DE19622395A1 - Korrektur-Schaltungsanordnung und -verfahren für einen Fahrzeugkompaß - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Korrektur-Schaltungsanordnung und ein Korrekturverfahren für einen Fahrzeugkompaß nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 11. Sie bezieht sich auf magnetische Richtungssanierungssysteme, insbesondere zum Gebrauch in Fahrzeugen.

Das US-Patent Nr. 4,953,305 offenbart ein elektrisches Kompaßsystem zum Einsatz in einem Fahrzeug, in dem ein Magnetsensor, beispielsweise ein Drossel-Sensor, in Verbindung mit einem Mikroprozessor zur digitalen Anzeige der Fahrzeugrichtung ausgelegt ist. Das im ′305 Patent beschriebene System erzeugt eine kontinuierliche, automatische Kalibrierung des Kompasses um Veränderungen im detektierten Magnetfeld zu korrigieren, welche auf dem Magnetismus des Fahrzeuges und dessen wirkenden Änderungen beruhen. Ferner wird ein System geschaffen, welches wirksam magnetische Abweichungen ausfiltert, die durch Fahren in einem Bereich erzeugt werden, in dem zeitweise starke magnetische Störungen auftreten können.

Ergänzend zu der äußeren Magnetstörung, welche die Genauigkeit der Anzeige von Kompaßrichtungen beeinflussen könnte, können auch Veränderungen im Magnetfeld des Fahrzeuges fehlerhafte Anzeigen hervorrufen. Ein derartiges Problem tritt beispielsweise auf, wenn der Kompaßsensor im Armaturenbrett angeordnet werden muß und das HVAC- System des Fahrzeuges aktiviert ist. Der Lüftermotor verbraucht eine signifikante Stromstärke, und wenn die Lüftergeschwindigkeit durch verschiedene Stromstärken variiert wird, kann das durch den zum Lüftermotor geführten Strom hervorgerufene Magnetfeld die Genauigkeit der Kompaßanzeige ungünstig beeinflussen. Zum Ausgleich dieses Problemes dient die Erfindung des Kompensationssystemes des Patentes US Nr. 5,511,319 mit dem Titel "Korrekturschaltungsanordnung für einen Fahrzeugkompaß", veröffentlicht am 30. April 1996. Bei diesem System werden dem Kompaß-Schaltkreis Korrektursignale zugeführt, welche sensierten Lüftermotor-Geschwindigkeitsvorgaben entsprechen, um derart fortwährend, unabhängig von der Lüfter- Geschwindigkeitseinstellung eine genaue Richtungsanzeige bereitzustellen.

Unabhängig von der Einbauposition des Kompaß-Sensors kann der Magnetismus zum Beispiel auch dadurch beeinflußt werden, daß eine Tür des Fahrzeuges geöffnet wird. Wenn das Fahrzeug unterwegs ist, sind die Türen zwar typischerweise geschlossen, wenn das Fahrzeug jedoch stoppt und der Fahrer oder ein Mitfahrer eine Tür öffnet, bewirkt die Änderung des Fahrzeugmagnetismus aufgrund der Bewegung der Tür von einer geschlossenen in eine geöffnete Stellung von Zeit zu Zeit, daß sich die Ausrichtung des Kompasses verändert, obwohl das Fahrzeug steht. Obwohl dies für den Fahrer kein Navigierungsproblem bewirkt, da sich das Fahrzeug nicht bewegt, kann die Anzeige als Kompaßfehler wahrgenommen werden, und es kann sich das Vertrauen in das zukünftige Ablesen des Kompasses, wenn das Fahrzeug unterwegs ist, verringern. Sogar wenn der Fahrzeugführer die Änderung der Fahrzeugänderung nicht als Kompaßausfall wahrnimmt, ergibt sich für den Fahrzeugführer ein Ärgernis, welches auch den Gegenstand von Beschwerden beim Händler darstellt.

Es ist daher wünschenswert und Aufgabe der Erfindung, diesen Zustand zu verbessern bzw. derartige Fehler zu korrigieren.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände der Ansprüche 1 und 11. Die Erfindung realisiert eine verbesserte Korrektur-Schaltungsanordnung und ein Korrektur-Verfahren, welches auch einige Softwareschritte aufweisen kann. Mit der Erfindung werden die vorstehend beschriebenen Fehler zuverlässig vermieden.

