DE102019119446A1

DE102019119446A1 - Rotation sensor and method for generating diagnostic information for a rotation sensor and vehicle

Info

Publication number: DE102019119446A1
Application number: DE102019119446.6A
Authority: DE
Inventors: Jörg Laages; Stefan Nieber
Original assignee: Wabco Global GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Global GmbH
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2019-07-18
Publication date: 2021-01-21

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Rotationssensor (20) zur Erzeugung eines elektrischen Ausgangssignals (12), aus welchem eine Drehzahl (14) eines mechanischen Bauteiles (16) ableitbar ist. Der Rotationssensor (20) ist mit einem Drehgeber (22) versehen mit dem eine Rotationsbewegung des mechanischen Bauteils (16) erfasst wird. Der Rotationssensor (20) beinhaltet eine Signalerzeugungseinheit (26), die zur Erzeugung des Ausgangssignals (12) des Rotationssensors (20) dient. Das Ausgangssignal (12) umfasst eine Folge elektrischer Pulse (32), deren Abstand (Δt) sich mit der Rotationsgeschwindigkeit ändert. Dabei ist die Signalerzeugungseinheit (26) eingerichtet ein digitales Signal (30) zwischen zwei elektrischen Pulsen (28) anzuordnen. Erfindungsgemäß ist die Signalerzeugungseinheit (26) eingerichtet in dem digitalen Signal (30) eine Diagnoseinformation einzufügen. Dadurch wird die Sicherheit bei der Überwachung der ordnungsgemäßen Funktion des Rotationssensors (20) erhöht.The invention relates to a rotation sensor (20) for generating an electrical output signal (12) from which a speed (14) of a mechanical component (16) can be derived. The rotation sensor (20) is provided with a rotary encoder (22) with which a rotational movement of the mechanical component (16) is detected. The rotation sensor (20) contains a signal generation unit (26) which is used to generate the output signal (12) of the rotation sensor (20). The output signal (12) comprises a series of electrical pulses (32), the spacing (Δt) of which changes with the speed of rotation. The signal generation unit (26) is set up to arrange a digital signal (30) between two electrical pulses (28). According to the invention, the signal generation unit (26) is set up to insert diagnostic information in the digital signal (30). This increases the security when monitoring the proper functioning of the rotation sensor (20).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Rotationssensor mit Erzeugung von Diagnoseinformationen. Die Diagnoseinformationen bezüglich der Drehzahlmessung werden von dem Rotationssensor zu einem elektronischen Steuergerät übertragen. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein entsprechendes Verfahren zur Erzeugung von Diagnoseinformationen für einen Rotationssensor und ein entsprechend angepasstes Fahrzeug.The present invention relates to a rotation sensor with generation of diagnostic information. The diagnostic information relating to the speed measurement is transmitted from the rotation sensor to an electronic control unit. The invention also relates to a corresponding method for generating diagnostic information for a rotation sensor and a correspondingly adapted vehicle.

Rotationssensoren erzeugen typischerweise ein sinusförmiges Signal, dessen Frequenz von der Drehzahl abhängt. Aus dem sinusförmigen Signal kann ein rechteckförmiges Ausgangssignal abgeleitet werden, indem bspw. bei jedem Nulldurchgang des sinusförmigen Signals ein elektrischer Puls erzeugt wird. Die Drehzahl kann dann aus dem (zeitlichen) Abstand der Pulse berechnet werden. Zudem können zwischen den Pulsen (d.h. in den Pulspausen) Zusatzinformationen übertragen werden. So lehrt bspw. die WO 98/25148 A2 , in den Pulspausen ein Datenwort mit einer Breite von mehreren Bits zu übertragen, wobei sich die Drehzahl-Pulse und die Datenwort-Bits durch unterschiedliche Stromstärkepegel unterscheiden.Rotation sensors typically generate a sinusoidal signal whose frequency depends on the speed. A square-wave output signal can be derived from the sinusoidal signal, for example by generating an electrical pulse at each zero crossing of the sinusoidal signal. The speed can then be calculated from the (time) interval between the pulses. In addition, additional information can be transmitted between the pulses (ie in the pulse pauses). So teaches, for example WO 98/25148 A2 to transmit a data word with a width of several bits in the pulse pauses, the speed pulses and the data word bits differing in terms of different current levels.

Aus der WO 98/09173 A1 ist eine Anordnung zur Erfassung des Drehverhaltens eines rotierenden Körpers oder Encoders mit einem Sensormodul (umfassend ein Sensorelement) und einer steuerbaren Stromquelle, die einen das Drehverhalten darstellenden, eingeprägten Strom liefert, bekannt. Die Anordnung umfasst zudem einen Modulator, der in Abhängigkeit von Signalen des Sensorelementes und von Signalen, die eine externe Signalquelle über einen zusätzlichen Anschluss liefert, die Stromquelle steuert, und eine Auswerteschaltung. Das Sensormodul ist magnetisch mit dem Encoder gekoppelt und das Ausgangssignal des Sensormoduls ist ein das Drehverhalten darstellendes Signal, dem ein Status- und/oder Zusatzsignal überlagert ist.From the WO 98/09173 A1 an arrangement for detecting the rotational behavior of a rotating body or encoder with a sensor module (comprising a sensor element) and a controllable current source which supplies an impressed current representing the rotational behavior is known. The arrangement also includes a modulator which controls the current source as a function of signals from the sensor element and signals which an external signal source supplies via an additional connection, and an evaluation circuit. The sensor module is magnetically coupled to the encoder and the output signal of the sensor module is a signal representing the rotational behavior, on which a status and / or additional signal is superimposed.

Aus der DE 199 11 774 A1 ist eine Sensoranordnung zur Erfassung von Bewegungen bekannt, bei der durch einen von der Bewegung beaufschlagten Encoder in einem aktiven Sensor ein Sensorsignal erzeugt wird. Die Sensoranordnung weist eine erste Einrichtung auf, mit der das Sensorsignal zusammen mit mindestens einer Zusatzinformation in ein zu einer Auswerteeinrichtung übertragbares Ausgangssignal umgesetzt wird, wobei eine zweite Einrichtung vorgesehen ist, mit der eine von einem Luftspalt zwischen dem aktiven Sensor und dem Encoder abhängige Signalspannung erfasst und der ersten Einrichtung zur Übertragung als Zusatzinformation zugeführt wird.From the DE 199 11 774 A1 a sensor arrangement for detecting movements is known, in which a sensor signal is generated in an active sensor by an encoder acted upon by the movement. The sensor arrangement has a first device with which the sensor signal is converted, together with at least one piece of additional information, into an output signal that can be transmitted to an evaluation device, a second device being provided with which a signal voltage dependent on an air gap between the active sensor and the encoder is recorded and is supplied to the first device for transmission as additional information.

Aus der DE 196 34 714 A1 ist eine Anordnung für ein Kraftfahrzeug-Regelungssystem mit aktiven Sensoren (z. B. Raddrehzahlsensoren) bekannt, deren Ausgangssignale über Sensorleitungen, die eine Übertragungsstrecke bilden, einer Auswerteschaltung, die sich auf der Empfängerseite befindet, zugeführt werden. Die Anordnung kann zur Übertragung zusätzlicher Daten über die Übertragungsstrecke in eine oder in beide Übertragungsrichtungen genutzt werden.From the DE 196 34 714 A1 an arrangement for a motor vehicle control system with active sensors (z. B. wheel speed sensors) is known, the output signals of which are fed to an evaluation circuit located on the receiver side via sensor lines that form a transmission path. The arrangement can be used to transmit additional data over the transmission path in one or in both transmission directions.

Aus der WO 02/090999 A1 ist eine Anordnung aus einem Raddrehzahlsensor und einem Steuergerät (ECU) bekannt, wobei der Raddrehzahlsensor mit dem Steuergerät über eine Datenschnittstelle verbunden ist und Mittel zum Senden von Zusatzinformationen in Signalkanälen aufweist und jede Information einem Signalkanal und/oder einer festen Anzahl an Signalkanälen zugeordnet ist. Ferner umfasst der Raddrehzahlsensor Umschaltmittel, mit denen durch Modus-Umschaltung eine Änderung der Zuordnung der Zusatzinformationen, die in den Pausen zwischen den Strompulsen übertragen werden, zu den verfügbaren Kanälen vorgenommen werden kann. Das Umschaltmittel kann ein externes Gerät oder ein sensor-integriertes Gerät sein. Die Umschaltung erfolgt in Abhängigkeit des Zustandes des Fahrbetriebes, z.B. in Abhängigkeit der Raddrehzahl.From the WO 02/090999 A1 An arrangement of a wheel speed sensor and a control unit (ECU) is known, the wheel speed sensor being connected to the control unit via a data interface and having means for sending additional information in signal channels and each piece of information being assigned to a signal channel and / or a fixed number of signal channels. Furthermore, the wheel speed sensor comprises switching means with which the assignment of the additional information, which is transmitted in the pauses between the current pulses, to the available channels can be made by switching the mode. The switching means can be an external device or a sensor-integrated device. The switchover takes place as a function of the driving mode, e.g. as a function of the wheel speed.

