DE4423390A1

DE4423390A1 - Circuit arrangement

Info

Publication number: DE4423390A1
Application number: DE19944423390
Authority: DE
Inventors: Joerg Huber; Volker Mueller-Marwitz
Original assignee: Roth Technik GmbH
Current assignee: Roth Technik GmbH
Priority date: 1994-07-04
Filing date: 1994-07-04
Publication date: 1996-01-11
Also published as: WO1996001420A1

Abstract

The invention concerns a circuit for controlling the application of the measured value to the input of a measured value receiver which receives the output signal from a sensor element on a substrate, this substrate being provided with the actual sensor element used for determining the respective proportions of particular gases in a gas mixture and with an electrical heating element. The electrical power for the electrical heating element is pulse-width modulated or pulse-timed. The proposed circuit is characterized by the fact that a switch is provided between the output of the sensor element and the input of the measured value receiver and is connected through only when no electrical power is being applied to the electrical heating element.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Anlage des Meßwerts an den Eingang eines Meßwertaufnehmers für das Ausgangssignal eines auf einem das eigentliche Sensorelement zur Bestimmung des Anteils von bestimmten Gasen eines Gasgemischs sowie eine elektrische Heizung aufweisenden Substrats, wobei die elektrische Leistung für die elektrische Heizung von einer Steuerung pulsweitenmoduliert oder getaktet ist gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.The invention relates to a circuit arrangement for control the installation of the measured value at the input of a sensor for the output signal one on one the actual one Sensor element for determining the proportion of certain gases a gas mixture and an electric heater Substrate, the electrical power for the electrical Heating pulse width modulated or clocked by a controller is according to the preamble of the main claim.

Bei Gassonden, welche zum Einsatz in Kraftfahrzeugen vorgesehen sind, sind entweder stets beheizt oder in Abhängigkeit von der auf dem Substrat gemessenen Temperatur mit einer von einer Steuerung dosiert abgegebenen elektrischen Leistung. Diese Art der Leistungssteuerung bei Gassonden hat sich bewährt.For gas probes, which are used in motor vehicles are either always heated or in Dependence on the temperature measured on the substrate with an electrical dispensed by a control Power. This type of power control has with gas probes proven itself.

Von Nachteil ist jedoch, daß der Meßwert in Form des Sensorsignals, insbesondere wegen der Leitfähigkeit des Substrates des Chips durch das angelegte elektrische Potential gestört wird, so daß eine Auswertung des Meßwerts in Form des Sensorsignals nicht oder nicht richtig erfolgen kann. Andererseits sollen die durch das Pulsweiten modulationsverfahren erzielbaren Vorteile nicht verlorengehen, da hier gegenüber linear betriebenen Heizungen (Gleichstrom) ein Energievorteil gegeben ist.The disadvantage, however, is that the measured value in the form of Sensor signal, especially because of the conductivity of the Substrate of the chip by the applied electrical potential is disturbed, so that an evaluation of the measured value in the form of Sensor signal can not be done or not properly. On the other hand, the pulse widths benefits not achievable with modulation methods are not lost, compared to linearly operated heaters (direct current) there is an energy advantage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches so auszubilden, daß Störungen des Meßwerts durch die Pulsweitenmodulation der elektrischen Heizung ausgeschaltet werden, ohne daß vom Prinzip der Pulsweitenmodulation für die elektrische Heizung abgegangen werden muß.The invention has for its object a generic Circuit arrangement according to the preamble of the main claim to train so that disturbances of the measured value by the Pulse width modulation of the electrical heating switched off be without the principle of pulse width modulation for the electrical heating must be removed.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches erfindungsgemäß durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst.This task is done with a generic Circuit arrangement according to the preamble of the main claim solved according to the invention by its characteristic features.

Nach Lehre der Erfindung werden also nur in jenen Zeitintervallen, in denen keine elektrische Leistung an die elektrische Heizung abgegeben wird, der Meßwert in Form des Sensorsignals erfaßt und weitergegeben. In Zeiten angeschalteter elektrischer Heizung wird das Sensorsignal nicht weiterverarbeitet.According to the teaching of the invention, only in those Time intervals in which no electrical power is supplied to the electric heating is given, the measured value in the form of Sensor signal detected and passed on. In times the electrical signal is switched on, the sensor signal not further processed.

Infolgedessen werden keine Störungen durch steile Flanken, Über- und Einkoppelungen auch nicht durch das angelegte elektrische Potential durch das Substrat selbst bei hohen Temperaturen auf das Sensorsignal übertragen, so daß ein absolut von Störungen nicht beeinflußter Meßwert weiterverarbeitet werden kann.As a result, no steep flank interference, Couplings and couplings not by the created electrical potential through the substrate even at high Transfer temperatures to the sensor signal, so that a measured value absolutely unaffected by interference can be processed further.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Appropriate refinements and developments of the invention are marked in the subclaims.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt: An embodiment of the invention is described below Reference to the drawing explained in more detail. In this shows:

Fig. 1 eine schematische Schaltungsanordnung; und Fig. 1 is a schematic circuitry; and

Fig. 2 ein Signaldiagramm, aufgetragen über der Zeit. Fig. 2 is a signal diagram, plotted against time.