Um das Problem fehlerhafter Kompaßanzeigen zu beheben, wenn eine oder mehrere Türen geöffnet werden - insbesondere dann, wenn der magnetische Sensor des Kopasses in der Nähe der Tür angeordnet ist - umfaßt das System der Erfindung, beispielsweise in einer der A-Säulen, eine Kompaß- Schaltungsanordnung, die einen Magnetfeldsensor aufweist und einen Detektor, der eine Signalinformation bereitstellt, welche angibt, daß eine Türen geöffnet wurde. Der Detektorschaltkreis ist an den Mikroprozessor angeschlossen, der im Kompaß-System verwendet wird und der auf Signale des Detektors mit einem Einfrieren bzw. "Lock" des Kompaßbildschirmes im Zustand gerade vor dem Öffnen der Tür reagiert, wenn das Fahrzeug nicht bewegt wird. Eine geeignete Quelle, die anzeigt, ob eine Tür geöffnet wurde, ist ein Innenraumleuchtenleiter, der mit einem türbetätigten Schalter versehen sein kann oder der ein Signal eines Fahrzeugmultiplexsystemes sein kann.

Durch Bereitstellen einer fortdauernden, unveränderten Anzeige der letzten Richtung vor dem Öffnen einer der Türen, zeigt der Kompaß die Richtung des Fahrzeuges auch dann korrekt an, wenn es steht und eine Tür geöffnet ist und die Möglichkeit der Wahrnehmung von Kompaßfehlern aufgrund einer Änderung der Anzeige bzw. des Displays wird ausgeschaltet.

Weitere Merkmale, Ziele und Vorteile werden aus der nachfolgender Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die Zeichnung deutlich. Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise perspektivische Ansicht eines Fahrzeuges, welches die Seitentür des Fahrers und einen im Fahrzeug installierten erfindungsgemaßen Kompaß darstellt;

Fig. 2 ein elektrisches Schaltkreisdiagramm des erfindungsgemäßen Kompaß-Systemes in Blockform;

Fig. 3 ein Flußdiagramm der Programmierung des Mikrocontrollers zur Erzeugung der Kompaß-Richtungskorrektur entsprechend der Erfindung.

Zunächst sei Fig. 1 beschrieben. Fig. 1 zeigt den Bereich der Frontfahrerseite eines Fahrzeuges 10, beispielsweise eines Autos, mit einer Tür 12, welche an eine A-Säule 15 und eine Windschutzscheibe 14 angrenzt. Das Fahrzeug umfaßt eine Überkopf-Konsole 16 für verschiedenes Fahrzeugzubehör, welches Kartenlampen 18, ein Fach zum Unterbringen von Sonnenbrillen 19 und einen erfindungsgemäßen, elektronischen Kompaß umfaßt. Der Kompaß weist ein Display bzw. eine Anzeigeeeinrichtung 22 auf, das bzw. die in bequemer Weise zwischen einem Paar von Blenden 11, 13 und über einer Rückspiegelanordnung 17 angeordnet ist.

Der in die Konsole 16 eingebaute elektronische Kompaß 20 ist in Fig. 2 dargestellt. Er umfaßt einen Magnetfeldsensor 32, beispielsweise einen Drossel-(Flux-Gate-)Sensor, der magnetische Umgebungsfelder detektiert. Der Kompaß 20 kann entsprechend bzw. von der im US-Patent Nr. 4,953,305 (veröffentlicht am 4. September 1990) mit dem Titel "Fahrzeugkompaß mit fortwahrender automatischer Kalibrierung" offenbarten Art ausgelegt sein. Ein derartiger Kompaß kompensiert den Restmagnetismus des Fahrzeuges sowie Veränderungen im Erdmagnetfeld und filtert wirksam momentane externe Feldstörungen aus, die eine fehlerhafte Anzeige hervorrufen würden.