Solche Rotationssensoren werden vielfach im Kraftfahrzeugbereich eingesetzt, um die Raddrehzahlen der Räder des Fahrzeuges zu ermitteln. Diese Information wird in verschiedenen Steuergeräten benötigt, um verschiedene Vorgänge zu regeln. Als Beispiel wird ein Brems-Steuergerät genannt, das zur Regelung des Bremsdrucks dient. Ziel ist es, ein Blockieren der Räder beim Bremsen zu verhindern, damit der Fahrer das Fahrzeug auch bei einer Notbremsung noch kontrollieren kann. Ein anderes Beispiel ist ein ESP-Steuergerät (Elektronisches Stabilitätsprogramm), mit dem die Fahrzeugstabilität kontrolliert wird. Es soll verhindert werden, dass das Fahrzeug bei schneller Kurvenfahrt oder auf rutschigem Untergrund ausbricht. Über die Raddrehzahl kann ermittelt werden, ob ein Schlupf an den Rädern auftritt. Diese beiden Anwendungen verdeutlichen, dass die Raddrehzahlinformation überaus sicherheitsrelevant für den Fahrzeugbetrieb ist.Rotation sensors of this type are often used in the motor vehicle sector in order to determine the wheel speeds of the wheels of the vehicle. This information is required in various control units in order to regulate various processes. One example is a brake control unit that regulates the brake pressure. The aim is to prevent the wheels from locking when braking so that the driver can still control the vehicle in the event of an emergency braking. Another example is an ESP control unit (Electronic Stability Program) that is used to monitor vehicle stability. The aim is to prevent the vehicle from swerving when cornering quickly or on slippery surfaces. The wheel speed can be used to determine whether the wheels are slipping. These two applications make it clear that the wheel speed information is extremely safety-relevant for vehicle operation.

Typischerweise werden die Rotationssensoren von den angeschlossenen Steuergeräten überwacht. Diese können die Signalform der von den Rotationssensoren abgegebenen Signale analysieren und daran erkennen, ob der Rotationssensor noch ordnungsgemäß arbeitet. Auch kann der Totalausfall eines Rotationssensors durch Spannungskontrolle der angeschlossenen Signalleitung erkannt werden. Dann werden Warnmeldungen ausgegeben, Einträge in einem Fehlerspeicher des Steuergerätes gesetzt und es kann ein Notlaufbetrieb aktiviert werden. Der Fahrer kann in der Warnmeldung zum Aufsuchen einer Werkstatt aufgefordert werden.Typically, the rotation sensors are monitored by the connected control units. These can analyze the signal form of the signals emitted by the rotation sensors and recognize whether the rotation sensor is still working properly. The total failure of a Rotation sensor can be detected by checking the voltage of the connected signal line. Warning messages are then output, entries are made in a fault memory of the control unit and emergency operation can be activated. The driver can be asked to visit a workshop in the warning message.

Es besteht bei den bekannten Lösungen aber das Problem, dass ein Problem erst dann erkannt wird, wenn der Rotationssensor tatsächlich ausgefallen ist oder kurz davor steht auszufallen, wenn dies durch Auswertung der Signale bereits erkennbar ist. Ein weiteres Problem besteht darin, dass die Rotationssensoren sehr rauen Umgebungsbedingungen (Temperatur, Feuchtigkeit, Verschmutzungsgrad, statische elektrische, magnetische Felder, elektrische, magnetische Wechselfelder, usw.) ausgesetzt werden, die einen Ausfall der Rotationssensoren bewirken können, was aber mit Zeitverzögerung geschehen kann.With the known solutions, however, there is the problem that a problem is only recognized when the rotation sensor has actually failed or is about to fail when this can already be recognized by evaluating the signals. Another problem is that the rotation sensors are exposed to very harsh environmental conditions (temperature, humidity, degree of pollution, static electrical, magnetic fields, electrical, magnetic alternating fields, etc.), which can cause the rotation sensors to fail, but this can happen with a time delay .

Somit besteht ein Bedarf für eine verbesserte Diagnosemöglichkeit von Rotationssensoren.Thus, there is a need for an improved diagnostic capability for rotation sensors.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit dem eine verbesserte Diagnoseinformation bezüglich der Rotationssensoren den Steuergeräten zur Verfügung gestellt werden kann.The object of the invention is therefore to provide a device and a method with which improved diagnostic information relating to the rotation sensors can be made available to the control units.

Diese Aufgabe wird durch einen Rotationssensor gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zur Erzeugung von Diagnoseinformationen für einen Rotationssensor gemäß Anspruch 9 sowie ein Fahrzeug gemäß Anspruch 15 gelöst.This object is achieved by a rotation sensor according to claim 1, a method for generating diagnostic information for a rotation sensor according to claim 9 and a vehicle according to claim 15.

Die abhängigen Ansprüche beinhalten vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung entsprechend der nachfolgenden Beschreibung dieser Maßnahmen.The dependent claims contain advantageous developments and improvements of the invention according to the following description of these measures.

Die Erfindung betrifft in einer Variante einen Rotationssensor zur Erzeugung eines elektrischen Ausgangssignals, aus welchem eine Drehzahl eines mechanischen Bauteils ableitbar ist. Dieser Rotationssensor umfasst einen Drehgeber, der eingerichtet ist zur Erfassung einer Rotationsbewegung des mechanischen Bauteils; und eine Signalerzeugungseinheit, die eingerichtet ist das Ausgangssignal zu erzeugen, wobei das Ausgangssignal so gestaltet wird, dass es eine Folge elektrischer Pulse aufweist, deren Abstand sich mit der Rotationsgeschwindigkeit ändert, und wobei die Signalerzeugungseinheit eingerichtet ist, ein digitales Signal zwischen zwei elektrischen Pulsen anzuordnen. Der Rotationssensor kennzeichnet sich dadurch aus, dass die Signalerzeugungseinheit eingerichtet, ist in dem digitalen Signal eine Diagnoseinformation einzufügen. Dies erweitert die Diagnosemöglichkeiten für die sicherheitsrelevanten Rotationssensoren. Es wird möglich, ein sich anbahnendes Problem bei einem Rotationssensor frühzeitig zu erkennen, bevor der Rotationssensor ausfällt. Bei der Messeinrichtung (Polring und Drehgeber) können verschiedene Probleme auftreten, wie z. B. Veränderungen des Luftspalts, bedingt durch den Taumelschlag des Polrings oder durch Alterung und Verschleiß.In one variant, the invention relates to a rotation sensor for generating an electrical output signal from which a rotational speed of a mechanical component can be derived. This rotation sensor comprises a rotary encoder which is set up to detect a rotational movement of the mechanical component; and a signal generation unit that is set up to generate the output signal, the output signal being designed such that it has a sequence of electrical pulses, the spacing of which changes with the speed of rotation, and wherein the signal generation unit is set up to arrange a digital signal between two electrical pulses . The rotation sensor is characterized in that the signal generation unit is set up to insert diagnostic information in the digital signal. This expands the diagnostic options for the safety-relevant rotation sensors. It is possible to identify an impending problem with a rotation sensor at an early stage before the rotation sensor fails. Various problems can arise with the measuring device (pole ring and rotary encoder), such as B. Changes in the air gap, caused by the wobble of the pole ring or by aging and wear.

In einer besonders vorteilhaften Variante wird der Rotationssensor mit die Signalerzeugungseinheit und einer Messeinrichtung versehen ist, die dazu eingerichtet ist eine Umgebungsbedingung bei dem Einsatz der Vorrichtung zu messen. Gerade die rauen Umgebungsbedingungen können den Ausfall eines Rotationssensors bewirken. Deshalb ist es vorteilhaft die Umgebungsbedingungen mit zu überwachen, um die Anfälligkeit des Rotationssensors für einen Ausfall beurteilen zu können.In a particularly advantageous variant, the rotation sensor is provided with the signal generation unit and a measuring device which is set up to measure an environmental condition when the device is in use. The harsh environmental conditions can cause a rotation sensor to fail. It is therefore advantageous to also monitor the ambient conditions in order to be able to assess the susceptibility of the rotation sensor to failure.

Dafür ist es vorteilhaft, wenn die Signalerzeugungseinheit eingerichtet wird, von der gemessenen Umgebungsbedingung eine Diagnoseinformation abzuleiten.For this it is advantageous if the signal generation unit is set up to derive diagnostic information from the measured environmental condition.

