DE3208481A1

DE3208481A1 - Richtungserfassungssystem fuer fahrzeuge

Info

Publication number: DE3208481A1
Application number: DE19823208481
Authority: DE
Inventors: Akira Oobu Kuno; Muneaki Okazaki Matsumoto; Koji Toyokawa Numata
Original assignee: Nippon Soken Inc
Current assignee: Soken Inc
Priority date: 1981-03-10
Filing date: 1982-03-09
Publication date: 1982-09-30
Also published as: DE3208481C2; US4672565A

Description

Richtungserfassungssystem für Fahrzeuge

Die Erfindung bezieht sich auf ein Richtungserfassungssystem, das ein Richtungssignal entsprechend der Bewegungsrichtung eines sich bewegenden Körpers, wie eines Kraftfahrzeugs, ansprechend auf ein Signal eines Erdmagnetfeldsensors erzeugt.

Bei bekannten Richtungserfassungssystemen wird die Verzerrung des Erdmagnetismus aufgrund des Eigenmagnetismus des Fahrzeuges oder dergleichen durch einen Korrekturmagneten korrigiert, der an der Außenseite des Fahrzeuges angebracht ist.

Dieser bekannte Aufbau erfordert die Beachtung verschiedener Faktoren' einschließlich der Position, der Zahl und der Feldstärke des Korrekturmagneten, der am Fahrzeug zur Auslöschung der Verzerrung des Erdmagnetismus aufgrund des Eigenmagnetismus des Fahrzeuges oder dergleichen angebracht ist. Zum Teil aufgrund der komplizierten Korrekturvorgänge und zum Teil auf

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Grund der unterschiedlichen Verzerrungscharakteristik des Erdmagnetismus bei verschiedenen Fahrzeugen sind unterschiedliche Korrekturen für die einzelnen Fahrzeuge erc forderlich. Da ferner das Signal des Erdmagnetfeldsensors in einigen Fällen selbst verzerrt wird, ist eine genaue Erfassung der Richtung des Erdmagnetismus bei den bekannten Systemen unmöglich.

_1n Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf dieses Problem erfolgt. Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Richtungserfassungssystem zu schaffen, bei dem die maximalen Verzerrungen entsprechend der Verzerrungscharakteristiken zweier aufeinander senkrechter elektrischer Signalkompo-

JJ- nenten des Erdmagnetfeldsensors, die mit einer oder mehreren Umdrehungen des sich bewegenden Körpers verknüpft sind, erfaßt werden,und diese maximalen Verzerrungen zur Berechnung und Speicherung der Größe der Verzerrung verwendet werden, wobei die beiden Verzerrungsgrößen da-

2Q zu verwendet werden, das elektrische Signal des Krdmagnetfeldsensors zu korrigieren, so daß ein Richtungssignal erzeugt wird, das die genaue Bewegungsrichtung des sich bewegenden Körpers angibt.

Darüber hinaus soll ein Richtungserfassungssystem geschaffen werden, das einen ersten Sensor zur Erfassung eines anormalen Zustandes auf Grund einer lokalen Variation oder dergleichen der Verzerrung des Erdmagnetfelds, die durch den Eigenmagnetismus des sich bewegenden Körpers hervorgerufen wird, einen zweiten Sensor zur Erfassung der Maximalwerte der Verzerrung entsprechend der Verzerrungscharakteristiken zweier aufeinander senkrechter elektrischer Signalkomponenten, die mittels des Erdmagnetfeldsensors in Verbindung bei einem oder mehreren Umläufen (Umdrehungen) des sich bewegenden Körpers erhalten werden, einen Computer zum Berechnen und Speichern der Größe der Verzerrung der entsprechenden Maximalwerte der Verzerrung, und eine

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Korrekturschaltung zur Korrektur der elektrischen Signale des ErdmagnetfeLdsensors entsprechend der Größe der Verzerrung aufweist, so daß ein Richtungssignal erzeugt wird, das die genaue Bewegungsrichtung des sich bewegenden Körpers unter Berücksichtigung der Einwirkung einer lokalen Variation der Verzerrung des Erdmagnetfeldes oder dergleichen angibt.

