DE102004018923B4 - Electronic circuit arrangement, in particular light sensor, method for classifying such a circuit arrangement, arrangement of a control device and a light sensor and a method for adjusting such an arrangement - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Abgleich einer Anordnung, nämlich zur selbsttätigen Anpassung des Steuergeräts an die individuelle Kennlinie des Lichtsensors, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturalgorithmus nach dem Anschluss des Lichtsensors an das Steuergerät den ersten von dem Lichtsensor gelieferten Messwert als Wert der Dunkelspannung des Lichtsensors nimmt, der sich aber von der tatsächlichen Dunkelspannung unterscheidet, dass der Korrekturalgorithmus aufgrund des ersten Messwerts den Lichtsensor einer Klasse von Lichtsensoren zuordnet und die Korrektur der weiteren von dem Lichtsensor gelieferten Messwerte entsprechend der Klasse vornimmt, wobei jedes Mal, wenn der Lichtsensor einen zweiten Messwert liefert, der näher an der tatsächlichen Dunkelspannung ist, der Korrekturalgorithmus aufgrund des zweiten Messwerts den Lichtsensor einer anderen Klasse von Lichtsensoren zuordnet und die Korrektur der weiteren von dem Lichtsensor gelieferten Messwerte entsprechend der aktuellen Zuordnung des Lichtsensors zu einer Klasse vornimmt.Method for balancing an arrangement, namely for the automatic adaptation of the control device to the individual characteristic curve of the light sensor, characterized in that the correction algorithm after the connection of the light sensor to the control unit takes the first measured value supplied by the light sensor as the value of the dark voltage of the light sensor but from the actual dark voltage, the correction algorithm assigns the light sensor to a class of light sensors based on the first measurement value and corrects the other measurement values provided by the light sensor according to the class, the closer each time the light sensor provides a second measurement value At the actual dark voltage, the correction algorithm, on the basis of the second measurement value, assigns the light sensor to another class of light sensors and the correction of the further measurement values provided by the light sensor corresponding to the current assignment of the light sensor makes a class.

Figure DE102004018923B4_0001
Figure DE102004018923B4_0001

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abgleich einer Anordnung aus einem Steuergerät und einem Lichtsensor.The invention relates to a method for balancing an arrangement of a control device and a light sensor.

Aus dem Stand der Technik sind elektronische Schaltungsanordnungen, insbesondere Lichtsensoren der eingangs genannten Art bekannt. Diese haben in Abhängigkeit von dem ersten Bauelement, bei dem es sich zumeist um eine Fotodiode handelt, einen individuellen Kennlinienverlauf. Die weitere Schaltung, in der eine solche Schaltungsanordnung eingesetzt ist, zum Beispiel ein Steuergerät, an welches der Lichtsensor angeschlossen ist, muss an den individuellen Kennlinienverlauf der Schaltungsanordnung abgestimmt sein. Dazu sind bisher bei der Zusammenstellung der Schaltung, beziehungsweise einer Anordnung aus einem Steuergerät und einem Lichtsensor Justiervorgänge notwendig. Sobald die elektronische Schaltungsanordnung, beziehungsweise der Lichtsensor nach der Justierung ausgetauscht werden muss, muss ein solcher Justiervorgang wiederholt werden.Electronic circuit arrangements, in particular light sensors of the type mentioned in the introduction, are known from the prior art. These have an individual characteristic curve as a function of the first component, which is usually a photodiode. The further circuit in which such a circuit arrangement is used, for example a control unit to which the light sensor is connected, must be matched to the individual characteristic curve of the circuit arrangement. For this purpose, in the compilation of the circuit, or an arrangement of a control unit and a light sensor adjustment processes are necessary. As soon as the electronic circuit arrangement or the light sensor has to be exchanged after the adjustment, such an adjustment procedure must be repeated.

Lichtsensoren werden zum Beispiel in Kraftfahrzeugen für die Regelung, beziehungsweise Steuerung von Klimaanlagen benötigt. Bei einem Ausfall eines solchen Lichtsensors wird der Lichtsensor ausgetauscht und das Steuergerät der Klimaanlage auf den neuen Lichtsensor justiert werden. Hierzu ist eine spezielle Schulung des Werkstattpersonals möglich, was nicht immer gewährleistet werden kann.Light sensors are needed, for example, in motor vehicles for the regulation or control of air conditioning systems. In the event of failure of such a light sensor, the light sensor is replaced and the control unit of the air conditioning system is adjusted to the new light sensor. For this purpose, a special training of the workshop staff is possible, which can not always be guaranteed.