Zusätzlich ist es dafür sehr vorteilhaft, wenn die Signalerzeugungseinheit eingerichtet ist, die Diagnoseinformation in Form eines ersten Digitalwertes und eines zweiten Digitalwertes zu bilden, und den ersten Digitalwert in einem ersten Teil der Datenbits des digitalen Signals einzutragen und den zweiten Digitalwert in einem zweiten Teil der Datenbits des digitalen Signals einzutragen, wobei der erste Digitalwert die Art der Diagnoseinformation anzeigt, und der zweite Digitalwert angibt, auf welche Zustandsgröße sich der zweite Digitalwert bezieht. Durch die Anordnung in dieser Form können verschiedene Varianten von Diagnoseinformationen flexibel erzeugt werden und in dem digitalen Signal zu einem Steuergerät übertragen werden. Es wird damit die Übertragung verschiedener Messgrößen ermöglicht.In addition, it is very advantageous if the signal generation unit is set up to generate the diagnostic information in the form of a first digital value and a second digital value and to enter the first digital value in a first part of the data bits of the digital signal and the second digital value in a second part of the To enter data bits of the digital signal, the first digital value indicating the type of diagnostic information, and the second digital value indicating which state variable the second digital value relates to. Due to the arrangement in this form, different variants of diagnostic information can be generated flexibly and transmitted in the digital signal to a control unit. This enables the transmission of various measured variables.

Dabei besteht eine vorteilhafte Ausführungsform darin, wenn der erste Digitalwert anzeigt, dass sich die Zustandsgröße des zweiten Digitalwerts auf eine Umgebungsbedingungs-Messwertinformation, insbesondere eine Temperaturinformation, oder eine Luftspaltinformation oder eine Modus-Information, bezieht. Hier wird angemerkt, dass die Luftspaltinformation nicht als Umgebungsbedingungs-Messwertinformation angesehen wird.In an advantageous embodiment, the first digital value indicates that the state variable of the second digital value relates to ambient condition measured value information, in particular temperature information, or air gap information or mode information. Here will It is noted that the air gap information is not regarded as environmental condition measurement information.

In einer erweiterten Ausführungsform wird die Signalerzeugungseinheit eingerichtet, zu überprüfen, ob der Umgebungsbedingungs-Messwert in einem vorgesehenen Betriebsbereich liegt und, falls nicht, mit dem ersten Digitalwert anzugeben, dass ein Diagnoseereignis in Form einer Messwertüberschreitung vorliegt, und mit dem zweiten Digitalwert anzuzeigen, welcher Umgebungsbedingungs-Messwert vorliegt oder wie stark der Umgebungsbedingungs-Messwert außerhalb oder oberhalb des vorgesehenen Betriebsbereichs liegt. So kann die Beobachtung des Verlassens des zulässigen Betriebsbereichs einfach signalisiert werden. Damit kann auch eine Alarmmeldung übermittelt werden.In an extended embodiment, the signal generation unit is set up to check whether the ambient condition measured value is in an intended operating range and, if not, to indicate with the first digital value that there is a diagnostic event in the form of a measured value being exceeded, and to indicate with the second digital value which Ambient condition measurement is present or how much the ambient condition measurement is outside or above the intended operating range. In this way, the observation of leaving the permissible operating range can easily be signaled. An alarm message can also be transmitted with this.

Vorzugsweise ist der Rotationssensor an ein elektronisches Steuergerät angeschlossen, zu dem das Ausgangssignal über eine Signalleitung übertragen wird.The rotation sensor is preferably connected to an electronic control device to which the output signal is transmitted via a signal line.

Es ist vorteilhaft, wenn das elektronische Steuergerät einen Fehlerspeicher aufweist und das elektronische Steuergerät eingerichtet ist, die mit dem Ausgangssignal übertragenen Diagnoseinformationen in dem Fehlerspeicher abzuspeichern. Dann steht diese Information bei einem Werkstattaufenthalt zur Verfügung und kann bei einer Inspektion ausgelesen werden.It is advantageous if the electronic control device has a fault memory and the electronic control device is set up to store the diagnostic information transmitted with the output signal in the fault memory. This information is then available when you visit the workshop and can be read out during an inspection.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung besteht in einem Verfahren zur Erzeugung von Diagnoseinformationen für einen Rotationssensor, der ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt, aus welchem eine Drehzahl eines mechanischen Bauteiles ableitbar ist. Das Verfahren zeichnet sich aus durch einen Schritt des Erfassens einer Rotationsbewegung des mechanischen Bauteils mittels eines Drehgebers, einen Schritt des Erzeugens einer Folge elektrischer Pulse, deren Abstand von der Rotationsgeschwindigkeit abhängt; und einen Schritt des Anordnens eines digitalen Signals zwischen zwei aufeinanderfolgenden elektrischen Pulsen. Zusätzlich erfolgt ein Schritt des Anordnens einer Diagnoseinformation bzgl. des Zustandes des Rotationssensors in dem digitalen Signal, welches zu einem Steuergerät übertragen werden kann. Dies erweitert die Diagnosemöglichkeiten für die sicherheitsrelevanten Rotationssensoren. Es wird möglich, ein sich anbahnendes Problem bei einem Rotationssensor frühzeitig zu erkennen, bevor der Rotationssensor ausfällt. Der Sensor generiert auch im Stillstand elektrische Pulse. Diese werden auch im Stillstand periodisch gesendet. Dabei werden spezielle Stillstandpulse erzeugt, die sich von den elektrischen Pulsen bei Vorliegen einer Rotationsbewegung unterscheiden. Es wird auch hinter einem Stillstandpuls ein Datenwort angeordnet und übertragen. Somit ist die erweiterte Diagnose auch im Stillstand möglich.Another embodiment of the invention consists in a method for generating diagnostic information for a rotation sensor, which generates an electrical output signal from which a rotational speed of a mechanical component can be derived. The method is characterized by a step of detecting a rotational movement of the mechanical component by means of a rotary encoder, a step of generating a sequence of electrical pulses, the spacing of which depends on the speed of rotation; and a step of placing a digital signal between two consecutive electrical pulses. In addition, there is a step of arranging diagnostic information relating to the state of the rotation sensor in the digital signal, which can be transmitted to a control unit. This expands the diagnostic options for the safety-relevant rotation sensors. It is possible to identify an impending problem with a rotation sensor at an early stage before the rotation sensor fails. The sensor generates electrical pulses even when the vehicle is stationary. These are also sent periodically when the system is idle. Special standstill pulses are generated that differ from the electrical pulses when there is a rotational movement. A data word is also arranged and transmitted after a standstill pulse. This means that the extended diagnosis is also possible when the system is idle.

Das Verfahren kann erweitert werden mit einem Schritt des Messens einer Umgebungsbedingung, der der Drehgeber ausgesetzt ist. Wie erwähnt, ist es vorteilhaft, die Umgebungsbedingungen mit zu überwachen, um die Anfälligkeit des Rotationssensors für einen Ausfall beurteilen zu können.The method can be expanded with a step of measuring an environmental condition to which the rotary encoder is exposed. As mentioned, it is advantageous to also monitor the ambient conditions in order to be able to assess the susceptibility of the rotation sensor to failure.

Das Verfahren kann weiter einen Schritt des Ableitens der Diagnoseinformation seitens der Signalerzeugungseinheit von der gemessenen Umgebungsbedingung umfassen. Das ist wichtig, weil gerade raue Umgebungsbedingungen einen Ausfall des Rotationssensors bewirken können.The method can further comprise a step of deriving the diagnostic information on the part of the signal generation unit from the measured environmental condition. This is important because harsh environmental conditions can cause the rotation sensor to fail.

In einer besonders bevorzugten Variante umfasst das Verfahren einen Schritt des Bildens eines ersten Digitalwertes und eines zweiten Digitalwertes seitens der Signalerzeugungseinheit, wobei der erste Digitalwert die Art der Diagnoseinformation anzeigt, und der zweite Digitalwert angibt, auf welche Zustandsgröße sich die Diagnoseinformation bezieht. Durch die Anordnung in dieser Form können verschiedene Varianten von Diagnoseinformationen flexibel erzeugt werden und in dem digitalen Signal zu einem Steuergerät übertragen werden.In a particularly preferred variant, the method comprises a step of forming a first digital value and a second digital value on the part of the signal generating unit, the first digital value indicating the type of diagnostic information and the second digital value indicating which state variable the diagnostic information relates to. Due to the arrangement in this form, different variants of diagnostic information can be generated flexibly and transmitted in the digital signal to a control unit.

Diesbezüglich ist es vorteilhaft, wenn der erste Digitalwert anzeigt, dass sich der zweite Digitalwert auf eine Umgebungsbedingungs-Messwertinformation, insbesondere Temperaturinformation oder Luftspaltinformation oder eine Modus-Information oder Sonderereignisinformation, bezieht.In this regard, it is advantageous if the first digital value indicates that the second digital value relates to ambient condition measured value information, in particular temperature information or air gap information or mode information or special event information.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin bei dem Verfahren einen Schritt des Überprüfens seitens der Signalerzeugungseinheit vorzusehen, ob ein Umgebungsbedingungs-Messwert in einem vorgesehenen Betriebsbereich liegt und, falls nicht, mit dem ersten Digitalwert anzugeben, dass ein Diagnoseereignis in Form einer Messwertüberschreitung vorliegt und mit dem zweiten Digitalwert anzuzeigen, welcher Umgebungsbedingungs-Messwert vorliegt oder wie stark der Umgebungsbedingungs-Messwert außerhalb oder oberhalb des vorgesehenen Betriebsbereichs liegt. So kann die Beobachtung des Verlassens des zulässigen Betriebsbereichs einfach signalisiert werden und es kann damit auch eine Alarmmeldung übermittelt werden.A further advantageous embodiment consists in providing a step of checking on the part of the signal generation unit in the method as to whether an ambient condition measured value is in an intended operating range and, if not, to indicate with the first digital value that a diagnostic event is present in the form of a measured value being exceeded and with the second digital value to indicate which environmental condition measured value is present or how far the environmental condition measured value is outside or above the intended operating range. The observation of leaving the permissible operating range can easily be signaled and an alarm message can also be transmitted.