Ferner soll erfindungsgemäß ein Richtungserfassungssystem geschaffen werden, bei dem die Größe der Verzerrung des . Erdmagnetfeldsensors und die Wirkung, die die Verzerrung des Erdmagnetismus auf Grund des Eigenmagnetismus des sich bewegenden Körpers oder dergleichen, die durch einen Umlauf des sich bewegenden Körpers hervorgerufen wird, auf

den Erdmagnetfeldsensor hat, in Form der Größe der Verzerrung des Signals des Erdmagnetfeldsensors ansprechend auf ein Zeitsignal, das von einem Zeitsignalgenerator erzeugt wird, erfaßt wird; ein Umlauf (Umdrehung) des sich bewegenden Körpers wird durch das Signal des Erdmagnetfeld-

sensors identifiziert, und hierdurch selbsttätig die Größe der Verzerrung erfaßt; das Signal des Erdmagnetfeldsensors wird durch die Größe der Verzerrung korrigiert, die durch

einen Erfassungsvorgang berechnet und gespeichert worden j

ist, so daß ein Richtungssignal entsprechend der richtigen i

■

Bewegungsrichtung des sich bewegenden Körpers erzeugt wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbei- _f

spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrie- j

ben. Es zeigen: j

■ i

Fig.l einen elektrischen Schaltplan eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig.2 (l), 2(2), 2(3) und 2(4) Signalformen zur Erläuterung 35

der Arbeitsweise des Erdmagnetfeldsensors,

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Fig.3 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Erdmagnetfeldsensors,

Fig.4A und 4B Flußdiagramme, die die Rechenvorgänge des 5

Rechenteils zeigen,

Fig.5 ein Diagramm zur Erläuterung des Rechenvorgangs des Rechenteils,

Fig.6 ein Diagramm zur Er.läuterung der Arbeitsweise des Erdmagnetfeldsensors gemäß einem weite'ren Ausführungsbeispiel,

Fig.7A und 7B Flußdiagramme zur Erläuterung der Rechenvor-

gange des Rechenteils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig.8 Teile eines elektrischen Schaltplans eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig.9A und 9B Flußdiagramme zur Erläuterung der Rechenvorgänge im Rechenteil gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig.10 Teile des elektrischen Schaltplans eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig.11'ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des Erdmagnetfeldsensors,

Fig.l2A und 12B Flußdiagramme zur Erläuterung der Rechenvorgänge des Rechenteils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel· der Erfindung,

Fig.13 ein Diagramm zur Erläuterung der Rechenvorgänge des Rechenteils.

20 8 48Ί . ""' -■' "-""■■" '*'·'''—

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Fig.I zeigt den elektrischen Schaltplan eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Ein Erdmagnetfeldsensor 10 weist einsn Magnetkern IC aus ferromagnetischen Material sowie Ausgangwindungen IA und IB auf, die unter rechten Winkeln zueinander um den Magnetkern IC gewickelt sind. Eine Oszillatorschaltung 11,die ein Rechteckwellensignal A (Fig.2(1) ) erzeugt, regt eine Anregunffswindung ID der Frequenz f an. Das Magnetfeld im Magnetkern IC ändert sich mit der Summe (H+h) der horizontalen Komponente H des Erdmagnetismus, der an den Erdmagnetfeldsensor 10 angelegt ist, und der horizontalen Komponente h der Verzerrung des Erdmagnetismus. An den Ausgangswindungen IA bzw. IB wird ein Ausgangssignal proportional zum Magnetfeld im Magnetkern IC erzeugt, so daß die Ausgangssignale X und Y (Fig.2(2) und Fig.2(3) ) mit der Frequenzkomponente 2f über Filter 12A und 12B erhalten werden; die Filter haben gleichen Aufbau und weisen einen Kondensator und einen Widerstand auf. Die Ausgangssignale X und Y werden von VerstSrkerschaltungen 13A und 13B ver-

stärkt und in Halteschaltungen 15A und 15B mittels eines Signals C ( Fig.2(4) ) einer Zeitgeberschaltung 14 gehalten, so daß Gleichstromausgangssignalex,y an den Punkten 15a und 15b anstehen.