Ferner wird auf die Dokumente DE 102 40 083 A1 , US 4 793 704 , US 3 879 138 , US 4 511 681 , DE 697 05 044 T2 und DE 199 62 938 A1 hingewiesen, die aus dem Stand der Technik bekannte Lichtsensoren mit individuellen Kennlinienverläufen offenbaren, die durch ein erstes Bauelement bestimmt sind. Zum Teil sind in den Dokumenten Verfahren zum Kalibrieren oder Klassifizieren von Sensoren bekannt.Further, on the documents DE 102 40 083 A1 . US 4,793,704 . US 3,879,138 . US 4,511,681 . DE 697 05 044 T2 and DE 199 62 938 A1 which discloses known from the prior art light sensors with individual characteristic curves, which are determined by a first component. In part, the documents disclose methods for calibrating or classifying sensors.

Bislang war es nicht bekannt, Lichtsensoren gezielt so zu modifizieren, dass die Lichtsensoren ein Kennzeichen aufweisen, mit welchem sie einer Klasse zugeordnet werden können, um dann ein Steuergerät entsprechend auf die Klasse einstellen zu können. Ebenso wenig war es bekannt, dass sich das Steuergerät selbsttätig auf die Klasse des Lichtsensors einstellt.So far, it has not been known to selectively modify light sensors in such a way that the light sensors have a characteristic with which they can be assigned to a class, in order then to be able to set a control unit accordingly to the class. Nor was it known that the control unit automatically adjusts to the class of the light sensor.

Nachfolgend werden ein Lichtsensor, ein Verfahren zum Klassifizieren von Lichtsensoren und eine Anordnung aus einem Steuergerät und einem Lichtsensor beschrieben, bevor ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Abgleich einer Anordnung aus einem Steuergerät und einem Lichtsensor offenbart wird.A light sensor, a method for classifying light sensors and an arrangement of a control unit and a light sensor will be described below, before a method according to the invention for adjusting an arrangement of a control unit and a light sensor is disclosed.

Demnach weist ein Lichtsensor mit einem individuellen Kennlinienverlauf, der durch ein erstes Bauelement bedingt ist ein zweites Bauelement auf, das gewährleistet, dass der Lichtsensor über einen Punkt seiner Kennlinie so gekennzeichnet ist, dass der Lichtsensor zu einer Klasse von ähnlichen Lichtsensoren zugeordnet ist. Bei diesem zweiten Bauelement kann es sich um einen ohmschen Widerstand handeln. Dagegen kann das erste Bauelement eine Diode, insbesondere eine Fotodiode sein.Accordingly, a light sensor with an individual characteristic curve, which is caused by a first component, a second component, which ensures that the light sensor is characterized by a point of its characteristic so that the light sensor is assigned to a class of similar light sensors. This second component may be an ohmic resistor. In contrast, the first component may be a diode, in particular a photodiode.

Anhand des Punktes der Kennlinie, ist nun der Lichtsensor in Bezug auf die Klasse, der der Lichtsensor zugeordnet ist, identifizierbar. Sobald man diesen Punkt auf der Kennlinie kennt, kennt man die Klasse der Lichtsensoren und kann die übrige Schaltung, in welcher der Lichtsensor eingesetzt wird, entsprechend anpassen.Based on the point of the characteristic curve, the light sensor is now identifiable with respect to the class to which the light sensor is assigned. As soon as one knows this point on the characteristic, one knows the class of the light sensors and can adjust the remaining circuit, in which the light sensor is used, accordingly.

Der Punkt der Kennlinie des Lichtsensors kann die Dunkelspannung sein. Die Dunkelspannung ist der Punkt auf der Ausgangsspannung-Lichtstrom-Kennlinie des Lichtsensors, an welcher der Lichtstrom gleich null ist. Bei einem Lichtsensor können das erste Bauelement und das zweite Bauelement im Übrigen parallel zueinander angeordnet sein.The point of the characteristic of the light sensor may be the dark voltage. The dark voltage is the point on the output voltage-luminous flux characteristic of the light sensor at which the luminous flux is zero. In a light sensor, the first component and the second component may otherwise be arranged parallel to one another.