Eine andere Verwirklichung der Erfindung besteht in einem Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, das mit einem erfindungsgemäßen Rotationssensor, ausgestattet ist. Insbesondere werden Raddrehzahlsensoren in Fahrzeugen eingesetzt, die sicherheitsrelevant sind und so besser überwacht werden können.Another implementation of the invention consists in a vehicle, in particular a utility vehicle, which is equipped with a rotation sensor according to the invention. In particular, wheel speed sensors are used in vehicles that are safety-relevant and can thus be better monitored.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert.Embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail below with reference to the figures.

Es zeigen:

1 ein Fahrzeug, das mit einer Vorrichtung gemäß des Vorschlages ausgestattet ist;
2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
3 eine mögliche Ausgestaltung des Datensignals, mit dem auch Diagnoseinformationen übertragen werden können;
4 ein Steuergerät, das die Diagnoseinformationen empfängt; und
5 ein Flussdiagramm für ein Programm, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren implementiert werden kann.

Show it:

1 a vehicle that is equipped with a device according to the proposal;
2 a block diagram of a device according to the invention;
3 a possible configuration of the data signal, with which diagnostic information can also be transmitted;
4th a controller that receives the diagnostic information; and
5 a flow chart for a program with which the inventive method can be implemented.

Die vorliegende Beschreibung veranschaulicht die Prinzipien der erfindungsgemäßen Offenbarung. Es versteht sich somit, dass Fachleute in der Lage sein werden, verschiedene Anordnungen zu konzipieren, die zwar hier nicht explizit beschrieben werden, die aber Prinzipien der erfindungsgemäßen Offenbarung verkörpern und in ihrem Umfang ebenfalls geschützt sein sollen.The present description illustrates the principles of the disclosure of the invention. It is therefore understood that those skilled in the art will be able to design various arrangements which, although not explicitly described here, embody principles of the disclosure according to the invention and are also intended to be protected in their scope.

1 zeigt ein Fahrzeug 10 mit einer vorschlagsgemäßen Vorrichtung. Bei dem dargestellten Fahrzeug handelt sich um einen Pkw mit geregelter Bremsanlage in der Art einer ABS-Bremsanlage. Solche Bremsanlagen werden aber auch für andere Fahrzeuge, wie Nutzfahrzeuge, Anhänger, Busse, Campingfahrzeuge, Baufahrzeuge, Motorräder allgemein eingesetzt. Mit der Bezugszahl 20 sind die Raddrehzahlsensoren für die Räder des Fahrzeuges 10 bezeichnet. Pro Rad ist ein Raddrehzahlsensor 20 montiert. Mit der Bezugszahl 40 ist ein Bremssteuergerät bezeichnet. Es führt die Regelung des Bremsdrucks in den einzelnen Radbremszylindern durch, um ein Blockieren der Räder bei dem Bremsvorgang zu vermeiden. Die Radbremszylinder und die entsprechenden Leitungen (hydraulisch oder pneumatisch bei Nutzfahrzeugen) sind nicht separat dargestellt. Jeder Raddrehzahlsensor 20 ist mit dem Steuergerät 40 über eine eigene Signalleitung 25 verbunden. 1 shows a vehicle 10 with a proposed device. The vehicle shown is a passenger car with a regulated brake system in the manner of an ABS brake system. Such brake systems are also generally used for other vehicles, such as utility vehicles, trailers, buses, camping vehicles, construction vehicles, and motorcycles. With the reference number 20 are the wheel speed sensors for the wheels of the vehicle 10 designated. One wheel speed sensor 20 is mounted per wheel. The reference number 40 denotes a brake control device. It regulates the brake pressure in the individual wheel brake cylinders in order to prevent the wheels from locking during the braking process. The wheel brake cylinders and the corresponding lines (hydraulic or pneumatic in commercial vehicles) are not shown separately. Each wheel speed sensor 20 is associated with the controller 40 via its own signal line 25th connected.

2 zeigt den Aufbau des Raddrehzahlsensors 20. Der Rotationssensor 20 stellt eine Vorrichtung zur Erzeugung eines elektrischen Signals 12 dar, aus welchem eine Drehzahl 14 eines mechanischen Bauteiles 16 (bspw. einer Welle bzw. eines mit der Welle gekoppelten Rads) ableitbar ist. Diese Vorrichtung umfasst einen Drehgeber (Komponenten 18, 22), der zur Erfassung der Rotationsbewegung des mechanischen Bauteils 16 eingerichtet ist. Dazu ist das mechanische Bauteil 16 mit einem Polring 18 gekoppelt, dessen Pole in 1 schematisch durch die Buchstaben N und S gekennzeichnet sind. Bei einer Drehung des Bauteils 16 laufen die unterschiedlich magnetisierten Pole im Wechsel an einem Hall-Effekt-Sensor 22 vorbei, der das durch die Polbewegung erzeugte magnetische Wechselfeld erfasst und ein dem Wechselfeld entsprechendes sinusförmiges Signal 23 erzeugt. Der Abstand zwischen Hall-Effekt-Sensor 22 und Polring 18 ist nicht unbedingt fest eingestellt. Der Hall-Effekt-Sensor 22 wird dann in eine Klemmbuchse gesteckt.
Der Sensor wird von dem Polring 18 durch den Taumelschlag bei Rotationsbewegung in die Klemmbuchse zurückgedrückt und dadurch wird der Luftspalt automatisch eingestellt. 2 shows the structure of the wheel speed sensor 20. The rotation sensor 20th provides a device for generating an electrical signal 12 represents from which a speed 14th of a mechanical component 16 (For example, a shaft or a wheel coupled to the shaft) can be derived. This device includes a rotary encoder (components 18th , 22nd ), which is used to record the rotational movement of the mechanical component 16 is set up. This is the mechanical component 16 with a pole ring 18th coupled, whose poles are in 1 are indicated schematically by the letters N and S. When the component rotates 16 the differently magnetized poles run alternately on a Hall-effect sensor 22nd that detects the alternating magnetic field generated by the pole movement and a sinusoidal signal corresponding to the alternating field 23 generated. The distance between the hall effect sensor 22nd and pole ring 18th is not necessarily set permanently. The Hall effect sensor 22nd is then inserted into a clamping sleeve.
The sensor is from the pole ring 18th is pushed back into the clamping sleeve by the wobble during the rotational movement and the air gap is set automatically.

Das sinusförmige Signal 23 wird von einer Signalerzeugungseinheit 26, die bspw. als ein Mikrochip mit AD-Wandler, Digital Controller, Signalgenerator und einer State Machine ausgebildet sein kann oder auch als ein FPGA- oder ASIC-Schaltkreis ausgebildet sein kann, abgetastet. Die Signalerzeugungseinheit 26 erzeugt bei jedem Nulldurchgang des sinusförmigen Signals 23 einen elektrischen Puls 32, so dass während einer vollen Umdrehung des Polrings 18 eine große Anzahl an elektrischen Pulsen 32 erzeugt wird. In einer Variante, die für Nutzfahrzeuge ausgelegt wurde, können durch den Polring 18 z.B. 200 elektrische Pulse 32 pro Raddrehung erzeugt werden. Die Drehzahl kann somit dadurch ermittelt werden, dass die zwischen zwei elektrischen Pulsen 32 vergehende Zeitspanne Δt mit der Anzahl an elektrischen Pulsen 32, die während einer vollen Umdrehung auftreten, multipliziert und der Kehrbruch des Ergebnisses gebildet wird. Dabei versteht es sich, dass die Signalerzeugungseinheit 26 auch weniger oder (insbesondere bei einem Polring 18 mit mehr Polen) mehr elektrischen Pulse 32 pro Umdrehung erzeugen kann und die vorliegende Offenbarung diesbezüglich keinesfalls auf das in 2 gezeigte Ausführungsbeispiel beschränkt ist. Statt eines Polrings kann alternativ ein Ring mit Zähnen montiert werden. Dann ist es erforderlich, den Hall-Effekt-Sensor 22 mit einem Permanentmagneten auszustatten, so dass eine Änderung des magnetischen Flusses im Hall-Effekt-Sensor 22 bei Drehung des Zahnringes bewirkt wird.The sinusoidal signal 23 is from a signal generation unit 26th , which can be designed, for example, as a microchip with AD converter, digital controller, signal generator and a state machine or can also be designed as an FPGA or ASIC circuit, is scanned. The signal generation unit 26th generated at every zero crossing of the sinusoidal signal 23 an electrical pulse 32 so that during one full revolution of the pole ring 18th a large number of electrical pulses 32 is produced. In a variant that was designed for commercial vehicles, the pole ring 18th e.g. 200 electrical pulses 32 generated per wheel rotation. The speed can thus be determined by the fact that the between two electrical pulses 32 elapsing time period Δt with the number of electrical pulses 32 that occur during a full revolution are multiplied and the reverse fraction of the result is formed. It goes without saying that the signal generation unit 26th also less or (especially with a pole ring 18th with more poles) more electrical pulses 32 per revolution and the present disclosure in this regard in no way applies to the in 2 Shown embodiment is limited. Instead of a pole ring, a ring with teeth can alternatively be fitted. Then it is necessary to use the hall effect sensor 22nd with a Equip permanent magnets, so that a change in the magnetic flux in the Hall effect sensor 22nd when the toothed ring rotates.

