DE19641039A1

DE19641039A1 - Verfahren zur Korrektur eines Meßfehlers

Info

Publication number: DE19641039A1
Application number: DE1996141039
Authority: DE
Inventors: Dieter Winz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1996-10-04
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 1998-04-09

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Korrektur eines Meßfehlers nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Stand der Technik

Zur berührungslosen Drehwinkelerfassung eines drehbaren Elements oder zur linearen Lagemessung werden beispielsweise Induktivsensoren verwendet, deren Ausgangssignal sich in Abhängigkeit von der zu erfassenden Meßgröße, also des Winkels oder der Lage ändert. Ein solches Meßsystem zur berührungslosen Drehwinkelerfassung eines drehbaren Elements ist beispielsweise aus der DE-OS 195 43 564 bekannt.

Bei diesem bekannten Meßsystem zur Drehwinkelerfassung ist ein drehbares Element vorhanden, das eine magnetische Struktur aufweist und eine magnetische Feldstärke erzeugt. Diese magnetische Feldstärke wird mit Hilfe eines feststehenden Sensors, der Feldstärkeänderungen erkennt, zur Drehwinkelerkennung abgetastet. Der spezielle Aufbau des Sensors führt zu einer Ausgangsspannung, deren Höhe sich weitgehend linear in Abhängigkeit vom Drehwinkel des drehbaren Elements ändert. Bei korrektem Zusammenbau des Meßsystems steigt die Ausgangsspannung des Sensors mit größer werdendem Drehwinkel an. Würde ein solches Drehwinkelerfassungssystem um 180° verdreht zusammengebaut, würde sich die Ausgangsspannung des Sensors in Abhängigkeit vom Drehwinkel verringern.

Ausgehend von dieser Erkenntnis liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem bei einem Meßsystem mit einem Sensor, der ein von der Meßgröße abhängiges Ausgangssignal liefert, das beispielsweise mit größer werdender Meßgröße ansteigt, eine eindeutige Auswertung des Sensorsignales auch bei falschem Einbau zu ermöglichen. Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, bei dem das Ausgangssignal des Sensors daraufhin untersucht wird, ob es sich bei einer Veränderung der Meßgröße in der erwarteten Weise ändert und falls dies nicht der Fall ist davon ausgegangen wird, daß das Meßsystem falsch, beispielsweise um 180° verdreht zusammengebaut wurde und diese Tatsache bei der Ermittlung der Meßgröße aus dem Ausgangssignal des Sensors berücksichtigt wird.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Korrektur eines Meßfehlers mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß bei falschem Zusammenbau des Meßsystems dennoch eine zuverlässige und eindeutige Bestimmung der zu ermittelnden Meßgröße möglich ist. Erzielt wird dieser Vorteil, indem das Verhalten des Ausgangssignals des Sensors daraufhin untersucht wird, ob es sich in der zu erwartenden Weise verändert und falls dies nicht der Fall ist darauf geschlossen wird, daß das Meßsystem falsch zusammengebaut ist und eine Korrektur durchgeführt wird, die den falschen Zusammenbau kompensiert.

Weitere Vorteile der Erfindung lassen sich mit den in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen erzielen. Dabei ist besonders vorteilhaft, daß bei Einsatz eines Mikroprozessors zur Signalauswertung und Signalverarbeitung die erforderlichen Korrekturmaßnahmen im Mikroprozessor ablaufen können, wobei diese Korrekturen durch einzelne Verfahrensschritte im Mikroprozessor realisierbar sind.

Bei einmal erkanntem falschem Zusammenbau des Systems kann diese Erkenntnis als entsprechende Information in einem Speicher des Mikroprozessor abgelegt werden und bei jeder neuen Inbetriebnahme des Meßsystems sofort berücksichtigt werden. Besonders vorteilhaft ist, daß das erfindungsgemäße Auswerteverfahren praktisch keinen Mehraufwand erfordert und es gestattet, daß beim Zusammenbau des Meßsystems keine speziellen Anforderungen bezüglich der Einbaurichtung gestellt werden müssen, da bei falscher Einbaurichtung eine Korrektur erfolgt.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen im einzelnen Fig. 1 und 2 zwei verschiedene Meßsysteme und Fig. 3 einen Induktivitätsverlauf für einen Winkelsensor, der bei Verwendung eines linearen Sensors zu einem Ausgangssignal des Sensors führt, das vom Prinzip her ähnlich ist.