Die insgesamt mit 5 bezeichnete Steuerung ist mit einer mit 6 bezeichneten elektrischen Leitung an die insgesamt mit 7 bezeichnete elektrische Heizung auf dem Substrat 8 mit dem Sensorelement 9 zur Bestimmung des Anteils von bestimmten Gasen in einem Gasgemisch verbunden.The control, designated overall by 5 , is connected to an electrical line labeled 6 to the electric heater designated overall by 7 on the substrate 8 with the sensor element 9 for determining the proportion of certain gases in a gas mixture.

Die Ausgangssignale des Sensorelementes 9 werden über eine Leitung 10, deren anderer Anschluß geerdet ist, über einen gesteuerten Schalter 12 an den Meßwertaufnehmer 13 angeschaltet.The output signals of the sensor element 9 are connected via a line 10 , the other connection of which is grounded, to the sensor 13 via a controlled switch 12 .

Der Schalter 12 ist hierbei in Abhängigkeit von der nichtanliegenden elektrischen Leistung für die elektrische Heizung 7 auf dem Substrat 8, deren anderes Ende mittels einer Leitung 14 geerdet ist, auf der Leitung 6 gesteuert. Hierzu dient ein Inverter oder ein NAND-Glied 15, dessen Eingang an der Leitung 6 liegt und dessen Ausgang den Schalter 12 im Sinne des Schließens betätigt. Dies bedeutet, daß bei eingeschalteter Heizung der Schalter 12 offen und bei ausgeschalteter Heizung geschlossen ist, wodurch im letzteren Fall der Meßwert in Form des Sensorsignals auf der Leitung 10 über den Schalter 12 zu dem Meßwertaufnehmer 13 gelangen kann.The switch 12 is in this case controlled on the line 6 as a function of the non-applied electrical power for the electrical heater 7 on the substrate 8 , the other end of which is grounded by means of a line 14 . For this purpose, an inverter or a NAND element 15 is used , the input of which is on line 6 and the output of which actuates switch 12 in the sense of closing. This means that when the heater is switched on, the switch 12 is open and when the heater is switched off, which means that in the latter case the measured value in the form of the sensor signal on line 10 can reach the measured value sensor 13 via the switch 12 .

Fig. 2 zeigt in zeitlicher Abhängigkeit die verschiedenen Signale. Zu oberst ist ein Grundtakt mit dem Tastverhältnis 1 : 1 eingezeichnet. Darunter sind drei verschiedene Fälle A, B und C gezeigt. In allen drei Beispielen ist oben die Reglerstellgröße, zu unterst die Meßwerterfassung, also die Stellung des Schalters 12, und dazwischen die Beaufschlagung der Leitung 6 mit elektrischer Leistung für die Heizung 7 auf dem Substrat 8 gekennzeichnet. Die hier nicht interessierende Reglerstellgröße ist nicht näher dargestelltes Eingangssignal für die Steuerung 5. Fig. 2 shows a function of time the various signals. At the top is a basic clock with the duty cycle 1: 1. Three different cases A, B and C are shown below. In all three examples, the controller manipulated variable, the bottom of which is the measured value acquisition, that is to say the position of the switch 12 , and in between the exposure of the line 6 to the electrical power for the heater 7 on the substrate 8 . The controller manipulated variable that is not of interest here is the input signal for the controller 5, which is not shown in detail.

Beim Beispiel A ist ersichtlich, daß während der nichtanliegenden Heizleistung eine Meßwerterfassung dadurch erfolgt, daß der über das NAND-Glied 15 abgefragte Wert der Leitung 6 zur Steuerung des Schalters 12 verwendet wird. Im Beispiel B ist während der gesamten Zeit nichtanliegender Heizleistung der Zeitraum vollständig für die Meßwerterfassung vorhanden. Beim Beispiel C wird eine regelmäßige Heizleistung angelegt, wobei in etwa dieselbe Zeit für die Meßwerterfassung bleibt.In example A, it can be seen that during the non-applied heating power, a measured value is acquired by using the value of the line 6 queried via the NAND element 15 to control the switch 12 . In example B, the period for the measured value acquisition is completely available during the entire period of heating power not present. In example C, a regular heating output is applied, with approximately the same time remaining for the measured value acquisition.

Claims

1. A circuit arrangement for controlling the conditioning of the measured value to the input of a transducer (13) for the output of a substrate (8 having to determine the proportion of certain gases in a gas mixture and an electric heater (7) on a the actual sensor element (9) ), the electrical power for the electrical heater ( 7 ) being pulse-width modulated or clocked by a controller ( 5 ), characterized in that a switch ( 12 ) is arranged between the output of the sensor element ( 9 ) and the input of the sensor ( 13 ) is, which is only switched through when the electrical power for the electrical heater ( 7 ) is not present.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the switch ( 12 ) is controlled by the output of a NAND gate ( 15 ), the input of which at the output of the control ( 5 ) for the electrical heating or the connecting line ( 6 ) lies.

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the switch ( 12 ) is designed as an electrical switch.