DE19810826A1 - Meßvorrichtung zum digitalen Erfassen analoger Meßgrößen - Google Patents

Abstract

Meßvorrichtung mit einem Sensorelement, das ein zu einer messenden Größe proportionales Ausgangssignal erzeugt, einem Integrator, der beginnend bei einem Startwert das Ausgangssignal des Sensorelementes integriert, einem Komparator, der dem Integrator nachgeschaltet ist, der das Ausgangssignal des Integrators mit einem Schwellenwert vergleicht und der ein dem Vergleichsergebnis entsprechendes Ausgangssignal abgibt, und einer Rücksetzeinrichtung, die ebenfalls dem Komparator nachgeschaltet ist und die zu bestimmten Zeiten den Integrator auf den Startwert zurücksetzt. Damit läßt sich auf einfache Weise eine Integrierbarkeit in autonome Module erzielen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zum digitalen Er­ fassen analoger Meßgrößen.

Die meisten der derzeit bekannten Sensorelemente liefern das Meßergebnis in Form einer analogen Größe. Demgegenüber er­ folgt heutzutage die Weiterverarbeitung dieser Signale bevor­ zugt digital, so daß innerhalb der Signalkette eine Analog- Digital-Umsetzung vorgesehen werden muß. Insbesondere bei Verwendung von Mikrocomputern oder Mikrocontrollern zur wei­ teren digitalen Signalverarbeitung werden daher üblicherweise Analog-Digital-Umsetzer zwischen Sensorelement und Mikrocom­ puter/Mikrocontroller geschaltet. Dabei steigt der zusätzlich erforderliche schaltungstechnische Aufwand proportional zur geforderten Genauigkeit der Umsetzung. Dieser Aufwand wird für zahlreiche Anwendungen als zu hoch angesehen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Meßvorrichtung zum digita­ len Erfassen analoger Meßgrößen an zugeben, deren Aufwand bei gleicher Genauigkeit geringer ist.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Meßvorrichtung gemäß Pa­ tentanspruch 1. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Er­ findungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung enthält ein Sensorele­ ment, einen Integrator, einen Komparator sowie eine Rück­ setzeinrichtung. Das Sensorelement erzeugt dabei einen zu ei­ ner messenden Größe proportionalen Strom. Dieser Strom wird durch einen Integrator beginnend bei einem Startwert inte­ griert. Der dem Integrator nachgeschaltete Komparator ver­ gleicht das Ausgangssignal des Integrators mit einem Schwel­ lenwert und gibt ein dem Vergleichsergebnis entsprechendes Ausgangssignal ab. Die dem Komparator nachgeschaltete Rück­ setzeinrichtung setzt den Integrator zu bestimmten Zeiten auf den Startwert zurück. Der Startwert kann dabei jeder beliebi­ ge Wert zwischen 0 und dem Schwellenwert einschließlich 0 selbst sein. Das Überschreiten des Schwellenwertes innerhalb eines festen Zeitfensters zwischen zwei Rücksetzzeitpunkten gibt an, daß eine bestimmte Meßgröße überschritten wurde.

Eine dem Komparator nachfolgende Zeitmeßeinrichtung mißt in Weiterbildung der Erfindung die Zeitdauer zwischen dem Über­ schreiten des Startwertes und dem Erreichen des Schwellen­ werts und gibt ein dieser Zeitdauer entsprechendes Signal als Maß für die an dem Sensorelement auftretende Meßgröße aus. Damit läßt sich nun die exakte Meßgröße bestimmen.

Der Zeitpunkt zu dem der Integrator auf dem Startwert zurück­ gesetzt wird, kann entweder fest vorgegeben in regelmäßigen Zeitabständen erfolgen oder aber jeweils nach dem Überschrei­ ten des Schwellenwertes. Welche dieser beiden Möglichkeiten im einzelnen verwendet wird, hängt von der jeweiligen Anwen­ dung ab.

Bevorzugt wird der Integrator durch einen einzigen Kondensa­ tor gebildet, wobei die über dem Kondensator anliegende Span­ nung dem Integral des Ausgangsstromes des Sensorelements ent­ spricht. Die Verwendung lediglich eines einzigen Kondensators ist deshalb vorteilhaft, da durch die passive Ausführung kei­ ne zusätzlichen Störgeräusche oder Offsets erzeugt werden und darüber hinaus der schaltungstechnische Aufwand äußerst ge­ ring ist.