In dem Fall, daß die horizontale Komponente H des Erdmagnetismus an der Ausgangswindung IB unter einem Winkel θ und die horizontaleKomponente h der Verzerrung des Erdmagnetismus an der Ausgangswindung Ib unter einem Winkel ψ anliegen, werden die Ausgangssignale χ und y durch *

die folgenden Gleichungen ausgedrückt:

χ = K₁ (Hsine .+ hsin*> ) + K₂X Υ = K₁ ( Hcos© +

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* Hierbei ist K. der Verstärkungsfaktor des Erdmagnetfeldsensors 1 und K„x und K„y die'Verzerrungen des Erdamgnetfeldsensors 1. Wenn sich das Fahrzeug, dh. θ um 360° dreht, beschreiben-die Vektororte der Ausgangssignale χ und y (Punkte 15a und 15b) des Erdmagnetfeldsensors 1 einen Kreis mit dem Radius K₁H, dessen Mittelpunkt vom Ursprung den Abstand K₁ h · sin(0 + K_?x in Richtung der X-Achse und. K₁Ii cosüp + K_?y in Richtung der Y-Achse hat (s. Fig.3).

in Fig.l bezeichnet 2 ein Rechenteil einschließlich eines bekannten Mikrocomputersystems zur Ausführung von zwei in Fig.4A und 4B gezeigten Arten von Rechenvorgängen. Bei dem in Fig.4A gezeigten Rechenvorgang werden die Ausgangssignale χ und y des Erdmagnetfeldsensors 1 kontinuierlich während des Haltens an der Schaltung 3 für die Verzerrungserkennung gehalten, so daß die Maximalwerte χ max und y max und die Minimalwerte χ min und y min (die Werte . der niaximaleh Verzerrung entsspreohend der Verzerrungs-Charakteristik) gesucht werden. Die Summe der Maximalwerte und der Minimalwerte wird durch 2 dividiert, um.so die Verschiebung χ of>fset und y offset des Mittelpunkts vom Ursprung zu bestimmen und zu speichern. Anders ausgedrückt hält die Schaltung 3 zur Erfassung der Verzerrungsgröße bei Drehung des Fahrzeugs um 360⁰¹ den Wert und der

^° Mittelpunkt der Verschiebung vom Ursprung (K-h sind» + KpX) und (K.h cosJ> + K_?y) im folgenden als Ursprungsverschiebung bezeichnet, die in Fig.3 gezeigt wird, wird als Ursprungsverschiebung χ offset und y offset erhalten.

Bei dem in Fig.4Baezeigten Reohenvorgang werden andererseits, wenn die Erfassungsschaltung 3 für die Verzerrungsgröße noch nicht eingestellt ist, die Ausgangssignale χ und y des ersten Magnetfeldsensors 1 gelesen und die Ursprungsverschiebungen χ offset und y offset subtrahiert, um so x¹ und y¹ zu bestimmen. Mit den Werten x¹ und y¹ erfolgt die Berechnung θ =* tan" (x'/y¹), um so das Richtungssignal θ entsprechend der Bewegungsrichtung des

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Fahrzeugs zu bestimmen.

Bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel betrifft der Verzerrungsausgang des Erdmagnetfeldsensors 1 5

die Verschiebung des Ursprungs (Fig.3). Im Fall der Verzerrung mit unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren für χ und y (s.Fig.6), dh. in dem Fall, daß die Ausgangssignale χ und y ausgedrückt werden durch

- '

χ = K₁X · H · sin©

y ⁼ K y · H * ο ο so*
15

erzeugt die in 'den Fig.7A und 7B gezeigte Berechnung ein Richtungssignal, das exakt der Fahrtrichtung des Fahrzeuges entspricht. Diese Berechnung kann mit dem Rechen- 2Q Vorgang des ersten Ausführungsbeispiels kombiniert werden.