Ein Verfahren zum Klassifizieren eines Lichtsensors, mit einem individuellen Kennlinienverlauf, der durch einen individuellen Kennlinienverlauf des ersten Bauelements bedingt ist, kann folgende Schritte umfassen:
In einem Schritt wird unter vorgegebenen Bedingungen der individuelle Kennlinienverlauf des Lichtsensors ohne das eingesetzte zweite Bauelement ermittelt. In einem darauf folgenden Schritt wird der ermittelte Kennlinienverlauf ausgewertet, um dann in einem darauf folgenden Schritt den Lichtsensor einer Klasse von ähnlichen Lichtsensoren zuzuordnen. Darauf kann in einem weiteren Schritt der Lichtsensor mittels des zweiten Bauelements als zu der Klasse gehörig gekennzeichnet werden, wozu das zweite Bauelement in den Lichtsensor eingesetzt oder entsprechend getrimmt wird. Bei diesem zweiten Bauteil kann es sich um ein trimmbares Bauteil handeln.A method for classifying a light sensor with an individual characteristic curve, which is caused by an individual characteristic curve of the first component, may comprise the following steps:
In a step, the individual characteristic curve of the light sensor without the second component used is determined under predetermined conditions. In a subsequent step, the determined characteristic curve is evaluated in order to then assign the light sensor to a class of similar light sensors in a following step. Then, in a further step, the light sensor can be identified as belonging to the class by means of the second component, for which purpose the second component is inserted into the light sensor or trimmed accordingly. This second component may be a trimmable component.

Das erste Bauelement kann eine Fotodiode sein, wobei der individuelle Kennlinienverlauf des Lichtsensors bei vorgegebenen Beleuchtungsbedingungen ermittelt wird.The first component may be a photodiode, wherein the individual characteristic curve of the light sensor is determined at predetermined illumination conditions.

Das zweite Bauelement ist vorteilhaft ein ohmscher Widerstand, wobei durch das Einsetzen und/oder Trimmen dieses ohmschen Widerstands die Dunkelspannung des Lichtsensors festgelegt werden kann.The second component is advantageously an ohmic resistance, wherein the dark voltage of the light sensor can be determined by the insertion and / or trimming of this ohmic resistance.

Bei einer erfindungsgemäßen Anordnung aus einem Steuergerät und einem Lichtsensor nach der vorgenannten Art, wobei der Lichtsensor an das Steuergerät angeschlossen ist, um das gemessene Licht an das Steuergerät zu übermitteln, ist das Steuergerät zunächst fest auf eine beliebige Klasse von Sensoren eingestellt und kann mittels eines Korrekturalgorithmus an die Klasse des angeschlossenen Sensors angeschlossen werden.In an inventive arrangement of a control device and a light sensor according to the aforementioned type, wherein the light sensor to the Control unit is connected to transmit the measured light to the controller, the controller is initially set to any class of sensors and can be connected by means of a correction algorithm to the class of the connected sensor.

Dazu kann ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Abgleich der Anordnung insbesondere zur selbsttätigen Anpassung des Steuergeräts an die individuelle Kennlinie des Lichtsensors durchgeführt werden. Dieses erfindungsgemäße Verfahren umfasst, dass der Korrekturalgorithmus nach Anschluss des Lichtsensors an das Steuergerät den ersten von dem Lichtsensor gelieferten Messwert als Wert der Dunkelspannung des Sensors nimmt, der sich aber möglicherweise von der tatsächlichen Dunkelspannung unterscheidet, dass der Korrekturalgorithmus aufgrund des ersten Messwerts den Lichtsensor einer Klasse von Lichtsensoren zuordnet und die Korrektur der weiteren von dem Lichtsensor gelieferten Messwerte entsprechend der Klasse vornimmt, wobei jedes Mal, wenn der Lichtsensor einen zweiten Messwert liefert, der näher an der tatsächlichen Dunkelspannung ist, der Korrekturalgorithmus aufgrund des zweiten Messwerts den Lichtsensor als zu einer anderen Klasse von Lichtsensoren zugehörig erkennt und die Korrektur der weiteren von den Lichtsensor gelieferten Messwerte entsprechend der aktuellen Zuordnung des Lichtsensors zu einer Klasse vornimmt.For this purpose, a method according to the invention for balancing the arrangement, in particular for the automatic adaptation of the control unit to the individual characteristic curve of the light sensor, can be carried out. This inventive method comprises that the correction algorithm after connection of the light sensor to the control unit takes the first value supplied by the light sensor as the value of the dark voltage of the sensor, but possibly different from the actual dark voltage, that the correction algorithm based on the first measured value of the light sensor Class of light sensors and corrects the other readings provided by the light sensor according to the class wherein each time the light sensor provides a second reading closer to the actual dark voltage, the correction algorithm uses the light sensor as a due to the second reading recognizes belonging to other class of light sensors and makes the correction of the other measured values supplied by the light sensor according to the current assignment of the light sensor to a class.

