第二比较值，例如转换为所述NTC电阻器(RNTC)的第二电阻值(RNTC)；
-比较所述第一比较值与所述第二比较值，并且形成比较量；
-在所述比较量与比较量期望值的偏差超过预定的最大差值时，得出存在润湿、水滴或污染等的结论，且/或在所述比较量与比较量期望值的偏差小于所述预定的最大差值时，得出未被润湿或干燥或没有污染等状态的结论。
2.根据权利要求1所述的方法，
-其中，通过将所述第一比较值除以所述第二比较值或者通过将所述第二比较值除以所述第一比较值来形成所述比较量。
3.根据权利要求1所述的方法，
其中，通过从所述第二比较值中减去所述第一比较值或者通过从所述第一比较值中减去所述第二比较值来形成所述比较量。
4.一种用于检测寄生的电气作用性污染、寄生的电气作用性润湿或寄生的电气作用性水滴(WD)的方法，
所述方法包括：
-通过所述寄生的电气作用性污染、通过所述寄生的电气作用性润湿或通过所述寄生的电气作用性水滴(WD)影响NTC电阻器(RNTC)的信号(INTC，VNTC)的步骤(1)，其中，所述NTC电阻器(RNTC)是温度测量设备中的温度敏感性传感器元件；
-将电压源(Vswo)的第一激励电压(Vexc)施加到所述NTC电阻器(RNTC)的步骤(2)，其中，所述电压源(Vswo)具有第一内阻(Rpull)；
-确定所述NTC电阻器(RNTC)两端的下降的NTC电阻器电压(VNTC)的第一电压测量值的步骤(3)；
-将所述电压源(Vswo)的第二激励电压(Vexc)施加到所述NTC电阻器(RNTC)的步骤(4)，其中，所述电压源(Vswo)具有第二内阻(Rpull)，并且其中，所述第一激励电压(Vexc)不同于所述第二激励电压(Vexc)，且/或所述第一内阻(Rpull)不同于所述第二内阻(Rpull)；
-确定所述NTC电阻器(RNTC)两端的下降的所述NTC电阻器电压(VNTC)的第二电压测量值的步骤(5)；
-将所述第一电压测量值转换为第一比较值，例如转换为所述NTC电阻器(RNTC)的第一电阻值的步骤(6)，并且
-将所述第二电压测量值转换为第二比较值，例如转换为所述NTC电阻器(RNTC)的第二电阻值的步骤(7)；
-比较所述第一比较值与所述第二比较值并且形成比较量的步骤(8)；
-在所述比较量与比较量期望值的偏差超过预定的最大差值时，得出存在润湿、水滴或污染等的结论，且/或在所述比较量与比较量期望值的偏差小于所述预定的最大差值时，得出未被润湿或干燥或没有污染等状态的结论的步骤(9)。
5.根据权利要求4所述的方法，
-其中，通过将所述第一比较值除以所述第二比较值或者通过将所述第二比较值除以所述第一比较值来形成所述比较量。
6.根据权利要求4所述的方法，
-其中，通过从所述第二比较值中减去所述第一比较值或者通过从所述第一比较值中减去所述第二比较值来形成所述比较量。
7.一种温度测量设备，其包括：
-NTC电阻器(RNTC)；以及
-传感器评估电路(SA)，
-其中，所述传感器评估电路(SA)包括作为阻抗转换器连接的运算放大器(AMP)，并且
-其中，所述传感器评估电路(SA)包括电压源(Vswo)，并且
-其中，所述传感器评估电路(SA)包括电压源控制器(VCTR)，并且
-其中，所述传感器评估电路(SA)包括计算机内核(CTR)，并且
-其中，所述传感器评估电路(SA)包括模数转换器(ADC)，并且
-其中，所述温度测量设备执行用于检测寄生的电气作用性污染、润湿或水滴(WD)的方法，并且
-其中，所述NTC电阻器(RNTC)是所述温度测量设备中的温度敏感性传感器元件，并且
-其中，所述寄生的电气作用性污染、所述寄生的电气作用性润湿或所述寄生的电气作用性水滴(WD)影响所述NTC电阻器(RNTC)的信号(INTC，VNTC)，并且
-其中，所述电压源控制器(VCTR)或所述计算机内核(CTR)使所述电压源(Vswo)具有第一内阻(Rpull)，并且将第一激励电压(Vexc)施加到所述NTC电阻器(RNTC)，并且
-其中，所述模数转换器(ADC)检测所述NTC电阻器(RNTC)两端的下降的NTC电阻器电压(VNTC)的第一电压测量值，并且
-其中，所述电压源控制器(VCTR)或所述计算机内核(CTR)使所述电压源(Vswo)具有第二内阻(Rpull)，并且将第二激励电压(Vexc)施加到所述NTC电阻器(RNTC)，并且
-其中，所述第一激励电压(Vexc)不同于所述第二激励电压(Vexc)，且/或所述第一内阻(Rpull)不同于所述第二内阻(Rpull)，并且
-其中，所述模数转换器(ADC)检测所述NTC电阻器(RNTC)两端的下降的所述NTC电阻器电压(VNTC)的第二电压测量值，并且
-其中，所述计算机内核(CTR)将所述第一电压测量值转换为第一比较值，例如转换为所述NTC电阻器(RNTC)的第一电阻值，并且
-其中，所述计算机内核(CTR)或上级控制装置将所述第二电压测量值转换为第二比较值，例如转换为所述NTC电阻器(RNTC)的第二电阻值，并且
-其中，所述计算机内核(CTR)或所述上级控制装置将所述第一比较值与所述第二比较值进行比较，并且形成比较量，并且
-在所述比较量与比较量期望值的偏差超过预定的最大差值时，所述计算机内核(CTR)或所述上级控制装置得出存在润湿或水滴或污染等的结论，且/或在所述比较量与比较量期望值的偏差小于所述预定的最大差值时，得出未被润湿或干燥或没有污染等状态的结论。
8.根据权利要求7所述的设备，
-其中，所述计算机内核(CTR)或所述上级控制装置通过将所述第一比较值除以所述第二比较值或者通过将所述第二比较值除以所述第一比较值来形成所述比较量。
9.根据权利要求8所述的设备，
-其中，所述计算机内核(CTR)或所述上级控制装置通过从所述第二比较值中减去所述第一比较值或者通过从所述第一比较值中减去所述第二比较值来形成所述比较量。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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