Der in Fig.10 gezeigte Erdmagnetfeldsensor ist ein Gaberelementsensor vom Ringkerntyp.' Alternativ hierfür können ein Gaberelementsensor oder ein Hallelement mit dem selben 2g Effekt verwendet werden.

Ferner kann das Richungssignal & nicht nur durch die Berechnung von tan" (x'/y')_fsondern auch durch das Richtungssignal durch 2N-Divisionen mittels Pegelvergleich erhalten werden.

Ferner kann anstelle eines digitalen Rechenvorgangs mit einem Mikrocomputersystem das Rechenteil 2 auch dadurch realisiert werden, daß eine Vergleicherschaltung und eine Addier-Subtrahierschaltung analog fcombiniert werden.

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Ferner kann der Erfassungsschalter 3 für die Verzerrungsgröße mit einem Sensor kombiniert werden, der eine Umdrehung des Fahrzeuges erfaßt, so daß der Erfassungsschalter 3 für die Verzerrungsgröße automatisch nach einer Umdrehung des Fahrzeugs ausgeschaltet wird. Das erfindungsgemäße Richtungserfassungssystem kann außer bei Fahrzeugen auch bei Schiffen, Flugzeugen, und dergleichen angewendet werden.

In Fig.8 sind Teile· der elektrischen Schaltung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung gezeigt. Wie in Fig.2 weist ein Rechenteil 2 ein Mikrocomputersystem zur Durchführung zweier Arten von Rechenvorgängeri auf, die in Fig.9A und 9B gezeigt sind. Der erste in

Fig.9A gezeigte Rechenvorgang läuft derart ab, daß, während der Erfassungsschalter für die Verzerrungsgröße eingeschaltet ist und den Wert hält, die Ausgangssignale χ und ydes Erdmagnetfeldsensors 1 kontinuierlich gelesen werden, um die Maximalwerte χ max und y max. und die

Minimalwerte χ min und y min (maximale Verzerrungswerte, s.Fig.5) zu suchen. Die Summe des Maximalwerts und des Minimalwerts wird durch zwei geteilt, um die Ursprungsverschiebung χ offset und y offset zu bestimmen und zu speichern. Durch Dividieren der Konstante K durch die

Differenz des Maximalwerts und des Minimalwerts werden die Verstärkungen χ und y bestimmt. Ferner wird die Tatsache, daß der Radius Lc des Vektorortes der Korrekturausgangssignale χ¹ und y¹ (wie später genauer beschrieben)

des Erdmagnetfeldsensors 1 nach Korrektur der Verzerrung 30

K/2x ist., zur Bestimmung des Entscheidungspegels L max, L min benutzt, um zu entscheiden, ob ein anormaler Zustand vorliegt (Ein anormaler Zustand wird angenommen, wenn sich der Radius K/2 um _+ 10% oder mehr bei diesem Ausführungsbeispiel ändert).

Wenn andererseits bei dem in Fig.9B gezeigten Rechenvorgang die Erfassungsschaltung 3 für die Verzerrungs-

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größe nicht eingeschaltet ist, werden die Ausgangssignale χ und y des Erdmagnetfeldsensors 1 gelesen und die Ursprungs versehiebung χ offset und y offset subtrahiert, während χ gain und y gain multipliziert wird, um so die Werte x¹ und y' zu bestimmen. Das Fahrzeug-Geschwindigkeitssignal wird mittels eines Fahrzeug-Geschwindigkeitssensors 4 bestimmt, der,wie in Fig.8 gezeigt, einen Rotor 42 aus einem magnetischen Material aufweist, der in Wirkverbindung mit der Drehung einer Antriebswelle oder eines Rades des Fahrzeugs steht; das Ausgangssignal eines Reed-Schalters 41, der mittels der N und S-PoIe des Rotors 42 betätigt wird, wird mit der eingestellten Ge- . schwindigkeit verglichen; wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit höher als die eingestellte Geschwindigkeit ist, erhält

man den Wert Li über die Korrekturausgangssignale x¹ und y¹. Der Wert Li wird auf diese Weise 10 mal bestimmtjund ein Mittelwert berechnet. Der Mittelwert wird mit der Entscheidungspegeln L max und L min für anormale Zustände verglichen. Wenn Li/10 größer als L max oder kleiner als