Zur Durchführung des Korrekturalgorithmus weist das Steuergerät vorteilhaft einen Speicher auf, in der für jede Klasse von Lichtsensoren entsprechende Korrekturwerte abgespeichert sind.To carry out the correction algorithm, the control unit advantageously has a memory in which corresponding correction values are stored for each class of light sensors.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin zeigtThe invention will be explained in more detail with reference to the drawing. It shows

1 Kennlinienverläufe von drei verschiedenen Lichtsensoren nach dem Stand der Technik, 1 Characteristic curves of three different light sensors according to the prior art,

2 Kennlinienverläufe von drei erfindungsgemäßen Lichtsensoren und 2 Characteristic curves of three light sensors according to the invention and

3 einen erfindungsgemäßen Lichtsensor. 3 a light sensor according to the invention.

Ein Lichtsensor gemäß dem Stand der Technik weist als lichtempfindliches Bauelement eine Fotodiode auf. In Massenfertigung hergestellte Fotodioden zeichnen sich dadurch aus, dass die Eigenschaften der Fotodioden in einem breiten Spektrum gestreut sind. Zwar haben die Fotodioden zumeist eine gleiche Dunkelspannung, d. h. sie liefern bei absoluter Dunkelheit einen gleichen Spannungswert (etwa 0 Volt), von diesem Spannungswert ausgehend, nehmen die Ausgangsspannungen der Fotodioden von Fotodiode zu Fotodiode unterschiedliche Werte bei gleichem Lichtstrom ein. Daraus resultieren unterschiedliche Kennlinienverläufe für die Fotodioden.A light sensor according to the prior art has a photodiode as the photosensitive component. Mass-produced photodiodes are characterized by the fact that the properties of the photodiodes are scattered in a broad spectrum. Although the photodiodes usually have the same dark voltage, d. H. they deliver a same voltage value (about 0 volts) in absolute darkness, starting from this voltage value, the output voltages of the photodiodes from photodiode to photodiode assume different values with the same luminous flux. This results in different characteristic curves for the photodiodes.

Ein Sensor, wie er aus dem Stand der Technik bekannt ist und eine Fotodiode der zuvor beschriebenen Art mit individueller Kennlinie, hat daher aufgrund der individuellen Kennlinie der Fotodiode ebenfalls eine individuelle Kennlinie, durch die sich der Sensor von anderen Sensoren anderer Bauart unterscheidet.A sensor as known from the prior art and a photodiode of the type described above with an individual characteristic therefore also has an individual characteristic due to the individual characteristic of the photodiode, by which the sensor differs from other sensors of a different type.

Fotodioden und Sensoren, die ähnliche Eigenschaften, d. h. ähnliche Kennlinienverläufe aufweisen, lassen sich sogenannten Klassen zuordnen. Fotodioden, beziehungsweise Lichtsensoren einer Klasse können mehr oder weniger gegeneinander ausgetauscht werden, ohne dass sich die Eigenschaften der Schaltung wesentlich ändert, in welcher die Fotodiode, beziehungsweise der Lichtsensor eingesetzt ist.Photodiodes and sensors that have similar properties, i. H. have similar characteristic curves, can be assigned to so-called classes. Photodiodes, or light sensors of a class can be replaced more or less against each other, without the properties of the circuit changes significantly, in which the photodiode, or the light sensor is used.

In der 1 sind die Kennlinienverläufe verschiedener Lichtsensoren dargestellt. Alle drei Kennlinien beginnen in einem gemeinsamen Punkt bei Dunkelheit und liefern bei Dunkelheit eine Dunkelspannung UD, die für alle Lichtsensoren gleich ist. Bei sehr großen Lichtströmen, liefern Fotodioden ebenfalls gleiche Spannungswerte, welches dazu führt, dass die Lichtsensoren gemäß dem Stand der Technik für sehr große Lichtströme einen Spannungswert U0 liefern, der ebenfalls für alle drei Lichtsensoren gleich ist. Zwischen der Dunkelspannung und der Spannung U0 verlaufen die Kennlinien 1, 2, 3 der drei Lichtsensoren jedoch unterschiedlich. Die Kennlinien unterscheiden sich im Wesentlichen durch ihre Steilheit.In the 1 the characteristic curves of different light sensors are shown. All three characteristics start at a common point in the dark and provide a dark voltage U D in the dark, which is the same for all light sensors. For very large luminous fluxes, photodiodes also provide the same voltage values, which means that the light sensors according to the prior art provide a voltage value U 0 for very large luminous fluxes, which is also the same for all three light sensors. Between the dark voltage and the voltage U 0 run the characteristics 1 . 2 . 3 However, the three light sensors different. The characteristics differ essentially by their steepness.