Ergänzend zu diesen und zu der im oben erwähnten US-Patent 5,511,319 offenbarten Kompensations- und Korrekturüberwachung(en), kann sich, wenn die Tür 12 des stehenden Fahrzeuges, wie durch den Pfeil A in Fig. 1 angedeutet, geöffnet wird oder ist, der Effekt des Fahrzeugrestmagnetismus (residual magnetism) signifikant verändern, was eine Veränderung der Kompaßanzeige hervorrufen kann, obwohl das Fahrzeug steht. Dieses etwas ablenkende Ereignis kann, wie vorstehend beschrieben, vom Fahrzeugführer als Fehlfunktion des Kompasses interpretiert werden, die einen Service erfordert. Obwohl der aus dem Stand der Technik des ′305-Patentes bekannte Kompaß externe, schnelle Magnetstörungsphänomene ausgleicht, kann das Öffnen der Tür ein relativ langsames Ereignis sein, auf welches das System nicht anspricht, da die Rate der Änderung des detektierten Feldes nicht groß genug ist. Dadurch ergibt sich eine wahrnehmbare Änderung der Fahrzeug­ richtung, obwohl das Fahrzeug steht. Die in Fig. 2 und 3 dargestellte Schaltungsanordnung sowie zugehörige eine Software beheben diese Probleme und werden nachfolgend erläutert.

Fig. 2 zeigt ein elektrisches Blockschaltbild eines Kompasses 20, dessen Details im US-Patent Nr. 4,953,305 offenbart sind, auf das vollumfänglich Bezug genommen wird. Der Kompaß umfaßt einen magnetischen Sensor und zugehörige Interface-Schaltungen 32, welche den Sensor mit einem Mikrocontroller 34 verbinden. Der Magnetsensor kann ein Flux-Gate-Sensor, ein magnetoinduktiver Sensor oder ein magnetoresistiver Sensor sein oder eine andere Einrichtung, die das Erdmagnetfeld erfassen und dem Mikrocontroller 34 entsprechende Signale zur Verfügung stellen kann. Der ausgewählte Sensor erfordert i.allg. eine Signalaufbereitung, um ein Signalformat in bekannter fachmännischer Weise für den Mikrocontroller- Dateneingang bereitzustellen. Der Mikrocontroller des bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung war ein Motorolla 6805-Mikrocontroller der B-6 Version, die einen On-Board-Speicher und Analog-Digital Wandler umfaßt und der so programmiert ist, daß er eine automatische Kompensation und Veränderungskorrektur nach der im US-Patent 4,953,305 offenbarten Art ausführen kann. Der Mikrocontroller empfängt Steuereingangs-Signale von mehreren Schaltern, wie durch einen Block 36 angedeutet, die zum Beispiel eine Kompaß-Ein-/Aussteuerung, einen zum Kompaß gehörigen Display- Steuerungsschalter für eine englische oder metrische Anzeige der Temperaturinformation und/oder eine Eingabeinformation über die Veränderungskorrektur für den Kompaß umfassen. Der Mikrocontroller 34 ist an ein Interface bzw. eine Schnittstelle und das Display 22 angeschlossen, die ein Vacuum-Fluoreszent, eine LED-Anzeige, eine LCD-Anzeige oder eine andere bekannte elektronische Anzeigeeinrichtung aufweisen können, die üblicherweise in einer Fahrzeugumgebung verwendet werden.

An einen geeigneten Dateneingang des Mikrocontrollers 34 ist ferner der Türstellungsdetektor 40 angeschlossen, der die Mikrocontrollerinformation bereitstellt, welche dem Status der Fahrzeugtüren entspricht und somit eine Indikation von Magnetfeldstörungen schafft, welche durch eine oder mehrere geöffnete Türen hervorgerufen sein können. Der Detektor kann den durch die Innenraumleuchte betätigten Schalter 41 (Fig. 1) umfassen sowie herkömmliche Signal-Aufbereitungsschaltungen um das Innenraum- Leuchtensignal für den Mikrocontroller verwenden zu können. Alternativ kann auch ein Signal eines Fahrzeug-Multiplexbusses, welches anzeigt, daß eine Tür geöffnet wurde, als Türstellungs-Signalquelle dienen. Lampen 18 dienen auch als Innenraumleuchten; sie werden von einer Versorgungsspannung aktiviert, wenn ein Schalter 41 betätigt wird, was anzeigt, daß eine Tür geöffnet ist. Der Mikrocontroller 34 ist in der gleichen Weise programmiert wie der im oben genannten US-Patent Nr. 4,935,305 gezeigte, um eine Kompensation und Veränderungskorrektur bereitzustellen und um zu verhindern, daß externe Feldstörungen die Kompaßanzeige beeinflussen. Das Programm wird jedoch geeignet um ein Kompensationssystem entsprechend der Erfindung ergänzt bzw. modifiziert, was nachfolgend unter Bezug auf das Flußdiagramm der Fig. 3 beschrieben wird.