Dabei kann dem Kondensator ein erster Widerstand vorgeschal­ tet sein, d. h. der Strom des Sensorelementes wird über einen Widerstand dem Kondensator zugeführt. Der Widerstand dient dabei zur Strombegrenzung und damit zum Schutz von Sensorele­ ment und Kondensator bei etwa auftretenden Störungen.

Die Entladung des Kondensators erfolgt bevorzugt durch eine Rücksetzeinrichtung mit einem gesteuerten Schalter, welcher bei Überschreiten des Schwellenwertes am Ausgang des Kompara­ tors durch den Komparator durchgeschaltet wird und damit den Kondensator mit einer den Startwert vorgebenden Referenzspan­ nungsquelle verbindet. Dabei wird die Referenzspannung auf den Kondensator aufgeschaltet und definiert so den Startwert.

Bevorzugt weist die Zeitmeßeinrichtung einen Zähler auf, der einer Referenztaktquelle nachgeschaltet ist und der durch den Komparator gesteuert wird. Auf diese Weise kann mit geringem schaltungstechnischem Aufwand eine Zeitmeßeinrichtung hoher Genauigkeit realisiert werden.

Als Sensorelement ist insbesondere ein in Sperrichtung be­ triebener PN-Halbleiterübergang vorgesehen, dessen Sperrstrom exponentionell von der an dem Halbleiterübergang auftretenden Temperatur ist. Da direkt ein Strom abgegeben wird, ist kein zusätzlicher Schaltungsaufwand notwendig. Als PN-Halb­ leiterübergang kommt beispielsweise eine Diode oder ein entsprechend verschalteter Transistor in Frage. Darüber hin­ aus kann anstelle eines Halbleiterübergangs zur Temperatur­ messung auch ein fotoempfindlicher Halbleiterübergang zur Lichtmessung in gleicher Weise verwendet werden. Auch sind andere Sensoren, die einen Strom abgeben oder durch Nach­ schalten spezieller Wandlerschaltungen einen zur Meßgröße proportionalen Strom abgeben, in gleicher Weise geeignet.

Bevorzugt werden der Komparator und/oder die Zeitmeßeinrich­ tung und/oder die Rücksetzeinrichtung derart ausgeführt, daß sie in einem Mikrocomputer oder Mikrocontroller mitintegriert sind oder daß in diesen bereits vorhandene Einrichtungen dem­ entsprechend verwendet werden. Damit läßt sich unter Umstän­ den der zusätzlich notwendige externe Aufwand auf das Senso­ relement selbst sowie einen Kondensator reduzieren.

Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung eignet sich insbesondere zur Messung der Siliziumtemperatur von Halbleitern und insbe­ sondere von Leistungshalbleitern. Dabei wird in den Transi­ stor oder in den Chip eine Diode mitintegriert, die damit ex­ akt die Temperatur des Siliziums erfaßt. In Sperrichtung be­ trieben, ändert sich der Sperrstrom der Diode exponentionell mit der Temperatur. Dieser exponentionelle Verlauf erlaubt es, selbst bei Fertigungstoleranzen weite Temperaturbereiche zu ermitteln.

Die Erfassung der Siliziumtemperatur erfolgt erfindungsgemäß mit Hilfe einer Temperatur-Zeit-Umsetzung. Der von der inte­ grierten Diode (oder einem sonstigen PN-Übergang) gelieferte Sperrstrom speist einen Kondensator mit einem temperaturab­ hängigen Strom. Aufgrund des integrierenden Verhaltens des Kondensators wird darüber hinaus gleichzeitig eine wirksame Störunterdrückung erzielt. Der gelieferte Sperrstrom bestimmt die Steigung der Spannung über dem Kondensator, so daß früher oder später der Schwellenwert erreicht wird.

