DE10063996A1 - Sensoranordnung mit Funktionsstörungsdetektor - Google Patents
Sensoranordnung mit FunktionsstörungsdetektorInfo
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Abstract
Eine Sensoranordnung enthält eine Sensorschaltung, welche eine physikalische Größe wie einen Druck misst, einen Spannungsdetektor, welcher eine Spannung erfasst, die konkret der Sensorschaltung zugeführt wird, und einen Oszillator, welcher ein oszillierendes Signal erzeugt, wenn der Spannungsdetektor die der Sensorschaltung zugeführte Spannung als abnormal tief beurteilt. Das Sensorsignal und das oszillierende Signal werden einem Kontroller selektiv zugeführt. Der Kontroller steuert verschiedene daran angeschlossene Einrichtungen auf der Grundlage des Sensorsignal, während er eine Funktionsstörung der Sensoranordnung auf der Grundlage entweder eines Signals eines hohen Pegels oder eines Signals eines niedrigen Pegels in dem oszillierenden Signal erfasst. Somit wird die Funktionsstörung der Sensoranordnung ohne Ausfall bzw. Versagen automatisch erfasst.
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sen
soranordnung, welche eine Funktion dahingehend aufweist,
dass erfasst wird, ob sie normal arbeitet oder ob eine
Funktionsstörung vorliegt. Die Sensoranordnung wird zur
Messung einer physikalischen Größe wie eines Drucks, einer
Beschleunigung, einer Gierrate oder dergleichen verwendet.
Eine Sensoranordnung zur Messung verschiedener Drücke
in einem Automobil wie eines Bremsdrucks oder eines Kraft
stoffdrucks ist an eine Steuereinrichtung wie eine elektro
nische Steuereinheit (ECU) angeschlossen, welche den Be
trieb von verschiedenen Anordnungen auf der Grundlage von
Ausgängen der Sensoranordnung steuert. Die Sensoranordnung
wird mit einer Spannungsquelle betrieben. Ein Signal, wel
ches eine erfasste physikalische Größe darstellt, wird in
der Sensoranordnung verstärkt und eingestellt und danach
der Steuereinrichtung als Spannung zugeführt, welche zu der
gemessenen physikalischen Größe proportional ist.
Die Sensoranordnung ist mit der Steuereinrichtung über
eine Spannungszuführungsleitung, welche der Sensoranordnung
von der Steuereinrichtung eine Spannung zuführt, mit einer
Masseleitung und einer Ausgangsleitung verbunden, durch
welche die Sensorausgänge der Steuereinrichtung zugeführt
werden. Derartige Verbindungsleitungen werden üblicherweise
durch Verbindungsglieder, Koppler, durch Löten, Schweißen
oder dergleichen verbunden bzw. angeschlossen. Dementspre
chend besteht eine Möglichkeit, dass derartige Verbindungen
locker oder unvollständig werden, wodurch der Kontaktwider
stand an Verbindungen erhöht wird. Wenn der Widerstand in
der Spannungszuführungsleitung oder der Masseleitung sich
erhöht, verringert sich die der Sensoranordnung zugeführte
Spannung. Dies führt zu einer Funktionsstörung der Sensoranordnung,
d. h. die Ausgänge der Sensoranordnung stellen
nicht korrekt die zu messende physikalische Größe dar.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die
oben beschriebenen Schwierigkeiten gemacht, und es ist Auf
gabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Sensoran
ordnung zu schaffen, bei welcher die Funktionsstörung des
Sensors infolge eines Ansteigens des Kontaktwiderstands in
den Verbindungsleitungen automatisch erfasst wird.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des
Anspruchs 1.