In der Pulspause erzeugt die Signalerzeugungseinheit 26 ein digitales Signal 30, wobei in 3 zwischen zwei elektrischen Pulsen 32 das digitale Signal 30, welches durch ein Datenwort mit einer Wortbreite von 9 Bits (die mit den Nummern 0-8 gekennzeichnet sind) gebildet ist, angeordnet ist bzw. übertragen wird. Wie in 3 gezeigt, kann der High-Pegel des digitalen Signals 30 niedriger sein, (bspw. halb so groß) als der Pegel der elektrischen Pulse 32. The signal generation unit generates in the pulse pause 26th a digital signal 30th , where in 3 between two electrical pulses 32 the digital signal 30th , which is formed by a data word with a word length of 9 bits (which are identified by the numbers 0-8) is arranged or transmitted. As in 3 shown, the high level of the digital signal 30th be lower (e.g. half as large) than the level of the electrical pulses 32 .

Typischerweise sind die Rotationssensoren 20 so ausgelegt, dass der Ruhezustand auf der Signalleitung 25 einem Strom von 7 mA entspricht, der elektrische Puls 32 einem Strom von 24 mA entspricht und bei Übertragung eines Bits des digitalen Signals 30 ein Strom von 14 mA durch die Signalleitung 25 fließt. Dies ermöglicht es, das digitale Signal 30 (bzw. die Pegel des digitalen Signals 30) von den Pegeln der elektrischen Pulse 32 zu unterscheiden. Es versteht sich jedoch, dass eine Unterscheidung der elektrischen Pulse 32 und des digitalen Signals 30 auch mittels unterschiedlich langer Pulsdauern oder mittels anderer Mechanismen erfolgen kann und die vorliegende Offenbarung diesbezüglich nicht auf die in 3 gezeigte Ausführungsform beschränkt ist.Typically the rotation sensors 20th designed so that the idle state on the signal line 25th corresponds to a current of 7 mA, the electrical pulse 32 corresponds to a current of 24 mA and when one bit of the digital signal is transmitted 30th a current of 14 mA through the signal line 25th flows. This enables the digital signal 30th (or the level of the digital signal 30th ) from the levels of the electrical pulses 32 to distinguish. It goes without saying, however, that a distinction is made between electrical pulses 32 and the digital signal 30th can also take place by means of pulse durations of different lengths or by means of other mechanisms and the present disclosure does not apply in this regard to the in 3 embodiment shown is limited.

Mittels des Datenworts können Zusatzinformationen zu den Drehzahlpulsen 32 übertragen werden. Bspw. kann das Bit Nummer 0 dazu verwendet werden, einen Fehler oder eine Luftspaltreserve anzuzeigen. Ferner kann das Bit Nummer 4 dazu verwendet werden, die Rotationsrichtung (positiv, negativ) des Polrings 18 anzuzeigen und das Bit Nummer 3 kann dazu verwendet werden, anzuzeigen, ob die Rotationsrichtung valide ist. Einige Bits, nämlich die Bits mit den Nummern 1 und 2 und 5 bis 7, sind frei verfügbar und können anwendungsspezifisch belegt werden. Dieser Umstand wird bei der Erfindung ausgenutzt, um gezielte Diagnoseinformationen zu dem Bremssteuergerät 40 zu übertragen. Die Art der Diagnoseinformation wird in den Bits mit den Nummern 1 und 2 angegeben. In den Bits mit den Nummern 5, 6 und 7 können dann Messwerte oder Messwertbereiche angegeben werden. In einer Variante werden Diagnoseinformationen für Umgebungsbedingungen, denen der Rotationssensor 20 ausgesetzt ist, übertragen. Dies können sein Temperatur- und Luftspaltinformationen, Informationen über einen Kanalmode und Informationen über besondere Ereignisse. Zudem kann das Bit Nummer 8 als Paritätsbit verwendet werden. Es versteht sich jedoch, dass diese Zuordnung nur eine mögliche Ausführungsform darstellt und die vorgenannten Informationen/Daten auch anderen Bits zugeordnet werden können. Die Informationen über einen Kanalmode können eine Information über eine Einbaulage des Drehratensensors betreffen. Diese Information wird nach Montage des Drehratensensors in einem elektronischen Steuergerät abgespeichert. Wenn sich die Einbaulage durch Vibration oder Temperatureffekt verändert, so erkennt das elektronische Steuergerät, das die übertragenen Datenworte von dem Drehratensensor empfängt, sofort, dass sich die Einbaulage gegenüber dem Auslieferungszustand verändert hat und kann entsprechend reagieren. Als Beispiel eines besonderen Ereignisses wird das Überschreiten eines kritischen Temperaturwertes, z.B. 210°C oder 220°C genannt. Durch Bit-Codierung können mehrere verschiedene besondere Ereignisse festgelegt werden. Das Datenwort, das zwischen den elektrischen Pulsen 32 übertragen wird, wird vorzugsweise Manchester-codiert. Dabei wird mit einer ansteigenden Signalflanke ein „High“-Signal markiert und dementsprechend mit einer fallenden Flanke ein „Low“-Signal. Diese Manchester-Codierung hat den Vorteil, dass das Signal ohne externes Synchronisationssignal exakt ausgewertet werden kann. Es ist damit selbstsynchronisierend. Bevorzugt wird das Datenwort sogar mit einem differentiellen Manchester-Code codiert.Additional information on the speed pulses can be provided by means of the data word 32 be transmitted. For example, bit number 0 can be used to indicate an error or an air gap reserve. Bit number 4 can also be used to determine the direction of rotation (positive, negative) of the pole ring 18th and bit number 3 can be used to indicate whether the direction of rotation is valid. Some bits, namely the bits with the numbers 1 and 2 and 5 to 7, are freely available and can be assigned according to the application. This fact is used in the invention to provide specific diagnostic information about the brake control device 40 transferred to. The type of diagnostic information is specified in bits numbered 1 and 2. Measured values or measured value ranges can then be specified in the bits with the numbers 5, 6 and 7. In a variant, diagnostic information for environmental conditions that the rotation sensor 20th is exposed. This can be temperature and air gap information, information about a channel mode and information about special events. Bit number 8 can also be used as a parity bit. It goes without saying, however, that this assignment represents only one possible embodiment and the aforementioned information / data can also be assigned to other bits. The information about a channel mode can relate to information about an installation position of the rotation rate sensor. This information is stored in an electronic control unit after the rotation rate sensor has been installed. If the installation position changes due to vibration or temperature effects, the electronic control unit, which receives the transmitted data words from the rotation rate sensor, immediately recognizes that the installation position has changed compared to the delivery state and can react accordingly. Exceeding a critical temperature value, eg 210 ° C or 220 ° C, is mentioned as an example of a special event. Several different special events can be specified by bit coding. The data word that is between the electrical pulses 32 is preferably Manchester encoded. A "high" signal is marked with a rising signal edge and a "low" signal is marked accordingly with a falling edge. This Manchester coding has the advantage that the signal can be evaluated exactly without an external synchronization signal. It is therefore self-synchronizing. The data word is preferably even coded with a differential Manchester code.