Dabei wird die Spannung über dem Kondensator mittels des Korn­ parators überwacht. Als Komparator kann auch in gleicher Wei­ se der Interrupteingang eines Mikrocomputers/Mikrocontrollers Verwendung finden. Die Capture-Fähigkeit des Mikrocompu­ ters/Mikrocontrollers erlaubt es darüber hinaus, die Zeit zu messen die zwischen dem Entladen der Kapazität und dem Errei­ chen des Schwellenwertes vergangen ist. Das Entladen des Kon­ densators kann dabei jeweils nach dem Erreichen des Schwel­ lenwertes oder aber auch zyklisch erfolgen. Bei zyklischer Entladung kann auch ein einfacher Übertemperaturschutz da­ durch realisiert werden, daß ein Interrupt ausgegeben wird, sobald der Schwellenwert erreicht wird. Die Periode des Ent­ ladens muß in diesem Fall gleich der Zeit sein, die der ge­ wünschten Abschalttemperatur entspricht. In dieser Betriebs­ art (Übertemperaturschutz) erfolgt das zyklische Entladen nach einer entsprechenden Initialisierung des Timers völlig ohne Belastung der Zentralprozessoreinheit. Lediglich das An­ sprechen des Interrupts aufgrund des Erreichens des Schwel­ lenwertes führt zu einer geringfügigen Belastung des Mikro­ computers/Mikrocontrollers. Dieser kann dann beispielsweise den entsprechenden Leistungshalbleiter abschalten oder son­ stige Maßnahmen treffen. Für die Temperaturmessung wird als Sensorelement ein in Sperrichtung betriebener in den Lei­ stungshalbleiter integrierter PN-Halbleiterübergang, bei­ spielsweise eine Diode oder ein Transistor, zur Temperatur­ messung verwendet.

Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung zeichnet sich durch fol­ gende Vorteile aus: Es werden Störimpulse durch die Integra­ tion ausgefiltert. Es sind bei entsprechender Verwendung ei­ nes Mikrocontrollers/Mikrocomputers keine aktiven externen Bauelemente nötig. Meßgrößen, insbesondere Temperaturüberwa­ chung ist in Echtzeit und ohne Belastung der Zentralprozes­ soreinheit (CPU) möglich, da die Überwachung nur mittels Hardware und nicht mittels Software auf dem Mikrocontrol­ ler/Mikrocomputer erfolgt.

In Verbindung mit einer in einem Leistungshalbleiter mitinte­ grierten Diode läßt sich eine Schalteinheit realisieren, die durch den Mikrocontroller/Mikrocomputer gesteuert wird und gleichzeitig ohne großen zusätzlichen Aufwand auf die Chip­ temperatur des Leistungshalbleiters und gegebenenfalls auch auf die Umgebungstemperatur hin überwacht wird. Damit ist es möglich, kritische Zustände rechtzeitig zu erkennen und ein weitgehend selbständiges Abschalten des Leistungshalbleiters zu erreichen. Hierbei ist sowohl eine Einzel- als auch Grup­ penüberwachung möglich. Die Schwellenwerte (z. B. Grenztempe­ raturen) können mittels Hard- oder Software eingestellt wer­ den.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes allgemeines Ausführungsbeispiel einer er­ findungsgemäßen Meßvorrichtung,

Fig. 2 ein spezielles zweites Ausführungsbeispiel einer er­ findungsgemäßen Meßvorrichtung und

Fig. 3 eine spezielle dritte Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Meßvorrichtung.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 wird mittels eines Sensors 1 eine Meßgröße T erfaßt. Als Meßgröße T kommen bei­ spielsweise Temperatur, Lichtstärke, Druck etc. in Frage. Die zu messende Größe T wird dann vom Sensor 1 in ein proportio­ nales analoges Signal umgeformt, das mittels eines Integra­ tors 2 beginnend bei einem Startwert integriert wird. Der Startwert wird beispielsweise durch eine Rücksetzeinrichtung 3 bereitgestellt, die den Integrator 2 zu bestimmten Zeit­ punkten, etwa in regelmäßigen Abständen, auf den Startwert zurücksetzt. Dem Integrator 2 ist ein Komparator 4 nachge­ schaltet, der das Ausgangssignal des Integrators 2 mit einem Schwellenwert 5 vergleicht und ein dementsprechendes Aus­ gangssignal abgibt. So tritt am Ausgang des Komparators 4 beispielsweise ein logischer Pegel H auf, wenn das Ausgangs­ signal des Integrators 2 über dem Schwellenwert liegt und ein logischer Pegel L, wenn das Ausgangssignal des Integrators 2 gleich dem Schwellenwert 5 ist oder darunter liegt. Soll nur eine Grenzwertüberwachung, beispielsweise eine Temperatu­ rüberwachung, erfolgen, so kann das Ausgangssignal des Kompa­ rators 4 als Ausgangsgröße 6 dienen, in dem der Schwellenwert 5 gleich dem zu überwachenden Grenzwert der Meßgröße T ge­ wählt wird.