Die Sensoranordnung der vorliegenden Erfindung enthält
eine Sensorschaltung, einen Spannungsdetektor und einen Os
zillator. Vorzugsweise sind diese Komponenten alle auf ei
nem einzigen Halbleitersubstrat gebildet. Die Sensorschal
tung misst eine physikalische Größe wie einen Druck, eine
Beschleunigung, eine Gierrate oder dergleichen und gibt ein
Sensorsignal (ein erstes Signal) aus, welches eine gemes
sene physikalische Größe darstellt. Der Spannungsdetektor
erfasst eine Spannung, welche konkret der Sensorschaltung
zugeführt wird, und gibt ein Sensorsignal aus, wenn die der
Sensorschaltung zugeführte Spannung niedriger als ein vor
bestimmter Pegel ist. Ein Oszillator erzeugt ein Signal
(ein zweites Signal), welches zwischen einem hohen Pegel
und einem niedrigen Pegel oszilliert, angesteuert von dem
Detektorsignal, welches von dem Spannungsdetektor zugeführt
wird. Das zweite Signal zeigt an, dass bei der Sensorschal
tung eine Funktionsstörung auftritt, da die Sensorschaltung
mit einer Spannung arbeitet, die niedriger als ein vorbe
stimmter Pegel ist.
Das erste Signal, welches ein normales Sensorsignal
ist, und das zweite Signal, welches die Funktionsstörung
der Sensoranordnung anzeigt, werden selektiv einer Steuer
einrichtung zugeführt, welche an der Sensoranordnung angeschlossen
ist. Die Steuereinrichtung steuert verschiedene
daran angeschlossene Anordnungen auf der Grundlage des er
sten Signals, während sie die Funktionsstörung der Sen
soranordnung auf der Grundlage des zweiten Signal erfasst.
Der maximale Pegel des ersten Signals ist auf einen Pe
gel (beispielsweise 4,5 V) festgelegt, welcher niedriger als
ein normaler Betriebsspannungspegel (beispielsweise 5,0 V
ist), und der minimale Pegel (beispielsweise 0,5 V) ist auf
einen Pegel festgelegt, welcher größer als ein Massepegel
ist. Der hohe Pegel des zweiten Signals ist auf einen Pegel
festgelegt, welcher größer als der maximale Pegel des er
sten Signals ist, und der niedrige Pegel ist auf einen Pe
gel festgelegt, welcher kleiner als der minimale Pegel des
ersten Signals ist.
Die mit der Sensoranordnung verbundene Steuereinrich
tung empfängt normalerweise das erste Signal (das Sensorsi
gnal), während sie das zweite Signal empfängt (das oszil
lierende Signal, welches die Funktionsstörung der Sensoran
ordnung anzeigt), wenn die der Sensoranordnung konkret zu
geführte Spannung kleiner als der vorbestimmte Pegel ist.
Die Wahl zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Si
gnal kann durch eine in der Sensoranordnung gebildete Um
schalteschaltung erfolgen. Alternativ kann eine Schaltung,
die ein Tiefpassfilter, welches lediglich das erste Signal,
das eine niedrige Frequenz aufweist, hindurchlässt, und ein
Hochpassfilter aufweist, welches lediglich das zweite Si
gnal mit der hohen Frequenz durchlässt, zum Selektieren der
Signale verwendet werden.
Das zweite Signal ist nicht auf einen Spannungspegel
festgelegt, sondern oszilliert zwischen dem hohen Pegel und
dem niedrigen Pegel, und die Funktionsstörung der Sensoran
ordnung wird erfasst, wenn entweder das Signal des hohen
Pegels oder des niedrigen Pegels erfasst wird. Daher wird
die Funktionsstörung der Sensoranordnung hervorgerufen ent
weder durch einen Spannungsabfall in der Spannungszufüh
rungsleitung oder durch einen Spannungsanstieg in der Mas
seleitung sicher ohne ein Versagen oder einen Ausfall er
fasst.
Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Be
schreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm, welches eine mit einer
Steuereinrichtung verbundene Sensoranordnung als Ver
gleichsbeispiel zu Ausführungsformen der vorliegenden Er
findung darstellt;
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm, welches eine mit einer
Steuereinrichtung verbundene Sensoranordnung als erste Aus
führungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
Fig. 3 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches einen
Spannungsdetektor darstellt, der in der in Fig. 2 darge
stellten Sensoranordnung verwendet wird;
Fig. 4 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches einen Os
zillator darstellt, der in der in Fig. 2 dargestellten Sen
soranordnung verwendet wird;
Fig. 5 zeigt einen Graphen, welcher Wellenformen eines
Sensorausgangs und eines Oszillatorausgangs darstellt; und
Fig. 6 zeigt einen Graphen, welcher Wellenformen eines
Tiefpassfilterausgangs und eines Hochpassfilterausgangs in
einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
darstellt.
Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu realisie
ren, wurde ein Prototyp einer in Fig. 1 dargestellten Sen
soranordnung hergestellt und getestet. Dieser Prototyp wird
dargestellt und hier beschrieben als Vergleichsbeispiel zu
den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Eine Sen
soranordnung 20 ist über eine Spannungszuführungsleitung P,
eine Ausgangsleitung 0 und eine Masseleitung G mit einer
Steuereinrichtung 10 verbunden. Ein Widerstand RP stellt
einen Kontaktwiderstand in der Spannungszuführungsleitung P
dar, und ein Widerstand RG stellt einen Kontaktwiderstand
in der Masseleitung G dar.
Ein Spannungszuführungsanschluss PS der Sensoranordnung
20 ist mit einem Spannungszuführungsanschluss PE der Steu
ereinrichtung 10 über eine Spannungszuführungsleitung P
verbunden, durch welche eine Spannung von der Steuerein
richtung 10 der Sensoranordnung zugeführt wird. Ein Aus
gangsanschluss OS der Sensoranordnung 20 ist mit einem Ein
gangsanschluss OE der Steuereinrichtung 10 über die Aus
gangsleitung O verbunden, durch welche eine Ausgangsspan
nung der Sensoranordnung 20 der Steuereinrichtung 10 zuge
führt wird. Ein Masseanschluss GS der Sensoranordnung 20
ist mit einem Masseanschluss GE der Steuereinrichtung über
die Masseleitung G verbunden, durch welche sowohl die Sen
soranordnung 20 als auch die Steuereinrichtung 10 geerdet
sind. Eine Betriebsspannung (power source voltage) Vcc wird
dem Spannungszuführungsanschluss PE durch einen Regler 11
zugeführt.
Die Sensoranordnung 20 setzt sich zusammen aus einer
Sensorschaltung 21, einer Verstärkerschaltung 22, einer Um
schalteschaltung 23 und einem Spannungsdetektor 24. Die
Sensorschaltung 21 ist zwischen dem Spannungszuführungsan
schluss PS und dem Masseanschluss GS angeschlossen. Der
Spannungsdetektor 24 ist ebenfalls zwischen dem Spannungs
zuführungsanschluss PS und dem Masseanschluss GS ange
schlossen, um eine Spannung ΔV zu erfassen (eine Differenz
zwischen einer Spannung Vps an PS und einer Spannung Vgs an
GS), welche der Sensorschaltung 21 zugeführt wird. Der Aus
gang der Sensorschaltung 21 wird der Verstärkerschaltung 22
durch die Umschalteschaltung 23 zugeführt. Wenn der Span
nungsdetektor 24 erfasst, dass die der Sensorschaltung 21
zugeführte Spannung ΔV kleiner als ein vorbestimmter Pegel
ist, schaltet die Umschalteschaltung 23 das Ausgangssignal
von der Sensorschaltung 21 auf einen Signalpegel, welcher
außerhalb eines Sensorsignalbereichs liegt, auf der Grund
lage des Signals um, welches von dem Spannungsdetektor 24
zugeführt wird. Somit wird eine Funktionsstörung der Sen
soranordnung 20 der Steuereinrichtung 10 angezeigt.
Beispielsweise schaltet die Umschalteschaltung 23 unter
der Annahme, dass die Betriebsspannung Vcc 5 V beträgt und
der normale Sensorausgang in einem Bereich von 0,5 V bis
4,5 V liegt, das Sensorsignal auf ein Signal eines niedrigen
Pegels LL (beispielsweise 4% von ΔV) oder auf ein Signal
eines hohen Pegels HL (beispielsweise 96% von ΔV) um, wenn
ΔV kleiner als ein vorbestimmter Pegel wird. Mit anderen
Worten, es erscheint das Signal LL oder HL an dem Ausgangs
anschluss OS, wenn die Funktionsstörung in der Sensoranord
nung 20 erfasst wird. Die Steuereinrichtung 10 erfasst die
Funktionsstörung auf einen Empfang des Signals LL oder HL.