Fig. 3 zeigt das Hauptprogramm für den Mikrocontroller 34. Nach einer durch einen Block 50 angezeigten Initialisierung erhalt das Programm, wie in Block 52 angedeutet, die Signale vom magnetischen Sensor. Dabei werden die Signalausgangsspannungen der zwei Signalkanäle der X- und Y-Achse des Magnetfeldsensors ausgelesen. Das Programm testet und bestimmt in Block 52 ferner, ob irgendwelche externe Magnetfeldstörungen vorliegt, wie sie beispielsweise durch Hochspannungsleitungen oder über Brücken auftreten. Ferner wird die normale Kalibrierungsinformation aus der Kalibrierungs- Unterroutine gelesen und in das Hauptprogramm eingegeben, wie in Fig. 3 durch einen Pfeil A dargestellt. Die festliegenden Referenzspannungen werden von den ermittelten Spannungen, wie in Block 54 dargestellt, subtrahiert, was das Korrektursignal der normalen Kompensation ebenso umfaßt wie irgendwelche anderen Korrektursignale, beispielsweise die eines Korrekturschaltkreises für die ermittelte Lüftergeschwindigkeit nach Art der Offenbarung des vorstehend genannten Patentes US 5,511,319.

Als nächstes muß das Programm sicherstellen, daß die Verstärkung der X- und Y-Kanäle des Kompasses, wie in Block 56 dargestellt, jeweils gleich sind und es muß, wie in Block 58 dargestellt, bestimmen, ob aufgrund externer Magnetfeldstörungen Schwankungen aufgetreten sind. Wenn eine sich schnell ändernde Magnetfeldstörung auftritt, kehrt das Programm zum Eingang des Blockes 52 zurück, wobei es die Richtungsanzeige für den Kompaß beibehält, welche vor der Existenz einer externen Magnetfeldstörung anlag. Wenn keine externe Feldstörung ermittelt wird, prüft das Programm, wie in Block 60 angezeigt, anhand der Signalinformation des Schaltkreises 40, ob eine Tür offen steht oder nicht. Wenn keine Tür geöffnet ist, wird die Kompaßrichtung, wie im Block 62 dargestellt, durch die bekannte Arcus-Tangens-Funktion ermittelt, um aus den Rohdaten Informationssignale als Displaysignale zu erzeugen. Ferner wird die Veränderung gegenüber der "echten" Nordrichtungsinformation, wie im Block 64 gezeigt, in Displayausgang- Steuerungssignale umgesetzt und die Anzeige wird mit der letztlich ermittelten Signalanzeigeinformation aufgefrischt.

Wenn jedoch der Test durch den Block 60 ergibt, daß eine Tür offen steht, kehrt das Programm zum Eingang des Blockes 52 zurück, wobei die gerade vor dem Öffnen der Tür angezeigte Richtungsinformation des Kompasses beibehalten wird. Wenn die Tür aus irgendeinem Grund schnell geöffnet wird und das Programm die schnelle Veränderung des Magnetfeldes als Schwankung interpretiert, wird die Anzeige der momentan angezeigten Richtung durch den Test aus Block 58 eingefroren. Der nächste Programmdurchlauf ergibt in diesem Block zwar eine "Nein"-Entscheidung, aber im Block 60 eine "Ja"-Entscheidung, um weiterhin bei geöffneter Tür die korrekte Fahrzeugrichtung anzuzeigen.

Mit dem vorstehend beschriebenen System wird die Veränderung im Magnetfeld aufgrund des Öffnens einer Tür ermittelt und die Richtungsanzeige wird entsprechend der Fahrzeugrichtung vor dem Öffnen der Tür eingefroren. Der Mikrocontroller testet diese Bedingung und stellt sicher, daß die korrekte Fahrzeugrichtung angezeigt wird, womit unechte bzw. falsche und ablenkende Änderungen in der Anzeige vermieden werden, wenn eigentlich keine Veränderungen auftreten sollten.