In diesem Fall wird nach dem Rücksetzen des Integrators 2 das Ausgangssignal des Sensors 1 aufintegriert, so daß das Signal am Ausgang des Integrators 2 kontinuierlich ansteigt. Der An­ stieg des Ausgangssignals dauert bis zum Auftreten eines er­ neuten Rücksetzen durch die Rücksetzeinrichtung 3. Wird dabei zwischen zwei Rücksetzzeitpunkten der Schwellenwert 5 durch das Ausgangssignal des Integrators 2 überschritten, so wird ein entsprechendes Signal 6 erzeugt werden. Andernfalls bleibt der Zustand am Ausgang des Komparators 4 unverändert. Die Signaländerung am Ausgang des Komparators 4 kann nun da­ hingehend ausgewertet werden, daß ein bestimmter Grenzwert überschritten wird. Das Signal 6 kann dabei beispielsweise dem Interrupt-Eingang eines Mikrocontrollers zugeführt wer­ den. Sobald der Schwellenwert erreicht wird, wird im Mikro­ controller ein Interrupt ausgelöst, der den Mikrocontroller dazu veranlaßt, entsprechende Maßnahmen einzuleiten. Die Pe­ riode des Entladesignals muß in diesem Fall gleich der Zeit sein, die dem gewünschten Grenzwert entspricht. Dies kann z. B. eine bestimmte Temperatur sein, oberhalb der bestimmte Vorrichtungen ein- bzw. ausgeschaltet werden sollen.

Bei vielen Anwendungsfällen ist jedoch anstelle einer reinen Grenzwertüberwachung eine Erfassung des exakten Meßwertes notwendig. Dies ist ohne großen zusätzlichen Aufwand mit der vorliegenden Schaltung realisierbar. Dazu wird lediglich eine Zeit-Meßeinrichtung 7 benötigt, welche die Zeit zwischen dem Auftreten des Rücksetzsignals und dem Auftreten des das Über­ schreiten des Schwellenwertes anzeigenden Signals 6 ermittelt und als ein der Meßgröße T proportionales digitales Signal 8 aus gibt.

Die Erfassung der Meßgröße erfolgt demnach zunächst mittels einer Meßgröße-Zeit-Umsetzung, bei der das von dem Sensor 1 gelieferte Signal mittels des Integrators 2 integriert wird und der Integrator 2 zyklisch entladen wird. Das Ausgangs­ signal des Sensors 1 bestimmt die Steigung des Signals am Ausgang des Integrators 2, so daß der Schwellenwert 5 früher oder später erreicht wird. Hierbei sollte die Periode des Rücksetzsignals gleich der Zeit sein, die der niedrigsten zu messenden Größe entspricht. Eine lange Zeitdauer zwischen Rücksetzen und Erreichen des Schwellenwertes entspricht dabei einem kleinen Meßwert.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird die Temperatur an zwei unterschiedlichen Punkten mittels zweier in Sperrich­ tung betriebener Dioden 9 und 10 gemessen. Da eine Gruppen­ überwachung der Temperaturen an den beiden verschiedenen Or­ ten erfolgen soll, sind beide Dioden 9, 10 einander parallel geschaltet und die Reihenschaltung beider Dioden 9, 10 bildet zusammen mit einem in Reihe geschalteten Kondensator 12 sowie einer Spannungsquelle 11 einen Stromkreis. Der Kondensator 12 wird dabei durch die Summe der Sperrströme der einzelnen Di­ oden 9 und 10 gespeist. Dieser Summenstrom wird durch den Kondensator 12 integriert. Die Spannung über dem Kondensator ist dabei gleich dem mit einem konstanten Faktor bewerteten Integral der Summe beider Ströme, wobei sich die Ströme je­ weils exponentiell zur jeweiligen Temperatur verhalten. Damit trägt aber die Diode mit höherer Temperatur aufgrund der ex­ ponentiellen Abhängigkeit wesentlich stärker zum Gesamtstrom bei und bestimmt somit im wesentlichen den Zeitpunkt des Überschreitens des Schwellenwertes (Gruppenüberwachung). Zum Rücksetzen des Integrators und damit des Kondensators 12 ist ein Transistor 13 vorgesehen, dessen Laststrecke dem Konden­ sator 12 parallel geschaltet ist. Beim Durchschalten des Transistors wird der Kondensator 12 kurzgeschlossen und es erfolgt ein Entladen über die Laststrecke des Transistors 13. Transistor 13 kann dabei ein Open-Kollektor-Ausgang eines Mi­ krocontrollers/Mikrocomputers sein.