Der Spannungsdetektor 24 bestimmt, ob eine Funktions
störung aufgetreten ist, wenn ΔV außerhalb eines vorbe
stimmten Spannungsbereichs liegt. In diesem Fall kann je
doch nicht bestimmt werden, ob die Spannung Vps sich infol
ge eines Ansteigens des Kontaktwiderstands RP verringert
hat oder ob sich die Spannung Vgs infolge eines Ansteigens
des Kontaktwiderstands RG erhöht hat. Dies führt zu der
folgenden Schwierigkeit. Wenn beispielsweise der Funktions
störungssignalpegel auf HL festgelegt worden ist (96% von Δ
V) und die Spannung ΔV kleiner als der vorbestimmte Pegel
(beispielsweise 4,5 V) infolge eines Ansteigens des Kontakt
widerstands RP wird, wird die Ausgangsanschlussspannung Vos
relativ zu dem Massepegel (Vge) zu 4,32 V (= 4,5 V × 96%), was
innerhalb des normalen Sensorausgangsbereichs liegt. Wenn
die Spannung ΔV kleiner als der vorbestimmte Pegel infolge
eines Ansteigens des Kontaktwiderstands PG wird, wird die
Ausgangsanschlussspannung Vos relativ zu dem Massepegel
(Vge) zu 4,82 V (= 4,5 V × 96% + 0,5 V), was außerhalb des
normalen Sensorausgangsbereichs liegt, da die Spannung Vgs
um 0,5 V infolge des Ansteigens des Kontaktwiderstands RG
ansteigt. Dies bedeutet, dass die Anschlussspannung Vos
nicht die Funktionsstörung anzeigen kann, wenn sich Vps
verringert, während sie die Funktionsstörung genau anzeigen
kann, wenn sich Vgs erhöht.
Wenn andererseits der Funktionsstörungssignalpegel auf
LL festgelegt ist (4% von ΔV) und die Spannung ΔV kleiner
als der vorbestimmte Pegel (beispielsweise 4,5 V) infolge
eines Anwachsens des Kontaktwiderstands RP wird, wird die
Ausgangsanschlussspannung Vos relativ zu dem Massepegel
(Vge) zu 0,18 V (= 4,5 V × 4%), was außerhalb des normalen
Sensorausgangsbereichs liegt. Wenn die Spannung ΔV infolge
eines Anwachsens des Kontaktwiderstands RG kleiner als der
vorbestimmte Pegel wird, wird die Ausgangsanschlussspannung
Vos relativ zu dem Massepegel (Vge) zu 0,68 V (= 4,5 V × 4% +
0,5 V), was innerhalb des normalen Sensorausgangsbereichs
liegt, da die Spannung Vgs infolge eines Anwachsens des
Kontaktwiderstands RG um 0,5 V ansteigt. Dies bedeutet, dass
die Anschlussspannung Vos nicht die Funktionsstörung anzei
gen kann, wenn Vgs ansteigt, während sie die Funktionsstö
rung korrekt anzeigt, wenn sich Vps verringert.
Eine erste Ausführungsform der in Fig. 2 bis 5 dar
gestellten vorliegenden Erfindung ist entwickelt worden, um
die in dem oben beschriebenen Vergleichsbeispiel gefundenen
Schwierigkeiten zu überwinden. Die Sensoranordnung 20 ist
zur Verwendung in einem Automobil vorgesehen und zur Mes
sung eines Öldrucks in einem Bremssystem, eines Kraftstoff
drucks in einem Kraftstoffeinspritzsystem oder dergleichen
entworfen. Die in Fig. 2 dargestellte Sensoranordnung 20
ist ähnlich der in Fig. 1 dargestellten Sensoranordnung mit
der Ausnahme, dass ein Oszillator 25 zwischen dem Spannungsdetektor
24 und der Umschalteschaltung 23 hinzugefügt
worden ist. Die Sensoranordnung 20 ist mit der Steuerein
richtung 10 auf dieselbe Weise wie in dem in Fig. 1 darge
stellten Vergleichsbeispiel verbunden und arbeitet ähnlich.
Daher werden lediglich die Struktur und Funktion beschrie
ben, welche sich von denjenigen des Vergleichsbeispiels un
terscheiden.