Zur Ermittlung der Temperaturinformationen umfasst die Vorrichtung 20 eine Temperaturmesseinheit 24, die zur Messung der Temperatur, der der Rotationssensor 20 ausgesetzt ist, eingerichtet ist. Die Temperaturmesseinheit 24 kann bspw. einen Temperaturfühler aufweisen, der, wie in 2 schematisch dargestellt, an dem Gehäuse des Rotationssensor 20 anliegt oder direkt auf dem Chip des z. B. Hall-Effekt-Sensors 22 integriert ist. Aus dem durch die Temperaturmesseinheit 24 ermittelten Temperaturwert kann von der Signalerzeugungseinheit 26 ein Temperaturlevel abgeleitet werden, der den Bereich angibt, in dem der Temperaturwert liegt. Bspw. kann ein erster Temperaturlevel anzeigen, dass der Temperaturwert im Betriebsbereich liegt, also insbesondere einen vorgegebenen Temperaturmaximalwert nicht überschreitet. Zudem können weitere Temperaturlevel anzeigen, um wieviel der Temperaturwert oberhalb des vorgegebenen Temperaturmaximalwerts liegt. Es wird angemerkt, dass die Temperatur auch indirekt gemessen werden kann. Hier käme es in Betracht, die Spannung an einer mitintegrierten Diodenstrecke des Hall-Effekt-Sensors 22 zu messen, die temperaturabhängig ist. Dann ist das Vorsehen eines separaten Temperatursensors 24 nicht erforderlich.To determine the temperature information, the device 20 includes a temperature measuring unit 24 used to measure the temperature of the rotation sensor 20th is exposed, is set up. The temperature measuring unit 24 can, for example, have a temperature sensor which, as in 2 shown schematically on the housing of the rotation sensor 20th applied or directly on the chip of the z. B. Hall-effect sensors 22nd is integrated. From the through the temperature measuring unit 24 determined temperature value can from the signal generation unit 26th a temperature level can be derived which indicates the range in which the temperature value lies. For example, a first temperature level can indicate that the temperature value is in the operating range, that is to say, in particular, does not exceed a predetermined maximum temperature value. In addition, other temperature levels can show how much the temperature value is above the specified maximum temperature value. It should be noted that the temperature can also be measured indirectly. Here it would be possible to consider the voltage at a diode section integrated in the Hall effect sensor 22nd to measure, which is temperature dependent. Then there is the provision of a separate temperature sensor 24 not mandatory.

Die folgende Tabelle beinhaltet im Einzelnen die möglichen Einträge an Diagnoseinformationen in den beiden Bitfeldern 34 und 36. Diagnoseinformationen Temperatur Luftspalt Kanal Mode Ereignisse Bits 5, 6, 7 Bits 1, 2 = 11 Bits 1, 2 = 00 Bits 1,2 = 10 Bits 1,2 = 01 000 -10 °C 0,075 mm No Temp.> 220°C 001 20 °C 0,125 mm AB EEROM writing 010 60 °C 0,150 mm BC EEPROM limit writing 011 100 °C 0,150 mm AC LS > 0,300 mm 100 130 °C 0,150 mm Vibration 101 150 °C 0,100 mm 110 170 °C 0,250 mm 111 190 °C 0,250 mm The following table contains the possible entries for diagnostic information in the two bit fields 34 and 36. Diagnostic information temperature Air gap Channel mode Events Bits 5, 6, 7 Bits 1, 2 = 11 Bits 1, 2 = 00 Bits 1,2 = 10 Bits 1,2 = 01 000 -10 ° C 0.075 mm No Temp.> 220 ° C 001 20 ° C 0.125 mm FROM EEROM writing 010 60 ° C 0.150 mm BC EEPROM limit writing 011 100 ° C 0.150 mm AC LS> 0.300 mm 100 130 ° C 0.150 mm vibration 101 150 ° C 0.100 mm 110 170 ° C 0.250 mm 111 190 ° C 0.250 mm

Die erste Spalte der Tabelle gibt das jeweilige Bitmuster in dem zweiten Digitalwert 34 an. Die zweite Spalte gibt die verschiedenen Temperaturwerte an, denen der Rotationssensor 20 ausgesetzt ist. Die Temperaturwerte werden übertragen, wenn in dem ersten Digitalwert 34 der Binärcode 11 gesetzt ist. Damit können auch Temperaturbereiche übermittelt werden. In einer Variante gibt der angegebene Temperaturwert den Mittelwert des Temperaturbereichs an. Der Temperaturbereich betrifft dann den Bereich ± 20°C um den Mittelwert herum an. In der dritten Spalte wird die gemessene Luftspaltinformation für den Rotationssensor 20 angegeben, die in dem zweiten Digitalwert 36 übertragen wird, wenn in dem ersten Digitalwert der Binärcode 00 gesetzt ist. Die vierte Spalte gibt Einträge für einen Kanal Mode an. Damit wird die Einbaulage des Rotationssensors 20 angegeben. Diese Information wird durch Setzen des Binärcodes 10 im ersten Digitalwert 34 angekündigt. Sollte die sich im Laufe der Betriebszeit verändern, ist es wichtig, dass diese Diagnoseinformation registriert wird. In der Spalte 5 werden besondere Ereignisse angegeben. Diese werden übertragen, wenn im ersten Digitalwert 34 der Binärcode 01 eingetragen ist. Sehr wichtig ist das Ereignis, mit dem ein Temperaturalarm übermittelt wird. Dieser wird bei einer Temperatur von 220°C ausgegeben. Es droht dann die Zerstörung des Rotationssensors 20.The first column of the table gives the respective bit pattern in the second digital value 34 at. The second column shows the different temperature values that the rotation sensor receives 20th is exposed. The temperature values are transmitted if in the first digital value 34 the binary code 11 is set. This means that temperature ranges can also be transmitted. In one variant, the specified temperature value indicates the mean value of the temperature range. The temperature range then relates to the range ± 20 ° C around the mean value. The third column shows the measured air gap information for the rotation sensor 20th indicated in the second digital value 36 is transmitted when the binary code 00 is set in the first digital value. The fourth column gives entries for a channel mode. This determines the installation position of the rotation sensor 20th specified. This information is obtained by setting the binary code 10 in the first digital value 34 announced. If the changes in the course of the operating time, it is important that this diagnostic information is registered. In column 5 special events are indicated. These are transmitted when in the first digital value 34 the binary code 01 is entered. The event with which a temperature alarm is transmitted is very important. This is issued at a temperature of 220 ° C. The rotation sensor is then threatened with destruction 20th .

Wenn pro Radumdrehung z. B. 200 elektrische Pulse 32 generiert werden, können also 200 Datenworte pro Radumdrehung übertragen werden. Deshalb ist es möglich die verschiedenen Typen von Diagnoseinformationen während einer Radumdrehung zu übertragen. Beispielweise können Temperatur- und Luftspaltinformationen abwechselnd jeweils nach 20 elektrischen Pulsen 32 übertragen werden. Der Kanalmode kann dazwischen übertragen werden. Die verschiedenen besonderen Ereignisse werden nach Bedarf übertragen und werden eingeschachtelt.If per wheel revolution z. B. 200 electrical pulses 32 are generated, so 200 data words can be transmitted per wheel revolution. It is therefore possible to transmit the various types of diagnostic information during one wheel revolution. For example, temperature and air gap information can alternate after 20 electrical pulses 32 be transmitted. The channel mode can be transmitted in between. The various special events are broadcast as needed and are nested.

Die Signalerzeugungseinheit 26 kann ferner eingerichtet sein, die Informationen, die mittels des Datenworts übertragen werden, gemäß einem Konfigurationsdatensatz auszuwählen und ggf. während der Laufzeit (d. h. während die Vorrichtung 20 im produktiven Betrieb ist) zu verändern. Bspw. kann die Signalerzeugungseinheit 26 mittels des Digitalwerts 34 anzeigen, welche Information durch den Digitalwert 36 verkörpert wird. Dadurch können in aufeinanderfolgenden Datenworten unterschiedliche Informationen übertragen werden. Bspw. kann in einem Datenwort eine aus der gemessenen Temperatur abgeleitete Information und in einem darauffolgenden Datenwort (anstatt der aus der Temperatur abgeleiteten Information) eine andere Zusatzinformation übertragen werden.The signal generation unit 26th can also be set up to select the information that is transmitted by means of the data word according to a configuration data record and, if necessary, to change it during the runtime (ie while the device 20 is in productive operation). For example, the signal generation unit 26th by means of the digital value 34 indicate what information is provided by the digital value 36 is embodied. This means that different information can be transmitted in successive data words. For example, information derived from the measured temperature can be transmitted in a data word and other additional information can be transmitted in a subsequent data word (instead of the information derived from the temperature).

Die Datenworte 30 werden über die Signalleitung 25 zum Bremssteuergerät 40 übertragen, wo sie in den Fehlerspeicher 44 eingetragen werden, der typischerweise als EEPROM Speicher ausgebildet ist. 4 zeigt das Bremssteuergerät. Das Bremssteuergerät 40 verarbeitet die Daten im Fehlerspeicher 44 in an sich bekannter Weise. Es kann diese Daten bei einem Werkstattaufenthalt ausgeben. Bei einer Inspektion würden diese Daten ebenfalls ausgelesen werden. Der Spezialist in der Werkstatt kann dann vorsorglich einen Rotationssensor 20 ersetzen, wenn er an den mit abgespeicherten Daten bzgl. der Umgebungsbedingungen erkennt, dass der Rotationssensor 20 häufig extremen Umgebungsbedingungen ausgesetzt war.The data words 30th are over the signal line 25th to the brake control unit 40 transferred where they are in the fault memory 44 are entered, which is typically designed as an EEPROM memory. 4th shows the brake control unit. The brake control unit 40 processes the data in the error memory 44 in a manner known per se. It can output this data during a workshop visit. This data would also be read out during an inspection. The specialist in the workshop can then use a rotation sensor as a precaution 20th replace if it recognizes from the data stored with the environmental conditions that the rotation sensor 20th was frequently exposed to extreme environmental conditions.