Die Spannung über dem Kondensator 12 wird mittels eines Schmitt-Triggers 14 gegenüber einem Schwellenwert 15 über­ wacht. Nach Überschreiten des Schwellenwertes 15 folgt ein Pegelwechsel am Ausgang des Schmitt-Triggers 14 von bei­ spielsweise dem logischen Pegel L auf den logischen Pegel H. Dadurch wird jedoch der Transistor 13, dessen Basis mit dem Ausgang des Schmitt-Triggers 14 verbunden ist, durchgeschal­ tet und der Kondensator 12 kurzgeschlossen. Die Entladung er­ folgt bis auf eine den Startwert charakterisierende Spannung über den Kondensator, die in diesem Fall durch einen unteren Schwellenwert 17 des Schmitt-Triggers 14 gekennzeichnet wird.

Der Startwert für den Kondensator 12 könnte aber auch annä­ hernd 0 sein. Beim Unterschreiten des unteren Schwellenwertes 17 wechselt das Signal am Ausgang des Schmitt-Triggers 14 vom logischen Pegel H auf den logischen Pegel L, wodurch der Transistor 13 vom leitenden in den sperrenden Zustand über­ geht. Durch den Wechsel des Ausgangssignals zunächst von dem logischen Pegel L auf den logischen Pegel H nach Überschrei­ ten des oberen Schwellenwertes 15 und anschließendem Wechsel von dem logischen Pegel H auf den logischen Pegel L nach Un­ terschreiten des unteren Schwellenwertes 17 (Startwert) wird ein Impuls definiert, dessen Breite von der Entladezeit des Kondensators 12 abhängt. Zur Veränderung der Impulsweite kann daher bei Bedarf ein Widerstand seriell zur Laststrecke des Transistors 13 geschaltet werden. Der Widerstand kann auch dazu vorgesehen werden, den Strom durch den Transistor 13 zu begrenzen.

Mit dem so erzeugten Impuls wird zum einen der Wert einer Zeitmeßeinrichtung 18 in einen Speicher 19 übernommen und zum anderen die Zeitmeßeinrichtung 18 zurückgesetzt. Die Übernah­ me der Daten in den Speicher 19 erfolgt dabei beispielsweise bei einer steigenden Flanke am Ausgang des Schmitt-Triggers 14 und das Rücksetzen der Zeitmeßeinrichtung 18 bei einer ne­ gativen Flanke. Das Meßergebnis ist am Ausgang des Speichers 19 als digitales Wort 20 abnehmbar. Wird beispielsweise nur ein Schwellenwert verwendet, dann sollte der Basis des Tran­ sistors 13 ein Zeitgeber vorgeschaltet werden, der die Entla­ dezeit bestimmt.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Meßvorrichtung können die beiden in Sperrichtung betriebenen Dioden 9 und 10 zur Temperatur­ messung auch beispielsweise durch in Durchlaßrichtung betrie­ bene fotoempfindliche Dioden zur Lichtmessung verwendet wer­ den. Anstelle des Widerstandes 16 zur Impulsveränderung am Ausgang des Schmitt-Triggers 14 kann darüber hinaus ein Zeit­ glied verwendet werden, das zwischen die Basis des Transi­ stors 13 und den Ausgang des Schmitt-Triggers 14 geschaltet wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 soll ein Leistungs-MOS-Feldeffekttransistor 29 hinsichtlich seiner Siliziumtem­ peratur überwacht werden. Dazu ist in den Feldeffekttransi­ stor 21 selbst eine Diode 21' mitintegriert, die somit exakt die Siliziumtemperatur aufnehmen kann. Der Kathodenanschluß der Diode 21' ist dabei mit dem Drainanschluß des Feldeffekt­ transistors 21 intern gekoppelt, so daß bei regulärem Betrieb des Feldeffekttransistors 21, d. h. bei einem positiven Ver­ sorgungspotential 22 an dessen Drainanschluß und einem unter Zwischenschaltung eines Lastwiderstandes 24 zugeführtes nega­ tives Versorgungspotential 23 an dessen Sourceanschluß, die Diode 21' in Sperrichtung betrieben wird. Die gateseitige An­ steuerung des Feldeffekttransistors 21 erfolgt durch einen Mikrocontroller 25 unter Zwischenschaltung eines Treibers 26. Neben der Chiptemperatur des Feldeffekttransistors 21 wird auch dessen Umgebungstemperatur gemessen und zwar mittels ei­ ner extern angeordneten Diode 27, deren Kathodenanschluß ebenfalls an dem positiven Versorgungspotential 22 ange­ schlossen ist. Die Anoden der Dioden 21' und 27 sind unter Zwischenschaltung jeweils eines Widerstandes 28 bzw. 29 und eines Kondensators 30 bzw. 31 jeweils an das negative Bezugs­ potential 23 angeschlossen. Die Widerstände 28 und 29 dienen dabei zur Strombegrenzung im Falle des Durchbruchs der Dioden 21' bzw. 27.