Die Betriebsspannung Vcc (beispielsweise 12 V) wird der
Steuereinrichtung 10 durch einen Regler 11 zugeführt, wel
cher Vcc in eine Sensorbetriebsspannung Vps (beispielsweise
5 V) umwandelt. Die Sensorschaltung 21 gibt ein erstes Si
gnal aus, welches einen gemessenen Druck darstellt, und der
Oszillator 25 gibt ein zweites Signal aus, welches eine
Funktionsstörung der Sensoranordnung 20 hergerufen durch
eine Verringerung der Spannung ΔV anzeigt, welche der Sen
sorschaltung 21 aufgebracht wird. Das erste und das zweite
Signal werden durch die Umschalteschaltung 23 selektiv um
geschaltet und dem Ausgangsanschluss OS durch den Verstär
ker 22 zugeleitet.
Die Sensorschaltung 21 setzt sich zusammen aus einer
Wheatstone-Brücke einschließlich von 4 Eich- bzw. Messwi
derständen (gauge resistors) wie Diffusionswiderständen,
welche auf einem (nicht dargestellten) dünnen Diaphragma
eines Siliziumhalbleitersubtrats gebildet werden. Der Os
zillator 25 gibt ein oszillierendes Signal aus, welches von
dem Ausgang des Spannungsdetektors 24 getriggert bzw. ange
steuert wird, welcher anzeigt, dass die Spannung ΔV kleiner
als ein vorbestimmter Pegel geworden ist. Die Sensorschal
tung 21, die Verstärkerschaltung 22, der Spannungsdetektor
24 und der Oszillator 25 sind alle auf einem einzigen Halb
leitersubstrat gebildet.
Fig. 3 stellt Details des Spannungsdetektors 24 dar,
welcher an dem Oszillator 25 angeschlossen ist. Der Span
nungsdetektor bestimmt, dass eine Funktionsstörung aufgetreten
ist, wenn die Spannung ΔV(Vps - Vgs) kleiner wird
als ein vorbestimmter Pegel (beispielsweise 4,6 V). Wie in
Fig. 3 dargestellt wird die Spannung ΔV durch Widerstände
geteilt, um eine geteilte bzw. aufgeteilte Spannung Vd zu
erlangen. Die geteilte Spannung Vd wird mit einer Standard
spannung Vs, welche von der Spannung ΔV unabhängig ist, in
einem Komparator 24a verglichen. Der Komparator 24a gibt
ein Funktionsstörungssignal aus, um den Oszillator 25 anzu
steuern, wenn die Spannung ΔV kleiner als der vorbestimmte
Pegel wird.
Unter Bezugnahme auf Fig. 4 wird der Betrieb des Oszil
lators 25 beschrieben. Ein Transistor 25a wird durch das
von dem Spannungsdetektor 24 zugeführte Funktionsstörungs
signal eingeschaltet, und es wird Strom einem Kondensator
25c durch einen Widerstand 25b zugeführt. Der Kondensator
25c wird mit einer durch den Widerstand 25b und den Konden
sator 25c bestimmten Zeitkonstante geladen. Ein Komparator
25d vergleicht eine Anschlussspannung des Kondensators 25c
mit einer Standardspannung 25f. Wenn die Anschlussspannung
des Kondensators 25c größer als die Standardspannung 25f
ist, gibt der Komparator 25d ein Signal eines hohen Pegels
HL (beispielsweise 96% von ΔV) aus, welches einen normalen
Sensorausgangsbereich (beispielsweise 0,5 V bis 4,5 V) über
schreitet. Ein Transistor 25e wird durch das Signal des ho
hen Pegels HL eingeschaltet, und dadurch wird der Kondensa
tor 25c durch einen Widerstand 25g mit einer durch den Kon
densator 25c und den Widerstand 25g bestimmten Zeitkonstan
ten entladen. Wenn die Anschlussspannung des Kondensators
25c kleiner als die Standardspannung 25f ist, gibt der Kom
parator 25d ein Signal eines niedrigen Pegels LL
(beispielsweise 4% von ΔV) aus, welcher kleiner als der
normale Sensorausgangsbereich ist.
Der Oszillator 25 arbeitet wie oben beschrieben und
gibt das zweite Signal aus, welches zwischen dem Signal des
hohen Pegels HL und dem Signal des niedrigen Pegels LL oszilliert.
Die Frequenz und Wellenform des oszillierenden
Signals kann durch Wählen der Kapazität des Kondensators
25c und des Widerstandswerts der Widerstände 25d, 25g will
kürlich festgelegt werden.