5 illustriert den Betrieb der Signalerzeugungseinheit 26. Das kann in der Signalerzeugungseinheit 26 ein Computerprogramm abgearbeitet werden. Dessen Flussdiagramm ist in der 5 gezeigt. Das Programm startet im Programmschritt 202. In Programmschritt 204 findet die Drehzahlmessung statt. Im Programmschritt 206 findet eine Signalaufbereitung statt. Diese findet auf digitaler Ebene statt. Darin werden die Daten für die elektrischen Pulse 32 in einen Speicher geschrieben und die Datenworte 30 zwischen zwei elektrischen Pulsen 32 eingefügt. Im Programmschritt 208 findet die Übertragung des aufbereiteten Pulses und Datenwortes statt. Die Bitrate, mit der die Datenbits zwischen den elektrischen Pulsen übertragen werden, kann im einfachsten Fall fest vorgegeben sein. Z.B. kann jedes Bit im 50 µs Rhythmus übertragen werden. Dann ist die Auswertung des Datenwortes auf Empfängerseite nicht drehzahlabhängig. Wie beschrieben, wird auch im Stillstandfall ein Stillstandpuls alle 150 ms generiert, dem jeweils ein Datenwort angehängt wird. In Abfrage 210 wird überprüft ob bereits 20 Mal ein elektrischer Puls 32 und ein Datenwort 30 übertragen wurde. Falls nicht, verzweigt das Programm zurück zum Schritt 204 und es wird der nächste Puls mit Datenwort aufbereitet und übertragen. Falls ja, folgt im Programmschritt 212 eine Drehzahlmessung verbunden mit einer Temperaturmessung. Sodann wird in Abfrage 214 überprüft, ob die Temperatur im Betriebsbereich liegt. Falls ja, folgt die Signalaufbereitung in Programmschritt 216. Es wird aber zusätzlich der gemessene Temperaturwert in dem Datenwort 30 mitübertragen, s. Tabelle, Spalte 2. Falls nein, folgt im Programmschritt 218 eine Signalaufbereitung, bei der ein Datenwort 30 mit Übertragung eines Temperaturalarms eingefügt wird, s. Tabelle, Spalte 4. Danach erfolgt in beiden Fällen ein Übertragen des elektrischen Pulses 32 mit Datenwort 30 an das Steuergerät 40 im Programmschritt 220. Es folgt im Anschluss im Programmschritt 222 eine Drehzahlmessung mit Luftspaltmessung. In Abfrage 224 wird überprüft, ob ein Luftspaltwert außerhalb eines zulässigen Betriebsbereichs gemessen wurde. Falls nicht, erfolgt die Signalaufbereitung in Programmschritt 226 mit Einfügung eines Datenwortes für den gemessenen Luftspaltwert, s. Tabelle Spalte 3. Falls ja, folgt im Programmschritt 228 eine Signalaufbereitung, bei der ein Datenwort 30 mit Einfügung des Luftspaltalarms eingefügt wird, s. Tabelle Spalte 5. Anschließend erfolgt in beiden Fällen ein Übertragen des elektrischen Pulses 32 mit Datenwort 30 an das Steuergerät 40 im Programmschritt 230. In Abfrage 232 wird überprüft ob, die Stillstand-Bedingung erfüllt ist. Das kann durch Auswerten der gemessenen Raddrehzahl erfolgen. Auf dem Markt sind Rotationssensoren 20 erhältlich, die die Raddrehzahl bis zu einer Geschwindigkeit von 0,1 km/h messen können. Wenn für eine definierte Zeitdauer kein Geschwindigkeitspuls vom Hall-Effekt-Sensor 22 detektiert wird, gibt der Hall-Effekt-Sensor 22 selbständig periodisch Stillstandpulse gefolgt von Datenworten aus. 5 illustrates the operation of the signal generation unit 26th . This can be done in the signal generation unit 26th a computer program can be processed. Its flow chart is in 5 shown. The program starts in the program step 202 . In program step 204 the speed measurement takes place. In the program step 206 signal processing takes place. This takes place on a digital level. The Data for the electrical pulses 32 written in a memory and the data words 30th between two electrical pulses 32 inserted. In the program step 208 the processed pulse and data word are transmitted. In the simplest case, the bit rate at which the data bits are transmitted between the electrical pulses can be fixed. For example, each bit can be transmitted every 50 µs. Then the evaluation of the data word on the receiver side is not dependent on the speed. As described, a standstill pulse is generated every 150 ms, with a data word appended to it. In query 210 it is checked whether an electrical pulse has already been received 20 times 32 and a data word 30th was transferred. If not, the program branches back to the step 204 and the next pulse with data word is processed and transmitted. If so, follows in the program step 212 a speed measurement combined with a temperature measurement. Then in query 214 checks whether the temperature is in the operating range. If so, the signal processing follows in program step 216 . However, the measured temperature value is also included in the data word 30th also transferred, see table, column 2. If no, follows in the program step 218 a signal processing in which a data word 30th is inserted with the transmission of a temperature alarm, see table, column 4. The electrical pulse is then transmitted in both cases 32 with data word 30th to the control unit 40 in the program step 220 . It then follows in the program step 222 a speed measurement with air gap measurement. In query 224 it is checked whether an air gap value was measured outside a permissible operating range. If not, the signal processing takes place in program step 226 with insertion of a data word for the measured air gap value, see table column 3. If yes, follows in the program step 228 a signal processing in which a data word 30th is inserted with the insertion of the air gap alarm, see table column 5. Then, in both cases, the electrical pulse is transmitted 32 with data word 30th to the control unit 40 in the program step 230 . In query 232 it is checked whether the standstill condition is fulfilled. This can be done by evaluating the measured wheel speed. Rotation sensors are on the market 20th available that can measure the wheel speed up to a speed of 0.1 km / h. If there is no speed pulse from the Hall effect sensor for a defined period of time 22nd is detected, the Hall effect sensor gives 22nd periodically standstill pulses followed by data words.

Wenn die Stillstand-Bedingung nicht erfüllt ist, verzweigt das Programm zurück zum Programmschritt 204. Ist die Stillstand-Bedingung erfüllt, endet das Programm im Programmschritt 234 und es wird ein Programm für den Stillstandfall gestartet.If the standstill condition is not met, the program branches back to the program step 204 . If the standstill condition is met, the program ends in the program step 234 and a program for standstill is started.

Alle hierin erwähnten Beispiele wie auch bedingte Formulierungen sind ohne Einschränkung auf solche speziell angeführten Beispiele zu verstehen. So wird es zum Beispiel von Fachleuten anerkannt, dass das hier dargestellte Blockdiagramm eine konzeptionelle Ansicht einer beispielhaften Schaltungsanordnung darstellt. In ähnlicher Weise ist zu erkennen, dass ein dargestelltes Flussdiagramm, Zustandsübergangsdiagramm, Pseudocode und dergleichen verschiedene Varianten zur Darstellung von Prozessen darstellen, die im Wesentlichen in computerlesbaren Medien gespeichert und somit von einem Computer oder Prozessor ausgeführt werden können.All examples mentioned herein as well as conditional formulations are to be understood without restriction to such specifically cited examples. For example, it will be appreciated by those skilled in the art that the block diagram presented herein is a conceptual view of exemplary circuitry. In a similar way, it can be seen that a depicted flowchart, state transition diagram, pseudocode and the like represent different variants for the representation of processes that can essentially be stored in computer-readable media and thus executed by a computer or processor.

Es sollte verstanden werden, dass das vorgeschlagene Verfahren und die zugehörigen Vorrichtungen in verschiedenen Formen von Hardware, Software, Firmware, Spezialprozessoren oder einer Kombination davon implementiert werden können. Spezialprozessoren können anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), Reduced Instruction Set Computer (RISC) und / oder Field Programmable Gate Arrays (FPGAs) umfassen. Vorzugsweise werden das vorgeschlagene Verfahren und die Vorrichtung als eine Kombination von Hardware und Software implementiert. Die Software wird vorzugsweise als ein Anwendungsprogramm auf einer Programmspeichervorrichtung installiert. Typischerweise handelt es sich um eine Maschine auf Basis einer Computerplattform, die Hardware aufweist, wie beispielsweise eine oder mehrere Zentraleinheiten (CPU), einen Direktzugriffsspeicher (RAM) und eine oder mehrere Eingabe/Ausgabe (I/O) Schnittstelle(n). Auf der Computerplattform wird typischerweise außerdem ein Betriebssystem installiert. Die verschiedenen Prozesse und Funktionen, die hier beschrieben wurden, können Teil des Anwendungsprogramms sein oder ein Teil, der über das Betriebssystem ausgeführt wird.It should be understood that the proposed method and associated devices can be implemented in various forms of hardware, software, firmware, special purpose processors, or a combination thereof. Specialty processors can include application-specific integrated circuits (ASICs), reduced instruction set computers (RISC), and / or field programmable gate arrays (FPGAs). The proposed method and the device are preferably implemented as a combination of hardware and software. The software is preferably installed as an application program on a program storage device. Typically, it is a computer platform-based machine that includes hardware such as one or more central processing units (CPU), random access memory (RAM), and one or more input / output (I / O) interfaces. An operating system is also typically installed on the computer platform. The various processes and functions described here can be part of the application program or a part that is executed by the operating system.