Claims (12)

1. Korrektur-Schaltungsanordnung für einen Fahrzeugkompaß, die zur Korrektur von im Inneren des Fahrzeuges erzeugter, sich verändernder Störmagnetfelder ausgelegt ist, gekennzeichnet durch:
eine Kompaß-Schaltung, die einen Magnetfeldsensor (32) und ein Display (22) umfaßt, welches zur Anzeige von richtungsanzeigender Information ausgelegt ist, die von dem Magnetfeldsensor (32) detektiert wird;
einen Detektor (40) zur Ausgabe von Signalen, die den Schließzustand wenigstens einer Fahrzeugtür (12) angeben, wobei der Detektor (40) an die Kompaß-Schaltung angeschlossen ist, um die Zustandsinformation über die Tür (12) bereitzustellen und wobei die Kompaßschaltung derat auf die Signale anspricht, daß die Fahrzeugrichtung ohne Beeinflussung durch das Öffnen einer der Fahrzeugtüren (12) angezeigt wird.

2. Elektrische Korrektur-Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (40) einen Innenraumleuchten- Schalter zur Betätigung durch eine der Fahrzeugtüren (12) umfaßt.

3. Elektrische Korrektur-Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompaß-Schaltungsanordnung einen Mikrocontroller (20) umfaßt, der einen Dateneingabeanschluß aufweist, welcher an den Detektor (40) gekoppelt ist, so daß er von diesem Signale empfangen kann.

4. Elektrische Korrektur-Schaltungsanordnung für einen Fahrzeugkompaß, die zur Korrektur veränderlicher Störmagnetfelder ausgelegt ist, welche durch den Gebrauch eines Fahrzeuges erzeugt werden, mit:
einem Magnetfeldsensor (32) zur Erzeugung von Signalen, welche die Fahrzeugrichtung angeben,
einem Display (22) zur Anzeige der Fahrzeugrichtung,
einem an den Sensor (32) und das Display (22) angeschlossenen Mikrocontroller (20) zur Ausgabe richtungsanzeigender Information, die von dem Sensor (32) ermittelt wird, und
einer an den Mikrocontroller (20) angeschlossenen Signalquelle, die zur Erzeugung einer Meldung ausgelegt ist, welche angibt, daß sich das innere Magnetfeld des Fahrzeuges (12) ohne Änderung der Richtung des Fahrzeuges (12) verändert hat, wobei der Mikrocontroller (20) derart auf diese Signale reagiert, daß er die letzte Richtung vor der Veränderung des inneren Magnetfeldes des Fahrzeuges (12) anzeigt.

5. Elektrische Korrektur-Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalquelle eine Detektorschaltung (40) zur Ermittlung von Änderungen des Magnetfeldes im Fahrzeuginneren aufweist.

6. Elektrische Korrektur-Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung (40) einen türbetätigten Schalter aufweist.

7. Elektrische Korrektur-Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalquelle ein Innenleuchtensignal aufweist bzw. nutzt, welches beim Öffnen einer Tür erzeugt wird.

8. Fahrzeugkompaß mit einer Schaltungsanordnung zur Korrektur zeitweise veränderlicher Werte lokaler Magnetfeldstörungen, die durch den Gebrauch des Fahrzeuges erzeugt werden, mit:
einem Magnetfeldsensor (32) zur Anordnung im Fahrzeug (12) in der Nähe einer Quelle veränderlicher Magnetfeldstörungen,
einem Detektor (40) zur Erzeugung von Signalen, welche die Magnetfeldstörung anzeigen,
einem Display (22) zur Anzeige der ermittelten Fahrzeugrichtung, und
einem an den Sensor (32), den Detektor (40) und das Display (22) angeschlossen Mikrocontroller (20), der auf die Signale des Detektors derart reagiert, daß er die letzte Richtung vor einer Magnetfeldstörung anzeigt.

9. Kompaß nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er dazu ausgelegt ist, die durch eine Bewegung einer Fahrzeugtür erzeugte Magnetfeldstörung zu korrigieren.

10. Kompaß nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (32) einen türbetätigten Schalter umfaßt.

11. Korrektur-Verfahren für einen Fahrzeugkompaß zur Vermeidung fehlerhafter elektronischer Richtungsanzeigen des Kompasses beim Öffnen einer Fahrzeugtür, mit folgenden Schritten:
Bereitstellen eines elektronischen Kompasses für ein Fahrzeug,
Detektieren eines Türöffnens, und
Anzeigen der letzten ermittelten Fahrzeugrichtung, während eine der Fahrzeugtüren geöffnet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektierschritt ein Sensieren der Spannung einer türbetätigten Schaltung für eine Innenraumleuchte umfaßt.