Die Umschalteschaltung 23 gibt normalerweise das von
der Sensorschaltung 21 zugeführte Sensorsignal (das erste
Signal) aus, während sie das oszillierende Signal (das
zweite Signal) ausgibt, wenn das oszillierende Signal von
dem Oszillator 25 zugeführt wird. Die Ausgänge von der Um
schalteschaltung 23 sind in Fig. 5 dargestellt. Wenn wie
aus dem Graphen von Fig. 5 ersichtlich die Spannung ΔV in
nerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, gibt die Umschal
teschaltung 23 den normalen Sensorausgang als das erste Si
gnal aus. Wenn die Spannung ΔV außerhalb des vorbestimmten
Bereichs liegt (wenn bei der Sensoranordnung eine Funkti
onsstörung vorliegt), gibt die Umschalteschaltung 23 das
oszillierende Signal als das zweite Signal aus.
Wenn das zweite Signal, welches die Funktionsstörung
der Sensoranordnung 20 anzeigt, auf entweder den hohen Pe
gel HL oder den niedrigen Pegel LL festgelegt wird, kann
die Funktionsstörung unter bestimmten Bedingungen wie oben
in Verbindung mit dem Vergleichsbeispiel geschrieben nicht
erfasst werden. Da das zweite Signal bei der ersten Ausfüh
rungsform ein Signal ist, welches zwischen dem Pegel HL und
LL oszilliert, wird die Funktionsstörung der Sensoranord
nung 20 stets ohne Ausfall erfasst. D. h. wenn das Signal
des hohen Pegels HL, mit welchem die Funktionsstörung nicht
erfasst werden, da es innerhalb des normalen Sensoraus
gangsbereichs liegt, infolge einer Verringerung von Vps er
zeugt wird, wird die Funktionsstörung durch das Signals des
niedrigen Pegels LL erfasst, welches unmittelbar dem Signal
des hohen Pegels HL folgt. Wenn auf ähnliche Weise das Si
gnal des niedrigen Pegels, mit welchem die Funktionsstörung
nicht erfasst werden kann, da es innerhalb des normalen
Sensorausgangsbereichs liegt, infolge des Ansteigens von
Vgs erzeugt wird, wird die Funktionsstörung durch das Si
gnal des hohen Pegels HL erfasst, welches unmittelbar dem
Signal des niedrigen Pegels folgt. Kurz dargestellt, die
Funktionsstörung wird stets durch das zweite Signal er
fasst, welches zwischen dem Pegel HL und LL oszilliert, wo
bei keine Abhängigkeit auf Grund der Verringerung von ΔV
vorliegt.
Die Steuereinrichtung 10 führt ein periodisches Abta
sten (beispielsweise mit einem Intervall von 5 bis 10 ms)
des von der Sensoranordnung 20 zugeführten Signals durch.
Wenn eine Oszillationsperiode des zweiten Signals auf etwa
das 1,5-fache des Abtastintervalls festgelegt wird, kann
dementsprechend wenigstens ein Signal des hohen Pegels HL
oder ein Signal des niedrigen Pegels LL während der dreima
ligen Abtastoperation erfasst werden.
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
wird unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben. Bei dieser
Ausführungsform ist ein Tiefpassfilter 12 als erstes Filter
und ein Hochpassfilter 13 als zweites Filter an dem Aus
gangsanschluss OS der Sensoranordnung 20 angeschlossen.
Ausgänge der jeweiligen Filter sind an dem Eingangsan
schluss der Steuereinrichtung 10 angeschlossen. Wie in Fig.
6 dargestellt tritt lediglich das Sensorausgangssignal (das
erste Signal) mit einer niedrigen Frequenz durch das Tief
passfilter 12 hindurch. Demgegenüber tritt lediglich das
Funktionsstörungssignal (das zweite Signal) mit einer hohen
Frequenz durch das Hochpassfilter 13 hindurch.