L min ist, wird entschieden, daß die Korrekturausgangssignale χ'und y¹ anormal sind, so daß eine Alarmleuchtdiode (LED) 5 zur Anzeige von anormalen Zuständen (s.Fig.8) aufleuchtet, um den Fahrzeugführer über den anormalen Zustand zu informieren.

Die Kalkulation von θ = tan (x'/y¹) erfolgt mittels der Korrekturausgangssighale x' und y'; das Richtungssignal θ wird entsprechend der Fahrtrichtung des Fahrzeugs erzeugt.

Das Richtungserfassungssystem einschließlich des Rechenteils 2 ist so aufgebaut, daß es durch die Einstellung der Energieversorgung mittels eines für dieses Systeun exklusiven Energieversorgungsschalters betätigt wird

_qc- (Alternativ kann die Energieversorgung durch den Zünd₇ schlüssel des Fahrzeugs eingestellt werden). Die Verzerrungsgröße wird nicht flüchtig unabhängig davon ge-

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speichert, ob der Energieversorgungsschalter eingestellt oder ausgestellt ist.

Bei dem vorstehend erläuterten zweiten Ausführungsbeispiel ist eine Konstante K für die in Fig.9A gezeigten Berechnungsvorgang fest. Anstelle dessen kann der Wert K auö den unten stehenden Gleichungen erhalten werden, die die Verwendung von lokal unterschiedlichen Größen des Erdmagnetismus erlauben:

/ χ max - χ min ■.* , y max - y min

Bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel wird der Wert Li zwar 10 mal ermittelt,und der Mittelwert zur Entscheidung verwendet, ob ein anormaler Zustand vorliegt, es ist jedoch selbstverständlich, daß das System durch äußere Faktoren weniger betroffen wird, wenn die Entscheidung, ob ein anormaler Zustand vorliegt, mit dem 20- Mittelwert aus einer höheren Zahl (beispielsw. 50 oder

100) von Daten getroffen wird. Es ist ferner offensichtlich, das Mittel zur Anzeige von anormalen Zuständen wie H upen ect. als weitere Anzeigemöglichkeiten verwendet werden können.
25

In. Fig.10 ist ein Teil der elektrischen Schaltung eines dritten Ausführungsbeispiels der Erfindung gezeigt. Die anderen Teile sind in gleicher Weise wie bei dem in Fig.l gezeigten Ausführungsbeispiel aufgebaut. Nimmt man an,

^ow daß die horizontale Komponente H des Erdmagnetismus mit einem Winkel θ an den ausgangswindungen IB anliegt _f und die horizontale Komponente h der Verzerrung des Erdmagnetismus mit einem Winkel ψ ,so sind die Ausgangssignale χ und y gegeben durch:

C,

Y *

X- AC, (H^ θ *

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Hierbei sind Kl und K2 die Verstärkungsfaktoren der Verzerrung des Erdmagnetfeldsensors 1, und K3 und K4 die Verzerrungen durch die Nullpunktverschiebung des Erdmagnetfeldsensors 1. In dem Fall, daß das Fahrzeug, d.h. θ um 360° gedreht wird, beschreibt der Vektorort der Ausgangssignale χ und y (Punkte 15a und 15b) des Erdmagnetfeldsensors 1 eine Ellipse, deren Mittelpunkt aus dem Ursprung um K.h sin cf +K₃ in Richtung der X-Achse und um Kphcos ψ + K₄ in Richtung in y-Achse bei der Exzentrizität Kp/K- verschoben ist (siehe Fig.9).