Beschreibung

In Fig. 1 ist ein Meßsystem dargestellt, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommen kann. Dabei handelt es sich um ein Meßsystem, bei dem mittels Wegsensoren der Abstand zwischen einer Fahrzeugachse und dem Fahrzeugrahmen gemessen werden soll. Dazu wird mit Hilfe einer Spule 10, in die ein Anker 11 geschoben werden kann, die sich beim Verändern der Lage ergebende Induktivitätsänderung ermittelt. Die Wegänderung wird über das Gestänge 12, den Hebel 13, Exzenter 14 und Pleuel 15 an den Anker 11 weitergegeben. Die sich einstellende Induktivität wird gemessen, indem das elektronische Steuergerät 15, das einen Mikroprozessor 16 umfaßt, Spannungsimpulse in die Spule 10 schickt und die Reaktion der Spule 10 ausgewertet wird. Die Gegeninduktion der Spule wirkt in bekannter Weise der Spannungsänderung entgegen und führt zu einem von der Induktivität abhängigen Spannungsanstieg. Das Steuergerät mißt jeweils die Zeit zwischen dem Anlegen der Spannung und dem Erreichen eines vorgebbaren Spannungsgrenzwertes und errechnet aus dieser Zeit die Induktivität der Spule 10, die ihrerseits ein Maß für die Ankerstellung und damit für den zu ermittelnden Abstand zwischen der Fahrzeugachse und dem Fahrzeugrahmen ist. Wurde die Sensorspule versehentlich um 180° verdreht eingebaut, ändert sich der erwartete Zusammenhang zwischen Induktivität und zu messendem Weg. Dieser Sachverhalt soll mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kompensiert werden.

In Fig. 2 ist ein zweites Beispiel für einen Winkelsensor dargestellt. Bei diesem Winkelsensor ist die Sensorwelle mit 17 bezeichnet, sie weist eine Nut oder ähnliches zum Justieren auf. Die Sensorwelle 17 ist Bestandteil des Sensors 19, der zusätzlich Befestigungslöcher 20 und eine Zentrierbohrung 21 für die Justierung aufweist.

Beim Zusammenbau dieses Sensors kann die Sensorwelle 17 versehentlich falsch herum eingebaut werden, so daß die Laufrichtung nicht stimmt. Der gewünschte Zusammenhang zwischen Laufrichtung und Weg, der nach der Beziehung hohe Induktivität gleich weiter Weg gelten soll, ist dann gerade umgekehrt und eine hohe Induktivität steht für einen kurzen Weg. Erfindungsgemäß soll dieser falsche Einbau im Steuergerät 16 mittels einer geeigneten Software bzw. eines geeigneten Verfahrens korrigiert werden, so daß unabhängig vom Zusammenbau ein Signal erhalten wird, das dem gewünschten Zusammenhang zwischen Weg und Induktivität entspricht.

In Fig. 3 ist der Verlauf der Induktivität über dem Winkel für einen bestimmten Winkelsensor aufgetragen. Bei korrekter Montage des gesamten Meßsystems sollen die Messungen in einem bestimmten Arbeitsbereich, der mit AB1 bezeichnet ist, durchgeführt werden. In diesem Arbeitsbereich wird die Induktivität des Sensors bei richtigem Zusammenbau mit steigendem Winkel kleiner, wobei zwischen den Abgleichpunkten AP2 und AP3 ein im wesentlichen linearer Zusammenhang zwischen Induktivität und Winkel gegeben ist. Die Abgleichpunkte AB1, AP2 und AP3 sind besonders hervorgehoben, da eine wirkliche Meßgenauigkeit nur an diesen drei abgeglichenen Punkten zu erwarten ist.