Mit anderen Worten, das Sensorsignal wird der Steuer
einrichtung 10 zugeführt, wenn die Sensoranordnung 20 nor
mal arbeitet, während das Funktionsstörungssignal zugeführt
wird, wenn bei der Sensoranordnung eine Funktionsstörung
auftritt. Daher wird das erste Signal, welches durch das
Tiefpassfilter 12 hindurchgetreten ist, verwendet, um ver
schiedene Anordnungen zu steuern, welche mit der Steuereinrichtung
10 verbunden sind, und es wird das durch das Hoch
passfilter 13 hindurchgetretene zweite Signal dazu verwen
det, die Funktionsstörung der Sensoranordnung 20 zu erfas
sen.
Die Umschalteschaltung 23 kann durch eine Schaltung er
setzt werden, welche sich aus dem Tiefpassfilter 12 und dem
Hochpassfilter 13 zusammensetzt.
Die in der Wheatstone-Brücke verwendeten Eich- bzw.
Messwiderstände, welche die Sensorschaltung 21 bilden, kön
nen durch andere Widerstände ersetzt werden. Beispielsweise
können aus einem temperaturunempfindlichen Metall wie CrSi
gebildete Dünnschichtwiderstände oder andere Sensoren wie
Kapazitätssensoren verwendet werden. Obwohl die Sensoran
ordnung 20 als Drucksensor beschrieben worden ist, kann sie
ebenfalls als Beschleunigungssensor, Gierratensensor oder
dergleichen verwendet werden.
Vorstehend wurde eine Sensoranordnung mit Funktionsstö
rungsdetektor offenbart. Die Sensoranordnung (20) enthält
eine Sensorschaltung (21), welche eine physikalische Größe
wie einen Druck misst, einen Spannungsdetektor (24), wel
cher eine Spannung (ΔV) erfasst, die konkret der Sensor
schaltung zugeführt wird, und einen Oszillator (25), wel
cher ein oszillierendes Signal erzeugt, wenn der Spannungs
detektor die der Sensorschaltung zugeführte Spannung als
abnormal tief beurteilt. Das Sensorsignal und das oszillie
rende Signal werden einem Kontroller (10) selektiv zuge
führt. Der Kontroller steuert verschiedene daran ange
schlossene Einrichtungen auf der Grundlage des Sensorsi
gnals, während er eine Funktionsstörung der Sensoranordnung
(20) auf der Grundlage entweder eines Signals eines hohen
Pegels (HL) oder eines Signals eines niedrigen Pegels (LL)
in dem oszillierenden Signal erfasst. Somit wird die Funk
tionsstörung der Sensoranordnung ohne Ausfall bzw. Versagen
automatisch erfasst.
Claims (7)
1. Sensoranordnung (20), welche über eine Spannungszufüh
rungsleitung (P), eine Masseleitung (G) und eine Ausgangs
leitung (O) an einer Steuereinrichtung (10) angeschlossen
ist, mit:
einer Sensorschaltung (21), welche eine physikalische Größe misst, wobei die Sensorschaltung zwischen der Span nungszuführungsleitung (P) und der Masseleitung (G) ange schlossen ist und ein erstes Signal ausgibt, welches eine gemessene physikalische Größe darstellt;
einem Spannungsdetektor (24), welcher eine Spannung zwischen der Spannungszuführungsleitung und der Masselei tung erfasst, wobei der Spannungsdetektor ein Funktionsstö rungsignal ausgibt, wenn die erfasste Spannung (ΔV) außer halb eines vorbestimmten Bereichs liegt;
einem Oszillator (25), welcher an dem Spannungsdetek tor angeschlossen ist und ein zweites Signal, welches zwi schen einem Signal eines hohen Pegels (HL) und einem Signal eines niedrigen Pegels (LL) oszilliert, auf den Empfang des Funktionsstörungssignals von dem Spannungsdetektor erzeugt; und
einer Einrichtung (23), welche das erste Signal der Ausgangsleitung in Abwesenheit des zweiten Signals oder, wenn das zweite Signal vorhanden ist, das zweite Signal ausgibt.
