CN1217786A - 在传感器输出信号中调节切换点的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及自动校验的传感器装置,其具有传感器(1)和一个传感器(1)的输出电路(3)中的校验电路以调节切换点。该校验电路借助于补偿D/A转换器(5)如此调节输出电路(3)中的补偿,具有参考值的切换点重合。补偿D/A转换器(5)通过校验逻辑(6)控制。
Description
上述发明涉及用于在传感器的输出信号的信号峰值之间的任意的固定的比例的情况下的受传感器装置控制的系统中调节切换点的方法。
为了得到旋转部分的运动和位置状态而应用了已知的传感器。例如用于汽车中的曲轴-、凸轮轴-、驱动轴-和ABS-传感器。
这种传感器有利的应用用于检测磁场变换的霍尔传感器。因此例如在一个给定的位置安装一永磁体以产生磁体。此磁场从固定在旋转部分上的齿轮或者其他的铁氧体发送器分别根据位置进行调制。该霍尔传感器有利的位于永磁体和齿轮或者发送器之间并且能够检测磁场的变换。如果例如齿轮的一个齿位于磁场中就释放“高”的输出信号,而齿轮之间的空隙就代表“低”的输出信号。以此方式能够得到由霍尔传感器输出的关于旋转部分的位置或者点的信号。
从传感器得到的信号主要受工作条件的影响,以此来使用传感器。这种工作条件含有不可避免的不可测量性,例如气隙的工作温度或者大小,尽管存在工作条件所引起的振动,该传感器应该也能够输出尽可能准确的输出信号。也就是说,输出信号应该不依赖于通过工作条件所引起的振动而具有好的曲线。如下所示:如果传感器装置例如输出一个正弦波信号的话,就能够得到一个通过传感器装置控制的系统的好的特性,其与传感器的输出信号有关,并且在该信号过零时可以预先得到。此过零过程与信号幅值无关并且另外具有高的边沿陡峭度。
当然在传感器的输出信号的其他信号形状的情况下也可以使用其他的切换点作为过零,该信号平均值也是有利的。
在分析传感器的输出信号以切换通过传感器所控制的系统时,切换点与传感器的输出信号的信号幅值无关的被保持,这可以自动得到非常缓慢的信号。
在VDI报告1287,1996,583-611页,“一个新的“霍尔效应”齿轮传感器的产生:通过BIMos技术和新的包装方法的结合所产生的优点”描述了一个传感器装置,其中的传感器输出信号的幅值首先通过A/D转换器进行标准化。然后通过两个另外的A/D和D/A转换器得到该信号的峰值。由此得出和确定切换阙值。以此方式最后能够满足系统所需的性能,这基本上与温度的变化和气隙的宽度无关。用于此传感器装置的费用是非常高的,因为需要放大匹配和足够数量的A/D转换器。
在DE3201811A1中描述了用于得到转数、角度、位置等的装置。此处传感器的信号传导到切换装置,其监测幅值和/或幅值变化。为此得到峰值计的幅值并且被传输有阙值级。这标志有用于信号幅值变化的允许区域。如果该区域没有被保持,就切断传感器的信号以保证没有错误的信号被输出。在此方法之后从传感器输出的信号没有被修正,也就是说,阙值级没有反馈给输出信号,换句话说,只是正面监视输出信号。
本发明的任务在于提供一个方法,以此在较小的费用的情况下通过传感器的输出信号控制的系统在传感器的输出信号的选择点实现允许的切换过程。特别的,该切换点应该保持与输出信号的幅值无关。
按照本发明此任务通过权利要求1所述的方法步骤解决。
为了实现此方法调节补偿D/A转换器的输出电路的补偿(offset),而通过由电流分配器和传感器的输出信号的电流镜的信号峰值所组成的检测电路进行检测并且借助于电阻调节之前确定的切换点。
之后已经确定的切换点与输出信号的幅值无关并且以此与例如恒定气隙的宽度无关。
在补偿D/A转换器和检测电路之间存在应该校验逻辑,其由比较器控制,一方面电流分配器和电流镜的输出信号,另一方面传感器的输出信号传导到该比较器。
切换点在正弦波输出信号的情况下有利的调节到输出信号的过零过程。此方法的变化在该切换点具有较大的边沿倾斜度的优点。
本发明的方法是特别简单的,其中附加的错误源被省去了,例如附加中间连接的切换装置如一个PGA。
下面借助附图详细描述本发明。
图1自动校验的传感器装置的方框图,
图2本发明的方法的函数的示意性描述。
图1示出了通过放大器2存储传输到输出电路3的输出信号的霍尔试探器,其中带有一个电阻Rl,其将电流输出作为输出信号转换为电压。
电路的另一个结构也是可能的,输出电压作为输出信号传导到电压总和放大器。
通过第一比较器K1最后将输出信号输出端子4,该比较器有利的设有带磁滞的干扰压缩。