Die Kondensatoren 30 und 31 bilden jeweils einen Integrator zur Integration des von der Diode 21' bzw. 27 gelieferten Strom. Das Rücksetzen der Integratoren erfolgt durch Entladen der Kondensatoren 30 und 31 auf einen bestimmten Startwert. Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel erfolgt diese Entladung jeweils mittels einer Diode 32 bzw. 33, deren Anodenanschluß an den Knotenpunkt zwischen Widerstand 28 und Kondensator 30 bzw. Widerstand 29 und Kondensator 31 angeschlossen ist. Die Kathoden beider Dioden sind zusammengeführt und werden durch eine Schaltstufe 34 innerhalb des Mikrocontrollers 25 ange­ steuert. Die Schaltstufe 34 kann an ihrem Ausgang dabei zwei verschiedene Pegel annehmen, nämlich einen High-Pegel, der einem positiven Versorgungspotential entspricht sowie einen L-Pegel, der im wesentlichen dem negativen Versorgungspoten­ tial 23 entspricht. Der H-Pegel ist dabei so gewählt, daß er größer ist als die maximal über den Kondensatoren 30 und 31 auftretende Spannung ist. Bei H-Pegel sperren folglich die Dioden 32 und 33 und die Schaltstufe 34 hat somit keinen Ein­ fluß auf die Kondensatoren 30 und 31. Dagegen leiten bei L-Pegel 32 und 33 und entladen somit die Kondensatoren 30 und 31 bis auf die über den Dioden 32 und 33 abfallenden Spannun­ gen. Diese bilden jeweils den Startwert für die als Integra­ toren fungierenden Kondensatoren 30 und 31.

Die Spannung über den Kondensatoren 30 und 31 wird jeweils einem Komparator 35 bzw. 36 zugeführt, der diese jeweils mit einer einen Schwellenwert darstellenden Referenzspannung 37 bzw. 38 vergleicht. Bei Überschreiten eines der beiden Schwellenwerte wird ein Interrupt bei der Zentralprozes­ soreinheit 39 ausgelöst, die daraufhin den Zählerstand eines Zählers 40 übernimmt. Durch entsprechende Schaltungen inner­ halb des Mikrocontrollers/Mikrocomputers (z. B. Capture-Ein­ heiten) können auch ohne direkten Eingriff der Zentralpro­ zessoreinheit die Werte vom Zähler 40 erfaßt werden. Der Zäh­ ler 40 wird durch einen Taktgenerator 41 angesteuert und zählt fortlaufend beginnend bei null bis auf einen maximalen Zählerwert, um dann wieder bei null zu beginnen. Bei Errei­ chen des maximalen Zählerstandes wird ein Signal von bestimm­ ter Dauer an den mit dem Zähler 40 verbundenen Schaltstufe 34 ausgegeben, die dann von dem H-Pegel auf den L-Pegel umschal­ tet und damit die Kondensatoren 30 und 31 rücksetzt. An­ schließend beginnt der Zähler wieder bei null, wodurch auch die Schaltstufe 34 wieder auf den H-Pegel wechselt. Ist eine längere Entladedauer notwendig, so kann der Schaltstufe 34 noch ein entsprechender Zeitgeber 42 vorgeschaltet werden. Die Zentralprozessoreinheit 39 wertet bei Auftreten des Inte­ rupts aus, von welchen der beiden Komparatoren 35 und 36 der Interrupt erzeugt wurde und stellt anhand des Zählers 40 den zugehörigen Temperaturmeßwert fest. Anhand dieser Informatio­ nen werden dann entsprechende Maßnahmen zur Ansteuerung des Feldeffekttransistors 21 getroffen. Somit kann beispielsweise durch Vergleich der Chiptemperatur und der Umgebungstempera­ tur festgestellt werden, ob eine Gefahr der Überhitzung des Feldeffekttransistors 21 besteht oder nicht und dementspre­ chende Vorsichtsmaßnahmen getroffen werden.

