DE4411428A1

DE4411428A1 - Vorrichtung zur Messung zweier physikalischer Parameter

Info

Publication number: DE4411428A1
Application number: DE19944411428
Authority: DE
Inventors: Joachim Froeschl
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1994-03-31
Filing date: 1994-03-31
Publication date: 1995-10-05

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.

Bei einer derartigen, aus der DE-37 10 268 A1 bekannten Vorrichtung dienen die beiden Meßwiderstände dazu, zwei Temperaturwerte zu bestimmen. Sie sind auf einen Diffe renzverstärker geschaltet, mit dem die Differenz der Wi derstandswerte und damit ein Maß für die Differenz der beiden gemessenen Temperaturen bestimmt wird. Eine abso lute Temperaturmessung der beiden Temperaturen für sich ist dabei nicht möglich. Die bekannte Vorrichtung ist da mit nur anwendbar, wenn es darum geht, eine Temperatur differenz bzw. allgemein den Differenzwert der beiden physikalischen Parameter zu bestimmen. Daraus aber ergibt sich eine weitere Einschränkung der Anwendbarkeit. Es ist mit der bekannten Vorrichtung nicht möglich, zwei unter schiedliche physikalische Parameter zu bestimmen, da der gelieferte Differenzwert dann keinen Sinn besitzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich tung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der es möglich ist, die beiden physikalischen Parameter unabhän gig voneinander und auch dann getrennt für sich zu be stimmen, wenn sie von unterschiedlicher Qualität sind.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die kennzeichnen den Merkmale des Patentanspruchs 1.

Der Referenzwiderstand wird abwechselnd zu den beiden Meßwiderständen parallel geschaltet. Diese Parallelschal tung liegt mit dem anderen Meßwiderstand jeweils in Reihe. Die am Verbindungspunkt anliegende Spannung be sitzt zwei unterschiedliche Werte, aus der sich unter An wendung der elektrischen Knotenregel die beiden Meßwider stände ihrem Werte nach für sich bestimmen lassen. Damit ist die Anwendbarkeit nicht auf zwei gleiche physikali sche Parameter wie beispielsweise Temperatur beschränkt, sondern gilt ganz allgemein für zwei qualitativ auch un terschiedliche physikalische Parameter, wie Temperatur, Druck, elektrische oder magnetische Feldstärke usw.

Im Gegensatz zu einer Schaltung, bei der jeder Meßwider stand für sich mit einem Referenzwiderstand in Reihe ge schaltet ist und die am Verbindungspunkt von Meß- und Re ferenzwiderstand anliegende Spannung bestimmt wird (vgl. DE 31 27 727 A1), ergibt sich durch die erfindungsgemäße Vorrichtung eine deutliche Verringerung des Schaltungs aufwands, da auf eine Multiplexschaltung für die beiden Reihenschaltungen verzichtet werden kann. Zudem lassen sich systematische Fehler vermeiden, die ihre Ursache in unterschiedlichen Werten der dann erforderlichen zwei Re ferenzwiderstände und ihrer in der Regel unterschiedli chen Drift haben.

Der Zusammenhang zwischen dem Wert der beiden Meßwider stände und dem des Referenzwiderstands ist linear. Bildet man den Quotienten aus den Werten der beiden Meßwider stände, so ist dieser unabhängig vom Wert des Referenzwi derstands. Damit lassen sich Fehler, die ihre Ursache im Referenzwiderstand haben, vollständig vermeiden.

Aufgrund des einfachen und übersichtlichen Schaltungsauf baus und der nur insgesamt drei zu berücksichtigenden Wi derstandswerte lassen sich auch Schalt- und Kontaktfehler sowohl hinsichtlich ihrer Qualität als auch ihrer Quanti tät ohne weiteres erkennen. Ist beispielsweise der Wert der Ausgangsspannung abwechselnd gleich dem der beiden Pole der Referenzspannungsquelle, so ist die Verbindung′ zwischen den beiden Meßwiderständen einerseits und dem Referenzwiderstand andererseits unterbrochen. Es wird nur noch die am Referenzwiderstand anliegende Spannung be stimmt. Ebenso lassen sich Kurzschlüsse an beliebigen Stellen und bei unterschiedlicher Qualität (nach Masse bzw. zur Betriebsspannung, sofern diese unterschiedlich von der Referenzspannung ist) erkennen. Nur wenn die ent sprechend der Zuschaltung des Referenzwiderstands am Ver bindungspunkt anliegende Spannung abwechselnd die durch die beiden Meßwiderstände vorgegebenen Spannungswerte be sitzt, ist auch eine Aussage über den ordnungsgemäßen Zu stand der Schaltvorrichtung gegeben.