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel führt das Rechenteil 2 wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 die zwei in den Fig. HA und HB gezeigten Berechnungsarten unter Verwendung eines bekannten Mikrocomputersystems im Berechnungsteil 2 aus. Als erstes wird bei dem in Fig. HA gezeigten Berechnungsvorgang die Verzerrungsgröße entsprechend dem EinschaltVorgang des Startschalters 3 für die Erfassung der Verzerrungsgröße erfaßt.

Hierdurch wird ein Betätigungssignal D für die Erfassung der Verzerrungsgröße erzeugt, so daß eine nicht gezeigte Anzeigeeinheit (wie eine Leuchtdiode) anzeigt, daß die Verzerrungsgröße erfaßt wird; die ursprünglichen Ausgangs- ^ signale xo und yo des Erdmagnetfeldsensors 1 werden gelesen und gespeichert. Dann werden diß Ausgangssignale χ und y des Erdmagnetfeldsensors 1 kontinuierlich gelesen, um den Maximalwert xmax, ymax und den Minimalwert xmin und ymin (die maximalen Verzerrungen entsprechend der

Verzerrungscharakteristik) zu suchen. Die so gelesenen Werte χ und y werden mit den gespeicherten Ausgangswerten xo und yo verglichen; wenn sie übereinstimmen, werden die vier Verzerrungsgrößen, nachdem die Übereinstimmung fortgefallen ist, einschließlich der Ursprungsverschiebungen xOFFSET = xmax + xmin ^ _y0FFSET = ^ί

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und der Korrekturgrößen der Verstärkungsfaktoren xgain ^K und ygain = -————-r- der Maximal-

xtnax - xmin ^Je> yraax - ymin werte xmax, ymax und der Minimalwerte xmin, ymin bestimmt und gespeichert; hierbei ist K eine Konstante. Das Betätigungssignal D für die Erfassung der Verzerrungsgröße wird ausgesetzt, und die Anzeige der Anzeigeeinheit gelöscht, so daß das Ende des Erfassungsvorgangs der Verzerrungsgröße angezeigt wird. Anders ausgedrückt werden, wenn der Startschalter 3 für die Erfassung der Verzerrungsgröße ^Q eingeschaltet wird, um hierdurch den Erfassungsvorgang für die Größe der Verzerrung zu beginnen, und das Fahrzeug sich dreht, die Verzerrungsgrößen xOFFSET, yOFFSET, xgain und ygain zur Korrektur der aus dem Ursprung verschobenen" Ellipse (siehe Fig.11) in einen Kreis, dessen Mittelpunkt im Ursprung liegt (siehe Fig.13) erhalten; bei einer Umdrehung des Fahrzeugs um 360° wird der Erfassungsvorgang für die Verzerrungsgröße automatisch vollendet.

Der in Fig. 12B gezeigte BerechnungsVorgang läuft derart

ab, daß, wenn der Erfassungsvorgang gemäß 12A für die Verzerrungsgröße nicht durchgeführt wird, die Ausgangssignale χ und y des Sensors 1 gelesen werden, und, die Ellipse in einen Kreis, dessen Mittelpunkt im Ursprung liegt, (siehe Fig.13) mittels der Ausgangssignale x.und y sowie

der Verzerrungsgröße zu überführen, die Berechnungen x¹ = (x - xOFFSET), xgain und y¹ = (y-yOFFSET) ygain ausgeführt, gefolgt von der weiteren Berechnung θ = tan" (x¹/ y¹) um so ein Richtungssignal θ entsprechend der Fahrtrichtung des Fahrzeugs zu erzeugen.

Das Richtungsanzeigesystem einschließlich des Berechnungsteils 2 wird durch das Anschalten einer Spannungsversorgung mittels eines für dieses System exklusiven Spannungsschalters betätigt (alternativ kann die Spannungsversor-35

gung durch den Zündschlüssel des Fahrzeugs eingeschaltet

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werden). Die Verzerrungsgröße wird nicht flüchtig unabhängig davon gespeichert, ob der Spannungsschalter ein- oder ausgeschaltet ist.