einer Sensorschaltung (21), welche eine physikalische Größe misst, wobei die Sensorschaltung zwischen der Span nungszuführungsleitung (P) und der Masseleitung (G) ange schlossen ist und ein erstes Signal ausgibt, welches eine gemessene physikalische Größe darstellt;
einem Spannungsdetektor (24), welcher eine Spannung zwischen der Spannungszuführungsleitung und der Masselei tung erfasst, wobei der Spannungsdetektor ein Funktionsstö rungsignal ausgibt, wenn die erfasste Spannung (ΔV) außer halb eines vorbestimmten Bereichs liegt;
einem Oszillator (25), welcher an dem Spannungsdetek tor angeschlossen ist und ein zweites Signal, welches zwi schen einem Signal eines hohen Pegels (HL) und einem Signal eines niedrigen Pegels (LL) oszilliert, auf den Empfang des Funktionsstörungssignals von dem Spannungsdetektor erzeugt; und
einer Einrichtung (23), welche das erste Signal der Ausgangsleitung in Abwesenheit des zweiten Signals oder, wenn das zweite Signal vorhanden ist, das zweite Signal ausgibt.
2. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, dass
die Steuereinrichtung (10) verschiedene daran ange schlossene Einrichtungen auf der Grundlage des von der Aus gangsleitung (O) zugeführten ersten Signals steuert; und
die Steuereinrichtung (10) eine Funktionsstörung der Sensoranordnung (20) auf der Grundlage des zweiten Signals erfasst.
die Steuereinrichtung (10) verschiedene daran ange schlossene Einrichtungen auf der Grundlage des von der Aus gangsleitung (O) zugeführten ersten Signals steuert; und
die Steuereinrichtung (10) eine Funktionsstörung der Sensoranordnung (20) auf der Grundlage des zweiten Signals erfasst.
3. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, dass
die Ausgabeeinrichtung (23) eine Umschalteschaltung
ist, welche das erste Signal oder das zweite Signal selek
tiv ausgibt.
4. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, dass
die Ausgabeeinrichtung (23) sich aus einem ersten Fil
ter (12), welches lediglich das erste Signal ausgibt, und
einem zweiten Filter (13) zusammensetzt, welches lediglich
das zweite Signal ausgibt.
5. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, dass
die Sensorschaltung (21), der Spannungsdetektor (24)
und der Oszillator (25) auf einem einzigen Halbleiter
substrat gebildet sind.
6. Sensoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, dass
das erste Signal derart festgelegt wird, dass es einen maximalen Pegel, welcher kleiner als ein vorbestimmter Spannungspegel der Spannungszuführungsleitung (P) ist, und einen minimalen Pegel aufweist, welcher größer als ein nor maler Spannungspegel der Masseleitung (G) ist;
das Signal des hohen Pegels (HL) in dem zweiten Signal auf einen Pegel festgelegt ist, welcher größer als der ma ximale Pegel des ersten Signals ist, und das Signal des niedrigen Pegels (LL) in dem zweiten Signal auf einen Pegel festgelegt ist, welcher kleiner als der minimale Pegel des ersten Signals ist; und
die Funktionsstörung der Sensoranordnung (20) erfasst wird, wenn entweder das Signal des hohen Pegels (HL) oder das Signal des niedrigen Pegels (LL) in dem zweiten Signal durch die Steuereinrichtung (10) erfasst wird.
das erste Signal derart festgelegt wird, dass es einen maximalen Pegel, welcher kleiner als ein vorbestimmter Spannungspegel der Spannungszuführungsleitung (P) ist, und einen minimalen Pegel aufweist, welcher größer als ein nor maler Spannungspegel der Masseleitung (G) ist;
das Signal des hohen Pegels (HL) in dem zweiten Signal auf einen Pegel festgelegt ist, welcher größer als der ma ximale Pegel des ersten Signals ist, und das Signal des niedrigen Pegels (LL) in dem zweiten Signal auf einen Pegel festgelegt ist, welcher kleiner als der minimale Pegel des ersten Signals ist; und
die Funktionsstörung der Sensoranordnung (20) erfasst wird, wenn entweder das Signal des hohen Pegels (HL) oder das Signal des niedrigen Pegels (LL) in dem zweiten Signal durch die Steuereinrichtung (10) erfasst wird.
7. Sensoranordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
ein erstes Filter (12), welches lediglich das erste Signal
ausgibt, und ein zweites Filter (13), welches lediglich das
zweite Signal ausgibt, wobei beide Filter jeweils an der
Ausgangsleitung angeschlossen sind, so dass Ausgänge von
beiden Filtern der Steuereinrichtung (10) zugeführt werden.
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