Es war bezüglich des Referenzwiderstands nur insofern die Rede, als seine ordnungsgemäße Beschaltung vorausgesetzt wurde. Sein Wert kann innerhalb weiter Grenzen schwanken. Für die Funktion der Vorrichtung ist jedoch ein Wert vor teilhaft, der in etwa dem eines der beiden Meßwiderstände entspricht. Dabei ist es zusätzlich von Vorteil, wenn auch die Meßwiderstände selbst hinsichtlich ihres Wider standswertes und ihrer gesamten Schwankungsbreite in etwa bei denselben absoluten Werten liegen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfin dung dargestellt.

Die einzige Figur zeigt den grundsätzlichen schaltungs technischen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Da bei sind zwei Meßwiderstände R₁ und R₂ in Reihe an die beiden Pole einer Referenzspannungsquelle 1 geschaltet. Der Verbindungspunkt 2 der beiden Meßwiderstände ist über eine Signalleitung 3 an eine Auswerteelektronik 4 ange schlossen, die einen Analog/Digital-Wandler 5 enthält. Zusätzlich ist in die Verbindung zwischen der Signallei tung 3 und dem Wandler 5 ein Referenzwiderstand 6 ge schaltet, der abwechselnd an die beiden Pole der Refe renzspannungsquelle 1 anschaltbar ist. Dies ist symbo lisch durch einen Wechselschalter 7 dargestellt, dessen Schaltkontakte mit den beiden Polen der Referenzspan nungsquelle 1 verbunden sind und der über einen Wechsler 7′ abwechselnd diese Pole mit dem Referenzwiderstand 6 verbindet. Neben der angedeuteten getakteten Beschaltung des Referenzwiderstands ist es auch möglich, den Übergang zwischen den beiden extremen Potentialwerten kontinuier lich, beispielsweise in Form einer Sinusfunktion vorzu nehmen.

Bei ordnungsgemäßer Funktion der Schaltanordnung ist die abwechselnd am Wandler 5 anstehende Spannung abhängig vom Wert der beiden Meßwiderstände und vom Wert des Refe renzwiderstands. Da letzterer bekannt ist, ergeben sich bei der dargestellten getakteten Beschaltung zwei Span nungswerte U_h und U_l bei Anschaltung der beiden Pole der Referenzspannungsquelle 1 an den Referenzwiderstand 6, aus denen sich mit Hilfe der Gleichung I und II die Werte der beiden Meßwiderstände R₁ und R₂ ergeben.

Es gilt

V_cc = Spannungswert der Referenzspannungsquelle und
U_H(U_L) = Spannung am Eingang des Wandlers 5 für die ein gezeichnete bzw. strichlierte Lage des Wechslers 7′.

Da für beide Gleichungen I und II sämtliche Werte bekannt bzw. bestimmbar sind, ergibt sich damit der Wert der bei den Meßwiderstände für sich und damit der Wert der beiden physikalischen Parameter.

Unter Anwendung der Knotenregel lassen sich für unter schiedliche Fehlerarten die dann geltenden Spannungswerte am Eingang des Wandlers 5 bestimmen und damit für nahezu sämtliche möglichen Fehler aus den mit dem Wandler 5 be stimmten Spannungswerten Art und Ort des Fehlers ermit teln. Damit ergibt sich bei einfachem Schaltungsaufbau ein hohes Maß an Diagnosetiefe.

Claims

1. Vorrichtung zur Messung zweier physikalischer Parame ter mittels zwei jeweils von einem Parameter wertemä ßig abhängiger Meßwiderstände, die an eine Referenz spannungsquelle angeschlossen und in Reihe geschaltet sind und die eine Ausgangsspannung liefern, dadurch gekennzeichnet, daß am Verbindungspunkt 2 der beiden Widerstände (R₁, R₂) ein Referenzwiderstand (6) ange schlossen ist, der abwechselnd an die beiden Pole der Referenzspannungsquelle (1) anschaltbar ist und daß die am Verbindungspunkt (2) anliegende Spannung als Ausgangsspannung auswertbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzwiderstand (6) einen Widerstandswert besitzt, der etwa gleich dem der Meßwiderstände ist.