Von der Verzerrungsgröße kann die Korrekturgröße des Verstärkungsfaktors durch Berechnung der Verstärkung = (ymax - ymin)/(xmax - xmin) so bestimmt werden, daß die Berechnung x¹ = (x-xOFFSET)'gain und y¹ = (y-yOFFSET) gain ausgeführt werden kann.
· '

Ferner kann der Startschalter 3 für die Erfassung der Verzerrungsgröße, der als Zeitgenerator verwendet wird, mit gleicher Wirkung durch eine Sprach-Erkennungseinrichtung ersetzt werden, die Worte erkennt, die den Beginn der Erfassung der Verzerrungsgröße anzeigen.

Beschrieben wird ein Richtungserfassungssystem, das einen Erdmagnetfeldsensor zur Erfassung zweier aufeinander senkrechter Komponenten der Richtung des Erdmagnetismus und eine Rechenschaltung zur Berechnung der Richtung zur Erzeugung eines Richtungssignals aus den elektrischen Signalen, die mit den beiden senkrechten Komponenten des Erdmagnetfeldsensors verknüpft sind, aufweist. Die Rechenschaltung erfaßt die Maximalwerte der Verzerrung gemäß der Verzerrungscharakteristik der elektrischen Signale, die mit den beiden senkrechten Komponenten des Erdmagnetfeldsensors bei einer Drehung der sich bewegenden Körper verknüpft sind. Die Berechnunsgrößen werden berechnet und die maximalen Verzerrungswerte gespeichert und zur

Korrektur der elektrischen Signale des Erdmagnetfeldsensors verwendet.

Claims

Τ!-. — τ-,,r- — C-.... . *,_Λ _ If...... Patentanwälte unu *■

IEDTKE — DUHLING - IVlNNE Vertreter beim EPA If*

f\. m± Λ* Dipl.-Ing. H.Tiedtke M

IaRUPE - rELLMANN " VaRAMS " Dipl.-Chem. G. Bühling

Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Ing. P. Grupe·

2 0 8 k 8 1 _ Dipl.-Ing. B. Pellmann

Dipl.-Ing. K Grams

Bavariaring 4, Postfach 202403 8000 München 2

■ Tel.: Ö89-539653 Telex. 5-24 845 tipat cable: Germaniapatent München

9. März 1982

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case A6103-02 SOKEN

Patentansprüche

ζ 1 Λ System mit einem Erdmagnetfeldsensor, der an einem sich bewegenden Körper zur Erfassung zweier aufeinander senkrechter Komponenten der Richtung des Erdmagnetismus angebracht ist, und einer Berechnungseinrichtung zur Berechnung der Richtung der elektrischen Signale, die mit · den beiden aufeinander senkrechten Komponenten des Erdmagnetfeldsensors verknüpft sind, dadurch gekennzeichnet, daß das System einen Zeitsignalgenerator aufweist, der ein Zeitsignal zur Betätigung einer Berechnungs/Speicher-Funktion der Verzerrungsgröße durch einen äußeren Vorgang erzeugt, und daß die Berechnungseinrichtung eine Detektoreinrichtung, die die maximalen Verzerrungswerte entsprechend der Verzerrungscharakteristik der elektrischen Signale erfaßt, die mit den beiden senkrechten Komponenten des Erdmagnetfeldsensors bei Drehung des sich bewegenden Körpers verknüpft sind, eine Einrichtung, die die Arbeit der Detektoreinrichtung durch die Entscheidung, ob der sich bewegende Körper eine Umdrehung gemacht hat, ansprechend auf die mit den beiden senkrechten Komponenten verknüpften Signale beendet, und die die Verzerrungsgrößen aus den erfaßten maximalen Verzerrungsgrößen berechnet und speichert, eine Einrichtung, die die elektrischen Signale des Erdmagnetfeldsensors entsprechend den Verzer-