Claims (11)

1. Meßvorrichtung mit
einem Sensorelement (1, 9, 10, 21', 27), das ein zu einer messenden Größe proportionales Ausgangs­ signal erzeugt,
einem Integrator (2, 12, 30, 31), der beginnend bei einem Startwert das Ausgangssignal des Sen­ sorelementes (1, 9, 10, 21', 27) integriert,
einem Komparator (4, 14, 34, 35), der dem Integrator (2, 12, 30, 31) nachgeschaltet ist, der das Ausgangssignal des Integrators (2, 12, 30, 31) mit einem Schwellenwert vergleicht und
der ein dem Vergleichsergebnis entsprechendes Ausgangssignal abgibt, und
einer Rücksetzeinrichtung (3, 13, 32, 33, 34), die ebenfalls dem Komparator (4, 14, 34, 35) nachgeschaltet ist und
die zu bestimmten Zeiten den Integrator (2, 12, 30, 31) auf den Startwert zurücksetzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 mit
einer Zeitmeßeinrichtung (7, 40, 41), die dem Komparator (4, 14, 34, 35) nachgeschaltet ist,
die die Zeitdauer zwischen dem Auftreten des Startwertes und dem Überschreiten des Schwellenwertes mißt und
die ein der Zeitdauer entsprechendes Signal als Maß für die an dem Sensorelement (1, 9, 10, 21', 27) auftretende Grö­ ße ausgibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der der Integrator (2, 12, 30, 31) nach dem Überschreiten des Schwellenwertes auf den Startwert zurückgesetzt wird und anschließend der Integrator (2, 12, 30, 31) erneut mit der Integration beginnt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Integrator (2, 12, 30, 31) in regelmäßigen Zeit­ abständen zurückgesetzt wird.

5. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der der Integrator (2, 12, 30, 31) durch einen Kondensa­ tor (12, 30, 31) gebildet wird,
wobei die Spannung über dem Kondensator (12, 30, 31) dem In­ tegral des Ausgangsstromes des Sensorelementes (1, 9, 10, 21', 27) entspricht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei der dem Kondensator (12, 30, 31) ein erster Widerstand (28, 29) vorgeschaltet ist.

7. Vorrichtung nach einem der bisherigen Ansprüche, bei der die Rücksetzeinrichtung (3, 13, 32, 33, 34) einen ge­ steuerten Schalter (13) aufweist, der bei Überschreiten des Schwellenwertes am Ausgang des Komparators (3, 13, 34, 35) eine dem Startwert entsprechende Referenzspannung auf den Kondensator (12, 30, 31) aufschaltet.

8. Vorrichtung nach einem der bisherigen Ansprüche, bei der die Zeitmeßeinrichtung (7, 40, 41) einen Zähler (40) aufweist, der einer Referenztaktquelle (41) nachgeschal­ tet ist und der durch den Komparator (4, 14, 34, 35) ge­ steuert wird.

9. Vorrichtung nach einem der bisherigen Ansprüche, bei der das Sensorelement (1, 9, 10, 21', 27) einen in Sper­ richtung betriebenen PN-Halbleiterübergang (9, 10, 28, 29) zur Temperaturmessung aufweist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der der PN-Halbleiterübergang (9, 10, 28, 29) in ein Halbleiterbauelement (21) zur Erfassung der Halb­ leiter-Temperatur mitintegriert ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der Komparator (4, 14, 34, 35) und/oder die Zeitmessein­ richtung und/oder die Rücksetzeinrichtung (3, 13, 32, 33, 34) in einem Mikrocomputer oder Mikrocontroller enthalten sind.