Die Idee ist es nun, die verschiedenen Lichtsensoren zu klassifizieren, was bedeutet, dass die drei Lichtsensoren mit ihren Kennlinien 1, 2, 3 aus 1 drei verschiedenen Klassen zugeordnet werden. Zum Kennzeichnen der Zugehörigkeit eines Lichtsensors zu einer der Klassen werden die Lichtsensoren so modifiziert, dass die Klassen anhand der Dunkelspannung UD1, UD2, UD3, erkannt werden können. Die Dunkelspannung UD1, UD2, UD3 wird also für die Lichtsensoren einer Klasse auf einen Wert gebracht, der sich von den Dunkelspannungen der anderen Klassen unterscheidet. Dazu wird in die Lichtsensoren ein weiteres Bauelement eingesetzt, nämlich ein ohmscher Widerstand R1. Dieser ohmsche Widerstand R1 trägt für die Verschiebung der Dunkelspannung UD1, UD2, UD3 Sorge. Anhand der Dunkelspannung oder des Werts des eingesetzten Widerstands R1 lässt sich somit die Klasse erkennen, der der Lichtsensor zugeordnet ist. Dabei kann auch zwischen abgelegten Kennlinien interpoliert werden. Bei dem Lichtsensor gemäß 3 ist der ohmsche Widerstand R1 parallel zu der Fotodiode D1 angeordnet. Diese Parallelschaltung ist über eine weitere Schaltung 4, die nicht näher dargestellt ist, ist mit dem Ausgang des Lichtsensors verbunden, an dem die Sensorspannung US abgegriffen werden kann. Über diesen Ausgang kann der Lichtsensor mit einem Steuergerät verbunden werden.The idea is now to classify the different light sensors, which means that the three light sensors with their characteristics 1 . 2 . 3 out 1 be assigned to three different classes. To mark the affiliation of a light sensor to one of the classes, the light sensors are modified so that the classes can be detected on the basis of the dark voltage U D1 , U D2 , U D3 . The dark voltage U D1 , U D2 , U D3 is thus brought to a value for the light sensors of one class, which differs from the dark voltages of the other classes. For this purpose, a further component is used in the light sensors, namely an ohmic resistor R 1 . This ohmic resistor R 1 contributes to the displacement of the dark voltage U D1 , U D2 , U D3 concern. On the basis of the dark voltage or the value of the resistor R 1 used can thus detect the class to which the light sensor is assigned. It can also be interpolated between stored characteristics. In the light sensor according to 3 the ohmic resistor R 1 is arranged parallel to the photodiode D 1 . This parallel connection is via another circuit 4 , which is not shown in detail, is connected to the output of the light sensor, at which the sensor voltage U S can be tapped. The light sensor can be connected to a control unit via this output.

Claims (1)

Verfahren zum Abgleich einer Anordnung, nämlich zur selbsttätigen Anpassung des Steuergeräts an die individuelle Kennlinie des Lichtsensors, dadurch gekennzeichnet, dass der Korrekturalgorithmus nach dem Anschluss des Lichtsensors an das Steuergerät den ersten von dem Lichtsensor gelieferten Messwert als Wert der Dunkelspannung des Lichtsensors nimmt, der sich aber von der tatsächlichen Dunkelspannung unterscheidet, dass der Korrekturalgorithmus aufgrund des ersten Messwerts den Lichtsensor einer Klasse von Lichtsensoren zuordnet und die Korrektur der weiteren von dem Lichtsensor gelieferten Messwerte entsprechend der Klasse vornimmt, wobei jedes Mal, wenn der Lichtsensor einen zweiten Messwert liefert, der näher an der tatsächlichen Dunkelspannung ist, der Korrekturalgorithmus aufgrund des zweiten Messwerts den Lichtsensor einer anderen Klasse von Lichtsensoren zuordnet und die Korrektur der weiteren von dem Lichtsensor gelieferten Messwerte entsprechend der aktuellen Zuordnung des Lichtsensors zu einer Klasse vornimmt.Method for balancing an arrangement, namely for the automatic adaptation of the control device to the individual characteristic curve of the light sensor, characterized in that the correction algorithm after the connection of the light sensor to the control unit takes the first measured value supplied by the light sensor as the value of the dark voltage of the light sensor but from the actual dark voltage, the correction algorithm assigns the light sensor to a class of light sensors based on the first measurement value and corrects the other measurement values provided by the light sensor according to the class, the closer each time the light sensor provides a second measurement value At the actual dark voltage, the correction algorithm, on the basis of the second measurement value, assigns the light sensor to another class of light sensors and the correction of the further measurement values provided by the light sensor corresponding to the current assignment of the light sensor makes a class.
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