Die Offenbarung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Es gibt Raum für verschiedene Anpassungen und Modifikationen, die der Fachmann aufgrund seines Fachwissens als auch zu der Offenbarung zugehörend in Betracht ziehen würde.The disclosure is not restricted to the exemplary embodiments described here. There is room for various adaptations and modifications which those skilled in the art based on their expert knowledge as well as belonging to the disclosure would consider.

Es kann die Frequenz, mit der eine bestimmte Zusatzinformation durch die Signalerzeugungseinheit 26 übertragen wird, gemäß der erwarteten Relevanz der Zusatzinformation während der Laufzeit angepasst werden. Bspw. kann die Signalerzeugungseinheit 26 eingerichtet sein, nur die Werte, die außerhalb eines erwarteten Bereiches liegen, zu übertragen bzw. die Frequenz, mit der diese Werte bereitgestellt werden, zu erhöhen, um eine Nachverfolgung der Werte bspw. für Diagnosezwecke zu ermöglichen bzw. vereinfachen.It can be the frequency with which certain additional information is generated by the signal generation unit 26th is transmitted, can be adjusted according to the expected relevance of the additional information during the runtime. For example, the signal generation unit 26th be set up to transmit only the values that lie outside an expected range or to increase the frequency with which these values are provided in order to enable or simplify tracking of the values, for example for diagnostic purposes.

Bspw. kann vorgesehen sein, dass eine bestimmte Information im Normalbetrieb nicht bereitgestellt wird. Wird hingegen während des Betriebs eine Abweichung vom Normalbetrieb festgestellt (deren Grund sich durch die Information möglicherweise ableiten lässt), kann die Information regelmäßig entsprechend eines ersten Intervalls bereitgestellt werden. Zudem kann vorgesehen sein, dass die Information mit einem zweiten Intervall, das kürzer als das erste Intervall ausfällt, bereitgestellt werden, wenn die Relevanz der Information zunimmt.For example, it can be provided that certain information is not provided in normal operation. If, on the other hand, a deviation from normal operation is detected during operation (the reason for which can possibly be deduced from the information), the information can be provided regularly in accordance with a first interval. In addition, it can be provided that the information is provided with a second interval that is shorter than the first interval when the relevance of the information increases.

In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Temperaturinformation nicht bereitgestellt wird, solange der Temperaturwert unterhalb eines zulässigen Maximalwerts liegt. Überschreitet der Temperaturwert den Maximalwert, kann begonnen werden, die Temperaturinformation bereitzustellen. Steigt die Temperatur weiter, kann das Intervall, mit dem die Temperaturinformation bereitgestellt wird, weiter erhöht werden, um die zeitliche Auflösung der Temperaturverlaufsinformation zu erhöhen.In one embodiment it can be provided that the temperature information is not provided as long as the temperature value is below a permissible maximum value. If the temperature value exceeds the maximum value, the temperature information can be provided. If the temperature rises further, the interval at which the temperature information is provided can be increased further in order to increase the temporal resolution of the temperature profile information.

Statt eines Hall-Sensors könnte ein anderer Drehgeber eingesetzt werden. Als Beispiel wird ein induktiver Drehgeber oder magnetoresistiver Sensor genannt.Instead of a Hall sensor, another rotary encoder could be used. An inductive rotary encoder or magnetoresistive sensor is mentioned as an example.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

1010: Fahrzeugvehicle
1212: Signalsignal
1414th: Drehzahlrotational speed
1616: BauteilComponent
1818th: PolringPole ring
2020th: RotationssensorRotation sensor
2222nd: DrehgeberRotary encoder
2323: sinusförmiges Signalsinusoidal signal
2424: MesseinrichtungMeasuring device
2525th: SignalleitungSignal line
2626th: SignalerzeugungseinheitSignal generation unit
3030th: digitales Signal (Datenwort)digital signal (data word)
3232: StrompulsCurrent pulse
3434: 1. Digitalwert1. digital value
3636: 2. Digitalwert2. digital value
4040: SteuergerätControl unit
4242: Prozessorprocessor
4444: SpeicherStorage
100100: CAN-BusCAN bus
202 - 234202-234: verschiedene Programmschritte eines Computerprogrammsdifferent program steps of a computer program

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

WO 9825148 A2 [0002]
WO 9809173 A1 [0003]
DE 19911774 A1 [0004]
DE 19634714 A1 [0005]
WO 02/090999 A1 [0006]

Claims

Rotation sensor (20) for generating an electrical output signal (12) from which a rotational speed (14) of a mechanical component (16) can be derived, comprising: a rotary encoder (22) configured to detect a rotational movement of the mechanical component (16); and a signal generation unit (26) configured to generate the output signal (12); wherein the output signal (12) comprises a sequence of electrical pulses (32), the spacing (Δt) of which changes with the speed of rotation, and wherein the signal generating unit (26) is set up to arrange a digital signal (30) between two electrical pulses (28) , characterized in that the signal generation unit (26) is set up to insert diagnostic information in the digital signal (30).

Rotation sensor (20) Claim 1 , wherein the signal generation unit (26) is provided with a measuring device (24) which is set up to measure an environmental condition when the device is in use.

Rotation sensor (20) Claim 2 , wherein the signal generation unit (26) is set up to derive the diagnostic information from the measured environmental condition.

Rotation sensor (20) Claim 3 , wherein the signal generation unit (26) is set up to form the diagnostic information in the form of a first digital value (34) and a second digital value (36), and the first digital value (34) in a first part (1, 2) of the data bits (0 -8) of the digital signal (30) and to enter the second digital value (36) in a second part (5-7) of the data bits (0-8) of the digital signal (30), the first digital value (34) being Art indicates the diagnostic information, and the second digital value (36) indicates to which state variable the second digital value (36) relates.

Rotation sensor (20) Claim 4 , wherein the first digital value (34) indicates that the state variable of the second digital value (36) relates to an environmental condition measurement value information, in particular temperature information, or air gap information or mode information.

Rotation sensor (20) according to one of the Claims 3 to 5 , wherein the signal generation unit (26) is set up to check whether the environmental condition measured value is in an intended operating range and if not to indicate with the first digital value (34) that a diagnostic event is present in the form of a measured value exceeded, and with the second digital value (36 ) to indicate which environmental condition measured value is present or how far the environmental condition measured value is outside or above the intended operating range.

Rotation sensor (20) according to one of the preceding claims, wherein an electronic control device (40) is connected to the device (20), to which the output signal is transmitted via a signal line (25).

Rotation sensor (20) Claim 7 wherein the electronic control device (40) has a fault memory (44) and the electronic control device (40) is set up to store the diagnostic information transmitted with the output signal in the fault memory (44).

A method for generating diagnostic information for a rotation sensor (20) for generating an electrical output signal (12) from which a speed (14) of a mechanical component (16) can be derived, comprising: detecting (204, 212, 224) a rotational movement of the mechanical Component (16) by means of a rotary encoder (22); Generating a series of electrical pulses (32), the spacing (Δt) of which depends on the speed of rotation; and placing (218, 228) a digital signal (30) between two consecutive electrical pulses (32); characterized in that the step of arranging (218, 228) the digital signal (30) comprises arranging diagnostic information relating to the state of the rotation sensor (22) in the digital signal (30).

Procedure according to Claim 9 , further comprising a step of measuring an environmental condition to which the rotary encoder (22) is exposed.

Procedure according to Claim 10 , further comprising a step (214) of deriving the diagnostic information on the part of the signal generation unit (26) from the measured environmental condition.

Method according to one of the Claims 9 to 11 , further comprising a step (218, 228) of forming a first digital value (34) and a second digital value (36) on the part of the signal generating unit (26), the first digital value (34) indicating the type of diagnostic information and the second digital value indicating, which state variable the diagnostic information relates to.

Procedure according to Claim 12 , wherein the first digital value (34) indicates that the second digital value (36) relates to ambient condition measurement information, in particular temperature information, or air gap information or mode information or special event information.

Method according to one of the Claims 9 to 13th , further comprising a step (214, 224) of checking on the part of the signal generation unit (26) whether an ambient condition measured value is in an intended operating range and, if not, to indicate with the first digital value (34) that a diagnostic event in the form of a measured value exceeded is present and to indicate with the second digital value (36) which environmental condition measured value is present or how far the environmental condition measured value is outside or above the intended operating range.

Vehicle (10), in particular a commercial vehicle, with a device (20) according to one of the Claims 1 to 9 , particularly suitable for performing a method according to one of the Claims 10 to 14th .