Wird das Meßsystem falsch, das heißt um 180° verdreht zusammengebaut, ist der Zusammenhang zwischen Induktivität und Winkellage ein anderer und man befindet sich beispielsweise im Arbeitsbereich AB2. In diesem Arbeitsbereich ändert sich die Induktivität des Sensors winkelabhängig in der Weise, daß die Induktivität mit steigendem Winkel linear zunimmt. In beiden Arbeitsbereichen AB1 und AB2 sind Messungen durchführbar, jedoch muß der Fehlzusammenbau, der zur Arbeitsbereichsverlagerung führt, erkannt werden und bei der Bestimmung der Winkellage berücksichtigt werden. Als Arbeitsbereiche AB1′ und AB2′ lassen sich auch Bereiche definieren, die sich über jeweils 180° erstrecken, wobei in diesem Fall Nichtlinearitäten des Induktivitätsverlaufes zu berücksichtigen sind.

Das Erkennen, daß das Meßsystem falsch zusammengebaut ist, daß also beispielsweise die Sensorwelle um 180° gegenüber der gewünschten Lage verdreht ist, muß gleich nach der Inbetriebnahme des Meßsystemes erfolgen. Wird nach der Erstinbetriebnahme bzw. nach dem Zusammenbau eine Kalibrierung durchgeführt, bei der die gewählte Drehrichtung bekannt ist, kann bereits zu diesem Zeitpunkt überprüft werden, ob sich die Meßwertänderung in der erwarteten Weise ergibt. Falls erkannt wird, daß das Meßsystem richtig zusammengebaut ist, wird diese Information abgespeichert. Falls erkannt wird, daß ein falscher Einbau durchgeführt wurde, wird dies ebenfalls abgespeichert und bei der Winkelbestimmung berücksichtigt.

Falls keine Kalibrierung möglich ist, kann über ein entsprechendes Bit in einem Speicher, beispielsweise einem E2PROM des auswertenden Steuergerätes eine entsprechende Information eingebracht werden. Bei der erfindungsgemäßen Fehlerkorrektur handelt es sich um einen automatischen Vorgang, der aktiviert wird wenn ein Montagefehler vorliegt und erkannt wurde. Zur Fehlerkorrektur sind keine mechanischen Bearbeitungen erforderlich.

Die Erfindung kann grundsätzlich für beliebige Sensoren bzw. Geber angewendet werden, bei denen ein falscher oder ungenauer Zusammenbau möglich ist.

Claims

1. Verfahren zur Korrektur eines Meßfehlers, insbesonders eines Zusammenbaufehlers bei einem Meßsystem, das einen Sensor umfaßt, der ein Ausgangssignal abgibt, das sich in Abhängigkeit von der Meßgröße in vorhersehbarer Weise ändert, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Signalverhalten, das nicht den Erwartungen entspricht, ein falscher Zusammenbau des Meßsystems angenommen wird und erforderliche Korrekturen durchgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein induktiver, ohmscher oder kapazitiver Sensor oder ein Hallsensor oder ein beliebiger Sensor mit zwei spiegelverkehrten Arbeitsbereichen ist, dessen veränderbarer Parameter, insbesonders dessen Induktivität sich in Abhängigkeit vom zu messenden Weg oder vom zu messenden Winkel verringert oder erhöht und daß ein falscher Zusammenbau erkannt wird, wenn sich die Induktivität bei einer entsprechenden Weg- oder Winkeländerung erhöht oder verringert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es in einem elektronischen Steuergerät mit wenigstens einem Mikroprozessor abläuft und der falsche Zusammenbau sowie die erforderliche Korrektur mittels eines Softwareprogrammes vom Steuergerät durchgeführt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Überprüfung ob ein Zusammenbaufehler des Meßsystems vorliegt, nach jedem Zusammenbau durchgeführt wird und ein erkannter richtiger Zusammenbau oder ein erkannter falscher Zusammenbau als entsprechende Information in einem Speicher des Steuergerätes abgelegt wird und bei nachfolgenden Meßwertermittlungen berücksichtigt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Kalibrierung des Sensors zusätzlich überprüft wird, ob ein Montagefehler vorliegt und falls keine Kalibrierung durchgeführt wird, eine entsprechende Information in einem Speicher des Steuergerätes abgelegt wird.