E/22

Deutsche Bank (München) Kto. S1/61070 Dresdner Bank (München) Kto. 3939 844 Posischeck (München! KtO: 670-43-804

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rungsgrößen korrigiert, und eine Einrichtung aufweist, die einen anormalen Zustand des Erdmagnetismus ansprechend auf die Signale, die mit den beiden senkrechten Komponenten der Richtungserfassungsschaltung verknüpft sind, auf der Grundlage eines Korrektursignals der Korrektureinrichtung erfaßt und die Bedienungsperson von diesem Zustand informiert.

■ 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoreinrichtung eine Einrichtung aufweist, die einen ersten maximalen Ausgangswert und einen ersten minimalen Ausgangswert des Signals, das mit einer der Komponenten des Erdmagnetfeldsensors verknüpft ist, und einem zweiten maximalen Ausgangswert und einem zweiten minimalen Ausgangswert des Signals, das mit dier anderen Komponente des Erdmagnetfeldsensors verknüpft ist, erfaßt, wenn der Erfassungsschalter für die Verzerrungsgröße eingeschaltet ist.

3. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Berechnungs/Speicher-Einrichtung eine Einrichtung aufweist, die einen ersten Nullstellwert dadurch berechnet, daß die Summe des ersten maximalen Ausgangswerts und des ersten minimalen Ausgangswerts durch eine erste vorgegebene Konstante dividiert wird und einen zweiten Nullstellwert dadurch, daß die Summe des zweiten maximalen Ausgangswerts und des zweiten minimalen Ausgang'swerts durch die erste vorgegebene Konstante dividiert wird, . sowie eine Einrichtung zur Berechnung einer ersten Verstärkung durch Dividieren' einer zweiten vorgegebenen Kon-

stante durch die Differenz des ersten maximalen Ausgangswerts und des ersten minimalen Ausgangswerts und einet" zweiten Verstärkung durch Dividieren der zweiten vorgegebenen Konstante durch Differenz des zweiten maximalen Ausgangswerts und des zweiten minimalen Ausgangswerts, und

eine Einrichtung zur Speicherung des ersten und des zweiten Nullstellwerts und der ersten und der zweiten Verstärkung (Verstärkungsfaktor).

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4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung ein erstes Korrekturelement, das den ersten Nullstellwert von dem ersten Ausgangswert der Richtungserfassungsschaltung subtrahiert, wenn der Erfassungsschalter der Verzerrungsgröße ausgeschaltet ist, das Resultat der Subtraktion mit dem ersten Verstärkungsfaktor multipliziert, um ein erstes Korrekturausgangssignal zu erzeugen, und ein zweites Korrekturelement aufweist, das den zweiten Null stellwert von dem zweiten Ausgangswert des Erdmagnetfeldsensors subtrahiert, das Resultat der Subtraktion mit dem zweiten Verstärkungsfaktor multipliziert, um ein zweites Korrekturausgangssignal zu erzeugen.

5. System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung für anormale Zustände .ein erstes Entscheidungselement aufweist, das den ersten Korrekturausgangswert mit einem ersten vorgegebenen Prozentwert multipliziert, um einen maximalen Entscheidungspegel zu erzeugen, und ein zweites Entscheidungselement, das den zweiten Korrekturausgangswert mit einem zweiten vorgegebenen Prozentsatz multipliziert, um einen minimalen Entscheidungspegel zu erzeugen.

6. System nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung für anormale Zustände eine Einrichtung aufweist _t die ein Alarmsignal für anormale Zustände erzeugt, wenn entschieden wird, daß der erste Ausgangswert und der zweite Ausgängswert der Richtungserfassungsschaltung aus dem Bereich des maximalen Entscheidungspegels und aus dem Bereich des minimalen Entscheidungspegels verschoben sind, wenn die Geschwindigkeit des sich bewegenden Körpers größer als ein bestimmter

Wert ist.
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