借助于特别含有由校验逻辑6控制的补偿D/A转换器的校验装置如此调节放大器2的输出信号的补偿,以上预先确定的切换点能够达到参考电压,例如大地。如开始所述,此预先确定的切换点,例如信号的平均值,借助于由电阻R2和R3所组成的电压分配器进行调节。以此保证该切换点与信号幅值以及恒定气隙的宽度无关。输出电路3的电路结构非常简单,附加的错误源例如噪声或者信号延迟被进一步的避免。
霍尔试探器1和放大器2的输出信号通过输出电路3中的导线存取并且传输到比较器K2和K3的输入端,在此存在由电流分配器和电流镜8所组成的晶体管辅助电路的另一个输入电压ref+和ref-。在电阻R2和R3中存在相等的电流。依靠电阻R2和R3的阻值的比例能够在电压ref+和ref-的任意比例的情况下调节参考电压。即如果电阻R2和R3的阻值以及所流过的电流I2和I3相等时,电压ref+和ref-相对于参考电压是对称的,在上述情况下参考电压为大地。该切换点也可以是信号平均值。
对于电阻R2和R3的阻值存在如下关系:R2=2×R3和I2=I3,然后电压ref+双倍于参考电压,例如电压ref-。在此情况下切换点位于信号偏移的1/3。
电流分配器和电流镜另外含有晶体管9、10、11、12,其中晶体管9的基极加载预电压,并且晶体管11和12的发射极与电压源相连。
校验逻辑以如下方式工作:
如果输出电路3中的放大器2的输出信号满足于比较器K2的切换阙值和比较器K3的切换阙值,即存在一个较小的信号。在此情况下该电流通过校验逻辑6的输出端处的具有电流输出端的峰值D/A转换器13减小,该电流输出端与晶体管9、10的发射极相连。以此该电流通过电阻R2和R3下降。电压ref+和ref-以此从参考电压以相反的反向快速的近似相等。比较器K2和K3的切换阙值达到输出信号的信号峰值。
比较器K2的切换阙值和比较器K3的切换阙值通过输出信号传输到输出电路3,该信号如此大以致该信号必需通过放大D/A转换器13升高。基于升高的电流通过电阻R2和R3,电压ref+和ref-能够快速的相等并且相对于参考电压进行改变。比较器K2和K3的切换阙值以此再一次从参考电压开始变化到输出信号的信号峰值。
最后两个比较器K2和K3之一连接输出电路的输出信号,该信号位是不对称的并且补偿D/A转换器5必需接在后面。
在传感器的振荡状态中是电压ref+和ref-,在输出电路3中的放大器2的输出信号的信号峰值被再一次镜化。另外输出信号的调节如此补偿,将标出的切换点精确的调节到参考电势,例如大地。
图2以本发明的函数的方式再一次被解释。参考电势ref0调节到两个电压ref+和ref-的平均值。在大的输出信号1的情况下电压ref+和ref-向外达到信号峰值,如通过较大的箭头所示。在较小的输出信号2的情况下,电压ref+和ref-向内达到信号峰值,如较小的箭头所示。
还应注意到即使放大匹配和放大D/A转换器13改变,在切换点上也没有影响,因为此信号被去耦合。也保证了输出信号的良好的再次产生,这对曲轮传感器是尤其重要的。
校验逻辑6的时钟能够从输出信号传导到输出电路3。当传感器装置全被校验或者至少调节传感器装置的启动值时这是可能的。可能的情况下在启动阶段传递一个辅助时钟,其中补偿D/A转换器的补偿长时间的移动,直到在输出电路3得到一个信号,随后转换到“正常”工作状态。以此可能存在一个具有相对不可靠的启动值。
在可能的情况下能够含有一个对于输出电路3的平行电路,其固定保持在非校验状态。另外还得考虑,一旦所得到的校验值输到永久存储器,例如EEPROM或者一个熔丝,并且在传感器装置的重新启动时应用在非校验的情况下。
Claims (2)
1.在传感器的输出信号的信号峰值之间的可选择的固定比例的情况下,用于调节受传感器装置控制的系统的切换点的方法,依次调节补偿具有如下步骤:
a)在向上和向下的参考值之间的可选择的比例的情况下固定切换点,
b)通过向上和向下的输出信号的信号峰值比较向上和向下的参考值,
c)当固定非对称的信号位置时,调节输出信号的补偿,
d)当在信号峰值之间存在两个参考值或者在两个参考值之间存在两个信号峰值时,同时的、一样快的和相应的调节参考值到上和下信号峰值,
e)依次重复步骤b)到d)。
2.如权利要求1的方法,其特征在于,在正弦波输出信号的情况下,将切换点调节到输出信号的过零。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
AD01 | Patent right deemed abandoned | ||
C20 | Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned |