DE69312885T2 - Analog/Digital Wandler - Google Patents

Analog/Digital Wandler

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DE69312885T2
DE69312885T2 DE69312885T DE69312885T DE69312885T2 DE 69312885 T2 DE69312885 T2 DE 69312885T2 DE 69312885 T DE69312885 T DE 69312885T DE 69312885 T DE69312885 T DE 69312885T DE 69312885 T2 DE69312885 T2 DE 69312885T2
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Description

  • Diese Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Erzeugen einer digitalen Darstellung eines schwankenden Analogsignals.
  • Üblicherweise werden Sensoren zum Messen der Winkelrotationsrate von Rädem oder Zahnrädern verwendet. Derartige Sensoren erzeugen ein im wesentlichen sinusförmiges, analoges Signal mit einer Frequenz, die proportional zur Winkelrate ist. Repräsentativ für diese Sensoren ist der gut eingeführte Sensor mit variablem magnetischen Widerstand, welcher die Flußänderungsrate mißt, während Anhängsel, wie Zähne auf dem Rad oder dem Zahnrad an dem Sensor vorbeitreten. Idealerweise ist die Flußänderungsrate über der Zeit sinusförmig und um eine feste Referenzspannung herum zentriert. Anwendungen derartiger Sensoren sind auf dem Automobilgebiet weit verbreitet, auf welchem Sensoren verwendet werden, um die Rotationsrate der Kurbelwelle oder der Nockenwelle des Fahrzeugmotors zu messen, oder verwendet werden können, um die Rotationsrate der Fahrzeugräder zu messen. Da derartige Fahrzeuge typischerweise digitale Steuerungseinrichtungen anwenden, muß jegliche interessierende Radgeschwindigkeitsinformation für die Steuerungseinrichtung in eine digitale Form umgewandelt werden.
  • Die typische digitale Steuerungseinrichtung wird ein Binärsignal mit einer im wesentlichen rechteckigen Wellenform innerhalb eines gewissen vorbestimmten Spannungsbereiches, wie null bis fünf Volt benötigen. Natürlich sollte die Frequenz des digitalen Signals proportional zur Frequenz des analogen Signals sein, aus welchem es erzeugt wurde. Des weiteren ist es erwünscht, die Auflösung des Signals zu maximieren, welche geliefert wird, indem man sich einem 1:1-Verhältnis zwischen den analogen und digitalen Signalfrequenzen annähert.
  • Es sind Wandler kommerziell erhältlich, welche das analoge Signal mit festen Spannungsschwellen vergleichen und das digitale Äquivalent zwischen seinen Binärpegeln schalten, wenn das analoge Signal die Schwellen überschreitet. Derartige Systeme können ein digitales Äquivalent des analogen Signals im idealen Fall verläßlich erzeugen, wie wenn das analoge Signal um eine feste Referenzspannung herum zentriert ist, aber wenn das Signal driftet, beispielsweise wenn die Wechselstromkomponenten des Signals nicht um einen festen Spannungspegel, wie null Volt, herum zentriert sind, kann das System eine oder mehrere Oszillationen des Signals auslassen. Die Referenz des analogen Signals kann derart stark schwanken, daß sie das gesamte Signal aus dem festen Schwellenspannungsbereich heraus nimmt, so daß der Schaltkreis kein Überschreiten der Schwellen sieht und folglich nicht das digitale Äquivalent schaltet.
  • Wie beschrieben, ist der Ausgang eines idealen Sensors mit variablem magnetischen Widerstand sinusförmig und um eine feste Referenzspannung herum zentriert. Jedoch können in der Praxis Sensoren wesentlich von dem sinusförmigen Modell abwelchen und um eine Referenz herum zentriert sein, welche wesentlich und unvorhersagbar schwankt. Die Schwankungen der Referenzspannung können so groß sein, daß die Sensorausgangsoszillationen eine feste Referenz, auf der herkömmliche Digitalwandler beruhen, nicht überschreiten können. Deshalb werden analoge Oszillationsinformationen verlorengehen, und das von dem Wandler erzeugte Digitalsignal wird weniger genau sein. Schwankungen der Referenzspannung können von einem Rad oder Zahnrad, welches nicht um sein Zentrum rotiert, oder von Zähnen herrühren, deren Größe schwankt. Es kann sein, daß derartige Fehler nicht leicht zu diagnostizieren und nicht leicht oder billig zu reparieren sind.
  • Die US-A-4575677 offenbart ein Verfahren, welches jegliche Signale nicht beachtet, die eine Spitzenamplitude von weniger als 80 % des Signals mit der höchsten Amplitude aufweisen. Die JP-A-56115024 offenbart ein Verfahren, welches ein Grenzsignal gemäß dem Mittel von minimalen und maximalen Spannungen erzeugt.
  • Die vorliegende Erfindung strebt danach, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Erzeugen einer digitalen Darstellung eines analogen Signals zu schaffen.
  • Ein Verfahren und eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung sind durch die in den Ansprüchen 1 bzw. 4 beschriebenen Merkmale gekennzeichnet.
  • Es ist in manchen Ausführungsformen möglich, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umwandeln des analogen Ausgangs eines Rad- oder Zahnradgeschwindigkeitssensors in einen digitalen Wert zu schaffen, der von einer digitalen Steuerungseinrichtung verwendbar ist, und welches gegenüber unvorhersagbaren Schwankungen der Referenzspannung des analogen Signals unempfindlich ist.
  • Es ist ebenso möglich, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Umwandeln einer analogen Wellenform in eine digitale Darstellung mit digitalen Schaltpunkten zu schaffen, die nicht daraus bestimmt werden, daß ein analoges Signal feste Spannungsschwellen überschreitet, sondern daraus, daß ein analoges variable Schwellen überschreitet. Die variablen Schwellen können aus dem analogen Signal selbst im allgemeinen als die wahrgenommene maximale oder minimale spitze des analogen Signals weniger einer vorbestimmten Offset-Spannung bestimmt werden.
  • Es kann ein Unempfindlichkeitszonenschaltkreis vorgesehen sein, um ein Sensorsignal aus einer Signalaufbereitungsschaltung zu empfangen, welche eine Spannungsbereichsbegrenzungsschaltung, eine Schaltung, um den Effekt von Gleichtaktrauschen zu verringern oder eine Diagnoseschaltung umfassen kann. Der Unempfindlichkeitszonenschaltkreis kann Signalspitzen und -täler detektieren und seinen Ausgang konstant halten, gerade nachdem die Spitze oder das Tal vorbeitritt. Der Ausgang wird vorzugsweise gehalten, während das analoge Signal durch eine Unempfindlichkeitszone tritt, nach welcher der Ausgang freigegeben wird, um sich umgekehrt proportional zum analogen Signal zu ändern, bis ein Tal detektiert wird, nach welchem der Ausgang wieder gehalten wird.
  • Der Ausgang des Unempfindlichkeitszonenschaltkreises kann in einen Hystereseschaltkreis zum Vergleichen des aufbereiteten analogen Signals mit der Summe eines Wertes, der proportional zum Ausgang des Unempfindlichkeitszonenschaltkreises ist, und einer vorbestimmten Spannung, und zum Schalten seines Ausganges zwischen hohen und niedrigen digitalen Pegeln eingespeist werden, wenn die zwei verglichenen Signale sich kreuzen. Der Ausgang der Hysterese ist ein Signal mit einer im wesentlichen rechteckigen Wellenform, das eine Frequenz aufweist, die proportional zur Rotationsrate des Rades ist. Eine derartige Schaltung ist gegenüber der Stabilität der Referenz des analogen Signals unempfindlich, da die Referenz beim Erzeugen des digitalen Äquivalents einfach ignoriert wird. Es wird vielmehr Aufmerksamkeit auf ein Änderungsausmaß der Spannungsgröße von den Spitzen und Tälern des Signals fokussiert. Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unten lediglich beispielhaft mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in welchen
  • Figur 1 ein allgemeines Schaubild der Hardware einer Ausführungsform dieser Erfindung ist, in welcher die analogen Ausgänge von jedem der vier Radgeschwindigkeitssensoren unter Verwendung der Aufbereitungsschaltung einer bevorzugten Ausführungsform in eine digitale Form gewandelt werden;
  • Figuren 2a und 2b allgemeine Schaltkreisschaubilder des Aufbereitungsschaltkreises von Figur 1 sind, der verwendet wird, um ein analoges Signal aufzubereiten und eine digitale Darstellung davon zu erzeugen; und
  • Figur 3 ein Schaubild ist, das verschiedene Signale darstellt, die von bestimmten Stufen des Schaltkreises der Figuren 2a und 2b erzeugt werden.
  • Mit Bezug auf Figur 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 mit vier Rädem 12a - 12d umrissen, wobei jedes Rad einen jeweiligen herkömmlichen Radgeschwindigkeitssensor 14a - 14d, wie einen Sensor mit variablem magnetischen Widerstand, aufweist, welcher die Flußänderungsrate mißt, während Anhängsel, wie Zähne auf jedem Rad, an dem Sensor vorbeitreten. Der Ausgang von jedem der Sensoren 14a - 14d ist proportional zur Flußänderungsrate, die von diesem Sensor gemessen wird, ist im wesentlichen sinusförmig für ein sich bewegendes Rad, und wird zu einem jeweiligen Wandler 16a - 16d übertragen, welcher im allgemeinen das sinusförmige Signal aufbereitet und ein digitales Äquivalent an ein jeweiliges Eingangsfangtor IC1 - IC4 eines herkömmlichen Eingangs-/Ausgangsabschnitts 18 einer Fahrzeugsteuerungseinrichtung 22 ausgibt.
  • Die Frequenz von jedem der vier digitalen Signale, die von dem Eingangs-/Ausgangsabschnitt empfangen werden, ist proportional zur Geschwindigkeit von jedem der jeweiligen vier Räder. Auf herkömmliche Weise können die vier Eingangsfangtore die steigenden oder fallenden Flanken der empfangenen digitalen Signale zählen und den Zählwert in einem Steuerungseinrichtungsspeicher (nicht gezeigt) für einen Zugriff durch die zentrale Verarbeitungseinheit 20 zur Umwandlung in ein Maß der Geschwindigkeit der vier Räder speichern. Die somit gelieferte Radgeschwindigkeitsinformation kann für irgendeine einer Vielfalt von in der Fahrzeugsteuerungstechnik bekännten Anwendungen verwendet werden.
  • Während Figur 1 eine Signalumwandlung von Radgeschwindigkeitsinformation von allen vier Rädem des Fahrzeuges darstellt, ist anzumerken, daß die Erfinder nicht beabsichtigen, daß die Signalaufbereitung und -umwandlung dieser Ausführungsform auf derartige Anwendungen begrenzt ist. Vielmehr kann diese Ausführungsform auf irgendeinen Untersatz von den vier Rädem in einer Radgeschwindigkeitswahrnehmungsanwendung angewendet werden, oder kann auf andere analoge Ausgänge von Sensoren an dem Fahrzeug, wie Kurbelwellen- oder Nockenwellenrotationssensoren angewendet werden. Im allgemeinen kann die Signalaufbereitung und -umwandlung dieser Ausführungsform angewendet werden, um eine digitale Darstellung von irgendeinem analogen, periodischen Signal an einem Fahrzeug zu erzeugen.
  • Die Figuren 2a und 2b stellen die Schaltung von einem der Wandler 16a - 16d (Figur 1), seine Verbindung mit einem Sensor mit variablem magnetischen Widerstand 14 aus der Gruppe 14a - 14d (Figur 1) und seine Verbindung mit der Steuerungseinrichtung 20 dar. Genauer wird in Figur 2a ein herkömmlicher Sensor mit variablem magnetischen Widerstand 14 vorgespannt, indem seine Hoch-Pegel-Seite bis zur Versorgungsspannung Vcc durch Widerstand R2 hochgezogen wird, und seine Niedrig-Pegel-Seite auf Massespannung (Masse) durch Widerstand R4 heruntergezogen wird. Hochfrequenzrauschen wird sowohl an den ersten als auch an den zweiten Anschlüssen von Sensor 14 über Kondensatoren C1 beziehungsweise C2 auf Masse geschlossen, was mit bekannter Rauschfilterungspraxis übereinstimmt.
  • Der erste Anschluß von Sensor 14 ist durch Widerstand R1 mit dem nicht invertierenden Eingang von Operationsverstärker 46 verbunden. Der zweite Anschluß ist mit den nicht invertierenden Eingang von Operationsverstärker 48 durch Widerstand R3 verbunden. Das Paar Widerstände R1 und R3 zusammen mit der parallel geschalteten Kombination von Widerstand R5 und Kondensator C3 liefert ein Tiefpaßfilter, durch welches das Sensorsignal tritt. Dieses Filter wird herkömmlich mit Sensoren mit variablem magnetischen Widerstand verwendet, welche die bekannte Charakteristik einer Ausgangsgröße aufweisen, die proportional zur Frequenz des wahrgenommenen Rades ist. Das Tiefpaßfilter arbeitet nicht nur, um den Durchtritt von Hochfrequenzsignalen (Rauschen) in nachfolgende Stufen des Schaltkreises der Figuren 2a und 2b zu blockieren, wie Signale über 2000 Hz, sondern verringert auch die Sensoramplitude mit der Frequenz, um die radgeschwindigkeitsbezogenen Änderungen der Sensorausgangsamplitude zu mäßigen. Beispielsweise kann das Filter Signale über 500 Hz um ein Ausmaß dämpfen, das proportional zur Signalfrequenz ist.
  • Die Sensorvorspannung sorgt dafür, daß, wenn die Hoch-Pegeloder Niedrig-Pegel-Seite des Sensors 14 sich in einem Leerlaufzustand befindet, die Niedrig-Pegel-Seite auf Masse abfallen und dort bleiben wird, solange dieser Zustand fortdauert. Um diesen Leerlauf zustand zu detektieren, sind in der gezeigten Konfiguration Schaltkreiselemente 60 - 66 vorgesehen.
  • Genauer ist der invertierende Eingang von Komparator 64 mit der Niedrig-Pegel-Seite von Sensor 14 durch Widerstand R3 verbunden, und der nicht invertierende Eingang von Komparator 64 ist mit einer festen Referenzspannung, 1,7 Volt in dieser Ausführungsform, verbunden. Der Ausgang von Komparator 64 ist als ein Eingang mit einem herkömmlichen Zwei-Eingang-UND- Gatter 66 verbunden. Der andere Eingang in das UND-Gatter 66 ist mit dem Ausgang von UND-Gatter 58 verbunden. Das UND- Gatter 58 liefert eine Diagnoseanzeige, welche auf einen Niedrig-Pegel eingestellt wird, wenn einer von zwei Sensorkurzschlußzuständen detektiert wird, wie es noch beschrieben wird.
  • Entsprechend, wenn der invertierende Eingang auf unter 1,7 Volt abfällt, geht der Ausgang des Komparators auf einen Hoch-Pegel und, wenn der Ausgang von UND-Gatter 58 auf einem Hoch-Pegel eingestellt, wird der Ausgang des UND-Gatter 66 auf einen Hoch-Pegel gesetzt, was den Zähler 62 freigibt, welcher in dieser Ausführungsform ein Teile-durch-31-Zähler ist. Das UND-Gatter 66 bereitet daher nicht nur das Signal auf, damit es von dem Zähler 62 gelesen wird, sondern verhindert über Leitung 106, daß der Zähler freigegeben wird, wenn ein Sensorkurzschluß detektiert worden ist, da der Schaltkreis sonst fälschlicherweise einen Kurzschlußzustand als einen Sensorleerlaufzustand diagnostizieren könnte.
  • Wenn der Ausgang von UND-Gatter 66 auf einem Niedrig-Pegel ist, ist der Voreinstellungseingang in den Zähler aktiv, was den Zähler wirksam gesperrt hält. Sobald er von einem Hoch- Pegel-Ausgang von UND-Gatter 66 freigegeben ist, bewegt sich der Zähler durch seine Zähizustände mit seiner Taktfrequenz, die durch den Ausgang von Oszillator 60 eingestellt wird. Nach 31 Taktzyklen wird der Zähler 62 überlaufen, wodurch die Ausgangsleitung 104 auf einen Niedrig-Pegel (aktiv) eingestellt wird. Der Niedrig-Pegel-Ausgang zeigt einen offenen Sensorzustand an und kann in ein NICHT-UND-Gatter 86 und Fehlerdekodierer 94 eingegeben werden, die noch beschrieben werden.
  • -Die Oszillatorfrequenz wird durch Auswählen von geeigneten Werten für R21 und C5 eingestellt, um sicherzustellen, daß Sensortransienten, welche unter 1,7 Volt abfallen, nicht als Offener-Sensor-Fehler diagnostiziert werden. Die Spannung, die über einen herkömmlichen Sensor mit variablem magnetischen Widerstand induziert wird, ist proportional zur Flußänderung. Der Fluß ändert sich schneller, wenn der Zahn auf dem mit Zähnen versehenen Rad schneller an dem Sensor vorbeitritt. Entsprechend wird die Spitze-zu-Spitze-Spannungsgröße, die über den Sensor 14 induziert wird, bei höheren Radgeschwindigkeiten zunehmen, wodurch das Potential für das Signal vergrößert wird, unter die 1,7 Volt-Schwelle abzufallen, die benötigt wird, um den Zähler 62 zu starten. Die Werte von R21 und C5 sollten für eine gegebene Anwendung eingestellt werden, um das Diagnostizieren der Niedrig-Pegel-Spannungsspitzen oder Abnahmen in der Referenz der Wellenform im allgemeinen als Leerläufe zu vermeiden.
  • Die Spannung auf Leitung 2 und auf Leitung 4 sollte begrenzt oder geklemmt werden, bevor sie in die Verstärker eingegeben wird, die in dem Schaltkreis der Figuren 2a und 2b (die noch beschrieben werden) verwendet werden, um die Verstärker vor Überspannung zu schützen und sicherzustellen, daß die Verstärker sich auf vorhersagbare Weise verhalten. In dieser Ausführungsform sind die Leitungen 2 und 4 auf eine Minimumspannung von näherungsweise einem Volt und ein Maximum von näherungsweise vier Volt begrenzt. Die Ein-Volt-Grenze wird vorgesehen, indem die Basis der Transistoren Q1 und Q2 auf geringfügig mehr als ein Volt über den Spannungsteiler eingestellt wird, der R7, D1, D2 und R6 umfaßt, worin der Widerstand von R7 und R6 unter Verwendung von in der Technik allgemein bekannter Schaltkreisentwurfspraxis geeignet eingestellt wird.
  • Entsprechend, wenn die Spannung auf Leitung 2 weniger als ungefähr ein Volt beträgt, schaltet Q1 ein und begrenzt die Spannung auf Leitung 2 auf die Basisspannung von Q1 (weniger dem kleinen Spannungsabfall über dem Basis-Emitter-Übergang). Wenn die Spannung auf Leitung 4 unter näherungsweise ein Volt abfällt, schaltet Q2 dementsprechend ein, wodurch die Spannung auf Leitung 4 auf geringfügig weniger als die Basisspannung, näherungsweise ein Volt, begrenzt wird.
  • Die Vier-Volt-Grenze wird auf eine analoge Weise vorgesehen, indem die Basis von Q3 und Q4 auf geringfügig weniger als vier Volt über den Teiler eingestellt wird, der R11, D3, D4 und R10 umfaßt, welche geeignet ausgewählt werden können, um sicherzustellen, daß der Abfall über R10 knapp über vier Volt liegt. Wenn Leitung 2 auf näherungsweise vier Volt zunimmt, wird Q3 einschalten und die Emitterspannung auf eine Spannung begrenzen, die geringfügig größer als die Basisspannung von knapp unter vier Volt ist. Wenn Leitung 4 ebenso auf näherungsweise vier Volt zunimmt, wird Q4 einschalten und die Spannung auf Leitung 4 auf im wesentlichen vier Volt begrenzen.
  • Die geklemmten Spannungen auf Leitung 2 und 4 werden in einen herkömmlichen Drei-Verstärker-Instrumentierungsverstärkerschaltkreis eingegeben. Wie es in der Technik von Instrumentierungsverstärkern bekannt ist, liefert die erste Stufe des Verstärkers, die einen Operationsverstärker 46 und einen Operationsverstärker 48 umfaßt, einen differentiellen Ausgang mit einer hohen differentiellen Verstärkung, die durch den Wert von R12 und R13 eingestellt wird, welche jeweils im wesentlichen den gleichen Widerstand aufweisen, welche in die nächste Stufe des Verstärkers, einen herkömmlichen Differentialverstärker 50 eingespeist wird, welcher die Differenz der Signale bei seinen Eingangsanschlüssen mit einer Verstärkung von Eins verstärkt.
  • Der Ausgang des Verstärkers wird in ein R-C-Filter eingespeist, das einen Widerstand R20 und einen Kondensator C4 umfaßt. Ein normal offener Schalter S1 ist zwischen R20 und C4 geschaltet. Eine R-C-Filterung erster Ordnung des Ausgangs des Instrumentierungsverstärkers wird vorgesehen, wie es allgemein in der Technik verstanden wird, wenn S1 geschlossen wird. Wenn jedoch S1 offen ist, hält der Kondensator C4 die Ausgangsspannung des Verstärkers, weil es keinen Weg gibt, durch welchen sich der Kondensator C4 entladen kann. S1 wird durch einen Sperrschaitkreis für Gleichtaktrauschen gesteuert, der ein UND-Gatter 58 und Komparatoren 54 und 56 umfaßt, welche einen Fensterkomparator bilden, der noch beschrieben wird.
  • Der Sperrschaltkreis für Gleichtaktrauschen "sperrt" den Ausgang des Instrumentierungsverstärkers, wenn Gleichtaktrauschen hervorruft, daß das Differentialsignal bei der ersten Stufe des Instrumentierungsverstärkers den Eingangsgleichtaktbereich überschreitet. Ein derartiges Gleichtaktrauschen kann bei Sensoren mit variablem magnetischen Widerstand auftreten und kann ein Irreführen der Ausgänge des Instrumentierungsverstärkers hervorrufen. Beispielsweise kann der Verstärkerausgang auf eine Spannungsgrenze, wie die Vref des herkömmlichen Instrumentierungsverstärkers gesteuert werden, wenn beide Verstärkereingänge zu einer gemeinsamen Hoch- Pegel- oder Niedrig-Pegel-Spannungsgrenze geschoben werden. Diese Ausführungsform richtet sich an diese Belange, indem derartige potentiell irreführende Verstärkerausgänge gesperrt werden.
  • Genauer wird das Spannungssignal zwischen R12 und R13, welches die Vorspannung des differentiellen Signals der ersten Stufe des Instrumentierungsverstärkers ist, in den invertierenden Eingang von Komparator 54 und in den nicht invertierenden Eingang von Komparator 56 eingegeben. In dieser Ausführungsform werden die Eingänge einen Abstecher aus dem Gleichtaktbereich heraus anzeigen, wenn die Vorspannung des differentiellen Signals größer als näherungsweise 3,3 Volt oder kleiner als näherungsweise 1,7 Volt ist.
  • Ein Eingang 107 des nicht invertierenden Anschlusses von Operationsverstärker 54 wird daher auf 3,3 Volt eingestellt, derart, daß der Ausgang von Operationsverstärker 54 auf einem Niedrig-Pegel sein wird, wenn die Vorspannung 3,3 Volt überschreitet, wodurch der Ausgang von UND-Gatter 58 auf einen Niedrig-Pegel gezwungen, der herkömmliche Schalter S1 geöffnet und der Verstärkerausgang gesperrt wird, indem nicht zugelassen wird, daß sich der Kondensator C4 entlädt oder auflädt. Ebenso wird der invertierende Eingang 108 von Komparator 56 auf näherungsweise 1,7 Volt eingestellt, wodurch der Ausgang des Komparators 56 auf einem Niedrig-Pegel sein wird, wenn die Vorspannung unter 1,7 Volt abfällt, wodurch der Ausgang des UND-Gatters 58 auf einenniedrig-Pegel gesteuert, der Schalter S1 geöffnet und der Verstärkerausgang verriegelt wird, wie beschrieben. Darüber hinaus, daß er zum Schalter S1 übertragen wird, wird der Ausgang von UND-Gatter 58 als ein Eingang an UND-Gatter 66 über Leitung 106 geliefert.
  • Wenn die Vorspannung anzeigt, daß die Eingänge innerhalb ihres Gleichtakteingangsbereiches liegen, werden die Ausgänge von Komparatoren 54 und 56 auf einem Hoch-Pegel sein, wobei sie über jeweilige Pull-Up-Widerstände R14 und R15 gezogen werden. Daher wird der Ausgang von UND-Gatter 58 auf einen Hoch-Pegel gesteuert, wodurch Schalter S1 geschlossen wird und dadurch zugelassen wird, daß der Ausgang des Verstärkers mit der differentiellen Eingangsspannung schwankt.
  • Der Ausgang des Instrumentierungsverstärkers, ob er durch Schalter S1 gesperrt ist oder nicht, wird als nächstes durch einen herkömmlichen Spannungsfolger 52 (Figur 28), der als ein Impedanzpuffer wirkt, zu einem Unempfindlichkeitszonenschaltkreis geleitet, der aus drei Verstärkern 70, 72 und 74, zwei Widerständen R22 und R23, zwei Dioden D5 und D6 und einem Kondensator C6 besteht. Im allgemeinen kompensiert der Unempfindlichkeitszonenschaltkreis Drift der Referenzspannung, um welche die verstärkte Sensorspannung schwingt. Wie diskutiert, kann die Signalreferenz wesentlich schwanken. Herkömmlich Systeme, welche versuchen, digitale Darstellungen des Signals abzuleiten, vergleichen das Signal mit festen Schwellen, um zu bestimmen, ob es als in einem Hoch-Pegeloder Niedrig-Pegel-Digitalzustand befindlich modelliert werden kann. Wenn die Referenz von einer modellierten Differenz driftet, verlieren diese traditionellen Systeme entscheidende Information über die Natur des sinusförmigen Sensorsignals.
  • Der Unempfindlichkeitszonenschaltkreis legt Spannungspegel fest, auf welchen Ausgangsschaltschwellenspannungen beruhen. Diese Pegel sind nicht fest, sondern basieren auf dem Sensorausgangssignal selbst. Während beispielsweise das Sensorsignal über eine obere Schweilenspannung zunimmt, nimmt die Ausgangsspannung des Unempfindlichkeitszonenschaltkreises proportional ab. Die obere Schwellenspannung ist die Differenz zwischen einer festen Spannung und einem Wert, der proportional zur Ausgangsspannung ist. Wenn das Sensorsignal zunimmt, nimmt die Ausgangsspannung entsprechend ab, wodurch die obere Schwellenspannung vergrößert wird. Wenn das im wesentlichen sinusförmige Sensorsignal seine Spitze erreicht und abzunehmen beginnt, wird die Spitze durch die proportional große obere Schwellenspannung detektiert, wie es noch beschrieben wird, und der Ausgang wird konstant gehalten, bis das Sensorsignal unter eine untere Schwellenspannung abnimmt.
  • Die untere Schwellenspannung ist die Differenz zwischen einer festen Spannung und einem Wert, der proportional zur Ausgangsspannung des Unempfindiichkeitszonenschaltkreises ist. Während das Sensorsignal unter die untere Schwellenspannung abnimmt, nimmt die Ausgangsspannung proportional zu, wodurch die untere Schweilenspannung abnimmt. Wenn das Sensorsignal sein Tal erreicht und zuzunehmen beginnt, wird das Tal durch die proportional kleine untere Schwellenspannung detektiert, wie es noch beschrieben wird, und der Ausgang wird konstant gehalten, bis das Sensorsignal noch einmal über die obere Schwellenspannung zunimmt, wie beschrieben.
  • Genauer in Figur 2b, tritt der Ausgang von Puffer 52 durch Widerstand R22 zu Leitung 6 und wird in einen invertierenden Eingang eines herkömmlichen Operationstranskonduktanzverstärkers 70 und in einen invertierenden Eingang eines herkömmlichen Operationstranskonduktanzverstärkers 72 eingegeben. Die Ausgänge des Operationstranskonduktanzverstärkers 70 und des Operationstranskonduktanzverstärkers 72 werden mit einer gemeinsamen Seite von Kondensator C6 verbunden, dessen entgegengesetzte Seite auf Masse geschlossen ist. Der Operationstranskonduktanzverstärker 70 kann als ein "Senken"-Operationstranskonduktanzverstärker beschrieben werden, während Diode D5, die in Reihe mit seinem Ausgang geschaltet ist, dem Operationstranskonduktanzverstärker 70 nur erlaubt, Strom aus Kondensator C6 abzuleiten, ansonsten wird sie in Sperrichtung betrieben. Ebenso kann der Operationstranskonduktanzverstärker 72 als ein "Quellen"-Operationstranskonduktanzverstärker beschrieben werden, während Diode D6, die in Reihe mit dem Ausgang des Operationstranskonduktanzverstärkers geschaltet ist, dem Operationstranskonduktanzverstärker 72 nur erlaubt, Strom in den Kondensator C6 zu speisen, ansonsten wird sie in Sperrichtung betrieben.
  • Der Ausgang des Senken-Operationstranskonduktanzverstärkers 70 "senkt" Strom aus dem Kondensator C6 mit einer Rate, die proportional zur Potentialdifferenz an seinen Eingangsanschlußstiften ist. Die Diode D5 verhindert, daß sein Ausgang Strom aus dem Kondensator C6 speist. Daher kann, wie es allgemein in der Schaitkreisentwurfstechnik verstanden wird, der Senken-Operationstranskonduktanzverstärker 70 nur den Eingangszustand kompensieren, in welchem das Potential bei seinem invertierenden Eingang (Knoten 6) über das Potential bei seinem nicht invertierenden Eingang zunimmt, welches bei DB+ fixiert ist, was noch beschrieben wird.
  • Der Ausgang des Quellen-Operationstranskonduktanzverstärkers 72 wird andererseits Strom in den Kondensator C6 speisen, wenn die Spannung an seinem invertierenden Eingang (Knoten 6) unter die Spannung an seinem nicht invertierenden Eingang abnimmt, welche bei DB- fixiert ist, was noch beschrieben wird. Die Spannung Vcap über dem Kondensator C6 wird durch einen Spannungsfolgerpuffer 74 geleitet, welcher ein externes Aufladen des Kondensators C6 verhindert. Der Ausgang von Puffer 74 wird in Knoten 6 über Widerstand R23 zurück gespeist. Entsprechend kann unter Verwendung bekannter Schaltkreisanalyseprinzipien mit einem Verhältnis R22/R23 von 5/4 die Spannung Vx auf Leitung 6 ausgedrückt werden als
  • Vx = 4Vs/9 + 5Vcap/9, (1)
  • wobei Vs das verstärkte Sensorausgangssignal von dem Ausgang von Puffer 52 ist. Entsprechend wird, wie beschrieben, der Senken-Operationstranskonduktanzverstärker 70 Strom aus dem Kondensator C6 ableiten, wenn
  • 4Vs/9 + 5Vcap/9 > DB+ (2)
  • und der Quellen-Operationstranskonduktanzverstärker 72 wird Strom in den Kondensator C6 speisen, wenn
  • 4Vs/9 + 5Vcap/9 < DB-. (3)
  • Die Rate, mit welcher Strom aus dem Kondensator C6 abgeleitet beziehungsweise in ihn eingespeist wird, ist proportional zur Potentiaidifferenz zwischen den Eingängen der Operationstranskonduktanzverstärker gemäß der folgenden Gleichung
  • i = gm(e2 - e1), (4)
  • wobei i der Senken- oder Quelienstrom ist, gm die Transkonduktanzverstärkung ist, die auf in der Technik bekannte Weise eingestellt wird, um ein stabiles, vorhersagbares Aufladen eines Kondensators zu liefern, e2 das Potential am nicht invertierenden Eingang in den Operationstranskonduktanzverstärker ist, und e1 das Potential am invertierenden Eingang ist. Die Referenzspannungen der Operationstranskonduktanzverstärker DB+ und DB- können auf 2,6 Volt beziehungsweise 2,4 Volt eingestellt werden.
  • Funktionell wird, wenn Vs, das Signal von dem Ausgang von Puffer 52, ausreichend zunimmt, wie nahe seiner Spitze, so daß 4Vs/9 + 5Vcap/9 größer als DB+ durch Gleichung (2) ist, wird der Senken-Operationstranskonduktanzverstärker 70 Strom aus dem Kondensator C6 mit einer Rate ableiten, die proportional zum Änderungspotential zwischen den Eingängen des Operationstranskonduktanzverstärkers 70 ist, gemäß Gleichung (4). Das Ableiten von Strom wird Vcap proportional verringern, was Vx verringern oder zumindest die Zunahme von Vx reduzieren wird, die beschriebene Spannung an den invertierenden Eingängen des Operationstranskonduktanzverstärkers, durch Gleichung (1). Wenn Vs ihre Spitze erreicht, und deren Größe abzunehmen beginnt, werden beide Komponenten von Vx in Gleichung (1) gleichzeitig abnehmen, was veranlaßt, daß die Größe von Vx schnell unter DB+ abfällt, bei welchem Zeitpunkt der Operationstranskonduktanzverstärker 70 aufhören wird, Strom aus Kondensator C6 abzuleiten.
  • Da DB- wesentlich kleiner als DB+ ist, wird Vcap konstant bleiben, während Vx zwischen DB+ und DB-, der Spannungs-"Unempfindlichkeitszone" liegt. Entsprechend ist die einzige Komponente von Vx, die sich ändert, während Vx in der Unempfindlichkeitszone liegt, Vs, deren Größe abnimmt. Wenn Vs auf die Ausdehnung zunimmt, die notwendig ist, um Vx unter DBgemäß den Gleichungen (1) und (3) zu verringern, wird der Quellen-Operationstranskonduktanzverstärker 72 beginnen, Strom in Kondensator C6 zu speisen, wodurch Vcap proportional vergrößert wird, welche durch Rückkoppelungswiderstand R23 zu Vx addiert wird, was die Abnahme Vx mäßigt, die durch das abnehmende Vs hervorgerufen wird. Wenn sich Vs durch ihr Tal bewegt und deren Größe zuzunehmen beginnt, werden beide Komponenten von Vx in Gleichung (1) gleichzeitig zunehmen, wodurch Vx schnell auf eine Größe über DB- vergrößert wird, so daß, kurz nachdem das Tal von Vs erreicht ist, Vcap nicht länger Quellenstrom von dem Operationstranskonduktanzverstärker 72 empfangen wird. Vx wird dann in der beschriebenen Spannungsunempfindlichkeitszone liegen, in welcher Vcap konstant gehalten wird, bis Vx wieder bis zu einem Wert über DB+ schwingen wird, wie beschrieben.
  • Das resultierende Signal Vcap, welches zur nächsten Phase des Schaltkreises von Figur 2b durch Puffer 74 geleitet wird, bewegt sich allmählich zwischen hohen und niedrigen Haitespannungen, die auf den Spitzen und Tälern des Sensorsignals Vs beruhen, und nicht auf irgendeiner festen Schwelle beruhen. Die Spitzen und Täler müssen nicht um eine feste Referenzspannung herum zentriert sein, sondern können wesentlich über und unter modellierten Grenzen schwingen und trotzdem durch den Unempfindlichkeitszonenschaltkreis detektiert werden. Beispielsweise wird eine wesentliche Spitzenzunahme von Vs durch ein proportional verringertes Vcap geeignet kompensiert, so daß kurz nach der Spitze Vx noch DB+ überschreiten wird, wodurch der Senken-Operationstranskonduktanzverstärker 70 deaktiviert wird. Ebenso wird eine wesentliche Abnahme in dem Tal von Vs durch ein proportional vergrößertes Vcap geeignet kompensiert, so daß kurz nach dem Tal Vx noch DBüberschreiten wird, wodurch der Senken-Operationstranskonduktanzverstärker 72 deaktiviert wird.
  • Wie diskutiert, wird Vcap durch Puffer 74 zur nächsten Phase des Schaltkreises von Figur 2b geleitet, die die Hysteresestufe genannt wird, die in dieser Ausführungsform aus Widerständen R24 und R26, Verstärker 80, Komparator 76, Inverter 78 und zwei analogen Schaltern 82 und 84 besteht. Vs, das verstärkte Sensorausgangssignal vom Ausgang von Puffer 52, wird ebenso in die Hysteresestufe eingegeben. Im allgemeinen vergleicht die Hysteresestufe Vs mit der Differenz zwischen einer konstanten Spannung und dem Ausgang des Unempfindlichkeitszonenschaitkreises und erzeugt dadurch ein quadratisches Signal, das von der digitalen Steuerungseinrichtung 20 erkannt werden kann, mit einer Frequenz, die die Rotationsgeschwindigkeit des mit Zähnen versehenen Rades, wie eines der mit Zähnen versehenen Räder 16a - 16d von Figur 1, darstellt.
  • Das Ausgangssignal von Komparator 76 von dem Hystereseschaitkreis wird zu einem Digitalprozessortor geleitet, das in der Lage ist, das Signal zu interpretieren. Beispielsweise muß mit dem Radgeschwindigkeitssensor dieser Ausführungsform ein derartiges Tor in der Lage sein, die Frequenz des Signals zu bestimmen, welche die Winkelrate des Rades darstellt. In dieser Ausführungsform ist dann das Tor ein Eingangsfangtor, welches allgemein in der Technik als ein Tor bekannt ist, das konfiguriert sein kann, um Signalflanken oder Pegel zu detektieren und bestimmte Bedienungsfunktionen beim Empfang derartiger Pegel oder Flanken zu liefern. Beispielsweise kann die Steuerungseinrichtung 20 über Software konfiguriert werden, um eine Unterbrechung zu erzeugen, wenn eine geeignete steigende oder fallende Flanke an dem Eingangsfangtor detektiert wird oder wenn ein hoher Spannungspegel detektiert wird. Bei der Unterbrechung kann eine Bedienungsroutine die Zeit der Unterbrechung speichern und die Unterbrechung für das nächste ähnlich Ereignis zurücksetzen. Eine andere Routine kann dann Unterbrechungszeiten verarbeiten, um die Frequenz des Rechteckwellensignals und somit die Radwinkelrate zu bestimmen. Die Verwendung der Radwinkelrateninformation ist in der Motorsteuerungstechnik bekannt. Sie kann beispielsweise zu einem Geschwindigkeitsmesser oder Tachometerzähler übertragen werden, oder kann in einer herkömmlichen Antiblockierbremsensteuerung, Spurfolgesteuerung oder Fahrzeuggeschwindigkeitssteuerung verwendet werden.
  • Zu Figur 2b zurückgekehrt, abgesehen davon, daß er zur Steuerungseinrichtung 20 übertragen wird, wird der Ausgang von Komparator 76 in einen herkömmlichen digitalen Inverter 78 eingespeist, welcher das Signal invertiert und das invertierte Signal zum Steuereingang eines analogen Schalters 84 leitet. Das Komparatorausgangssignal wird direkt (in nicht invertierter Form) in den Steuereingang eines analogen Schalters 82 eingespeist. Die Arbeitsweise der analogen Schalter 82 und 84 ist im Schaltkreisentwurf bekannt: Wenn der Steuereingang einen Hoch-Pegel aufweist, wird der Schalter schließen und der Eingang wird zum Ausgang geleitet; sonst wird der Schalter offen sein. Entsprechend in Figur 2b, wenn der Ausgang von Komparator 76 auf einem Hoch-Pegel ist (größer als näherungsweise 3 Volt), wird der Schalter 82 schließen, und der Schalter 84 wird offen sein (während sein Eingang von dem digitalen Inverter 78 auf einem Niedrig-Pegel ist) und die Spannung HYST+ wird in den nicht invertierenden Anschluß von Verstärker 80 eingegeben. Alternativ wird, wenn der Komparatorausgang auf einem Niedrig-Pegel ist, der Schalter 82 offen sein, und der Schalter 84 wird geschlossen sein, und die Spannung HYST- wird in den nicht invertierenden Anschluß von Verstärker 80 eingegeben. HYST+ und HYST- werden eingestellt, um für einen Hysteresespannungsbereich zu sorgen, der innerhalb des Spannungsbereiches der Unempfindiichkeitszone zentriert ist, der durch DB+ und DB- definiert ist, worin die Größe des Hysteresebereiches grob 85 % der Größe des Bereiches der Unempfindlichkeitszone beträgt. Wie für einen Fachmann festzustellen ist, wird, wenn der Hysteresebereich den Bereich der Unempfindlichkeitszone überschreitet, der Ausgang von Komparator nicht schalten. Entsprechend wird, um Offsets in der Schaltung zu berücksichtigen, die nicht modelliert werden können, der Hysteresebereich einen Betrag kleiner als der Bereich der Unempfindlichkeitszone eingestellt. Beispielsweise werden in dieser Ausführungsform DB+ und DB- jeweils als 2,6 bzw. 2,4 Volt eingestellt. Entsprechend wird HYST+ auf näherungsweise 2,585 Volt eingestellt und HYST- wird auf näherungsweise 2,415 Volt eingestellt.
  • Zu dem Hystereseschaltkreis zurückgekehrt, der Ausgang Va von Verstärker 80 kann wie folgt ausgedrückt werden
  • Va = 9Vh/4 - 5Vcap/4, (5)
  • wobei Vh der Spannungseingang in den nicht invertierenden Anschluß von Verstärker 80 ist, und Vcap der Ausgang von Puffer 74 ist (die Spannung über Kondensator C6). Entsprechend wird, wie in Figur 3 dargestellt, der Ausgang von Komparator 76 von einem Niedrig-Pegel zu einem Hoch-Pegel schalten, wenn
  • 9(HYST-)/4 - 5Vcap/4 ) Vs. (6)
  • Wenn der Komparatorausgang auf einen Hoch-Pegel schaltet, wird HYST+ für HYST- in Gleichung (6) substituiert werden, wodurch Va von Gleichung (5), beispielsweise wie in Figur 3 gezeigt, bei Punkt A vergrößert wird, vorausgesetzt, daß das nächste Schalten des Komparatorausgangs eine wesentliche Zeitdauer nach dem nächsten Tal von Vs auftreten wird, wenn Vs über Va ansteigt, beispielsweise bei Punkt B in Figur 3. Bei Punkt B wird HYST- für HYST+ substituiert, was berücksichtigt, daß das nächste Schalten eine wesentliche Zeitdauer nach der nächsten Spitze von Vs auftritt&sub5; Die Substitution von Hysteresespannungen bei der Bestimmung des Schaltens ändert Va in einer Richtung, daß sie symmetrisch um Vs liegt, so daß eine im wesentlichen rechteckige Welle durch den Vergleich der zwei Signale erzeugt werden kann.
  • Wie in Figur 3 gezeigt, kann es sein, daß sich das Signal von Sensor 14 (Figur 2a) nicht um eine feste Referenz herum zentriert. Die Störung in dem Signal von Figur 3, die zu vergrößerten Spitzen C und D und zu dem vergrößerten Tal E führt, ist typisch für die, die durch einen kurzen Zahn auf dem Rad hervorgerufen wird, der in der Nähe von Sensor 14 rotiert. Es kann sein, daß der Bereich des Signals über eine derartige Signalperiode, wie von C zu E zu D in Figur 3, eine feste Schweilenspannung, wie die, die in den oben beschriebenen Systemen nach dem Stand der Technik geliefert wird, nicht überschreitet und somit nicht detektiert werden kann.
  • Jedoch folgt mit der beschriebenen Ausführungsform Va der schwankenden Größe der Spitzen und des Tals und, aufgrund der Unempfindlichkeitszonenschaltung, die einen Ausgang erzeugt, der die Spitze und das Tal des Signals betrifft, und aufgrund des Vorsehens einer Schwelle, auf Basis des Unempfindlichkeitszonenausganges, liefert das Überschreiten von Vs und Va eine verläßliche Anzeige für jene Spitzen und Täler.
  • In dieser Ausführungsform kann eine Fehlerdetektionsschaltung mit der Schaltung der Figuren 2a und 2b vorgesehen sein. Eine Information darüber, ob der Sensor mit variablem magnetischen Widerstand leerläuft, auf Masse geschlossen ist oder mit der Versorgung, wie die Fahrzeugbatterie (nicht gezeigt) verbunden ist, sind mit der beschriebenen Schaltung der Figuren 2a und 2b erhältlich. Wie detailliert ausgeführt, ist die Ausgangsleitung 104 des Teile-durch-31-Zähiers 62 auf einem Niedrig-Pegel, wenn ein leerlaufender Sensor detektiert worden ist. Weiter sind die Ausgänge 100 und 102 des Fensterkomparators jeweils auf einem Niedrig-Pegel, wenn eine Verbindung mit der Versorgung detektiert wird und wenn eine Verbindung mit Masse detektiert wird.
  • Die Leitungen 100 - 104 führen detailliert Fehlerdetektionsausgänge für die Radgeschwindigkeitswahrnehmungsschaltung von Figur 2a und 2b für ein einziges Fahrzeugrad aus. Jedoch können in dieser Ausführungsform drei gleiche Ausgänge für jedes der verbleibenden Räder erzeugt werden. Beispielsweise können zwölf Ausgänge, die eine spezifische Fehlerinformation für alle Räder eines Vierradfahrzeuges detailliert ausführen, erzeugt werden, indem die oben beschriebene Schaltung der Figuren 2a und 2b an jedem der Räder eines Vierradfahrzeuges vorgesehen wird.
  • Um diese Ausgänge zu verarbeiten, werden alle zwölf Ausgänge als Eingänge an ein herkömmliches NICHT-UND-Gatter 86 und an einen Fehlerdekodierblock 94 geliefert. Wenn zumindest einer dieser Ausgänge auf einem Niedrig-Pegel (aktiv) ist, wird der Ausgang des NICHT-UND-Gatters 86 auf einem Hoch-Pegel sein, wodurch FET 88 ausgeschaltet wird. Der Kondensator C7 wird sich dann durch Widerstand R28 entladen, wodurch der nicht invertierende Eingang von Komparator 90 unter den invertierenden Eingang gezogen wird, der auf 0,73*Vcc eingestellt ist, nach einer kurzen Verzögerung, wie 75 Mikrosekunden in dieser Ausführungsform, wodurch der Komparatorausgang auf allgemeine in der Schaltkreisentwurfstechnik bekannte Weise auf einen Niedrig-Pegel gesteuert wird.
  • Der Niedrig-Pegel-Ausgang von Komparator 90 wird in einen Fehlerdatenübertragungsblock 92 eingespeist, um eine Übertragung des Fehlers zur Steuerungseinrichtung 20 auszulösen. Die Verzögerung, die durch den R-C-Schaltkreis geliefert wird, der R28 und C7 umfaßt, wirkt als ein Filter, um zu verhindem, daß Spannungspannen kurzer Dauer, welche den Ausgang von Gatter 86 auf einen Hoch-Pegel gesteuert haben, sich weiter durch den Schaltkreis von Figur 2b bewegen. Der Ausgang von Komparator 90 wird ebenso als ein Eingang in einen Signalspeicher 110 eingespeist, welcher beispielsweise ein herkömmliches D-Typ-Flip-Flop sein kann. Ein Niedrig-Pegel-Eingang in den Signalspeicher 110 steuert dessen Ausgang auf einen Hoch-Pegel, wodurch der Transistor QS eingeschaltet und der Kollektor von QS auf einen Niedrig-Pegel gezogen wird. Der Kollektor von QS wird von einem Steuerungseinrichtungstor gelesen, beispielsweise wo das Tor von Software als eine Adresse in dem Speicher der Steuerungseinrichtung gelesen werden kann. Wenn der Kollektor auf einem Niedrig-Pegel ist, wird das Tor als eine logische "Null" erscheinen, was einen Fehler in dem Radgeschwindigkeitswahrnehmungsschaltkreis anzeigt, wie beschrieben. Sonst wird der Ausgang als eine logische "1" gelesen, was keinen derartigen Fehler anzeigt.
  • Zu dem UND-Gatter 86 zurückgekehrt, wenn die in das Gatter eingegebenen Fehleranzeigen alle auf einem Hoch-Pegel (inaktiv) sind, wird der Gatterausgang auf einem Niedrig- Pegel sein, FET 88 wird ein sein, wodurch der Ausgang von Komparator 90 auf einem Hoch-Pegel gehalten wird, was dem Fehierdatenübertragungsblock 92 anzeigt, daß keine Fehlerdaten zur Übertragung zur Steuerungseinrichtung 20 erhältlich sind, und QS wird ein Hoch-Pegel(inaktiv)-Signal an die Steuerungseinrichtung 20 ausgeben.
  • Der Fehlerdekodierblock 94 kann verwendet werden, um den Dateneingang zu ihm in eine Form umzuwandeln, die zur Steuerungseinrichtung 20 übertragen werden kann, wie als ein multiplextes Byte von Daten, die den Status seiner Eingänge darstellen. Dieses multiplexte Byte kann dann in den Fehlerdatenübertragungsblock 92 eingegeben werden. Wenn der Ausgang von Komparator 90 auf einem Niedrig-Pegel ist, wird die Steuerungseinrichtung 20 das Tor als einen Niedrig-Pegel lesen. Auf bekannte Weise, wie die, die für die serielle periphere Schnittstelle der Motorola-acht-Bit-Prozessorfamilie (beispielsweise die MC6BHC11-Steuerungseinrichtung) verwendet wird, kann dann die Steuerungseinrichtung ein Chipauswahlsignal an Block 92 senden, um den Start der Übertragung der Fehlerinformation vorzubereiten. Die Steuerungseinrichtung kann dann Taktpulse an Block 92 aussenden, welche Bit-um-Bit- Serienübertragung von Fehlerinformation zur Steuerungseinrichtung 20 auslösen werden.
  • Wenn die Übertragung abgeschlossen ist, wird die Chipauswahlleitung auf einen Niedrig-Pegel abfallen. Die Chipauswahlleitung wird ebenso in den herkömmlichen Rücksetzeingang von Signaispeicher 110 eingegeben, derart, daß die fallende Flanke des Chipauswahlsignals den Signalspeicher 110 zurücksetzen wird und ihm dadurch erlauben wird, das Tor zu löschen und auf irgendwelche zukünftige Fehlerinformation zu warten, die den Signalspeicher wieder einstellen känn. Die Steuerungseinrichtung kann nach dem Empfangen der Daten diese demultiplexen, um den Typ von wahrgenommenem Fehler und das Rad, bei welchem er wahrgenommen wurde, aufzulösen. Es kann dann eine Fehlerbehandlung vorgenommen werden, wie durch Aufzeichnen von Information über den Fehler in einem nicht flüchtigen Speicher (nicht gezeigt), so daß weitere Informationen von dem zugehörigen Sensor ignoriert werden können, bis es gewartet wird.

Claims (7)

1. Verfahren zum Erzeugen einer digitalen Darstellung eines analogen Signals, welches periodisch zwischen maximalen und minimalen Spannungen schwankt, mit den Schritten, daß eine maximale Spannung des analogen Signals wahrgenommen wird (70, D5, C6); eine minimale Spannung des analogen Signals wahrgenommen wird (72, D6, C6); ein erstes Grenzsignal erzeugt wird (C6, 74, R24, R26), welches zwischen oberen und unteren Grenzwerten schwankt, die jeweils in Relation zu den wahrgenommenen maximalen beziehungsweise minimalen Spannungen bestimmt werden, wobei ein derartiges Grenzsignal im wesentlichen bei dem oberen Grenzwert zwischen dem Wahrnehmen der maximalen Spannung und einem Punkt aufrechterhalten wird, bei welchem das analoge Signal danach um ein vorbestimmtes Ausmaß abfällt, und im wesentlichen bei dem unteren Grenzwert zwischen dem Wahrnehmen der minimalen Spannung und einem Punkt aufrechterhalten wird, bei welchem das analoge Signal danach um das vorbestimmte Ausmaß ansteigt; ein Referenzsignal als eine Funktion einer vorbestimmten Spannung und des erzeugten Grenzsignals berechnet wird (80); ein digitales Signal erzeugt wird (76), das einen hohen Ausgangspegel, wenn das analoge Signal kleiner als das Referenzsignal ist, und einen niedrigen Ausgangspegel aufweist, wenn das analoge Signal größer als das Referenzsignal ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die vorbestimmte Spannung eine erste vorbestimmte Spannung, wenn der digitale Ausgang auf einem Hoch-Pegel ist, und eine zweite vorbestimmte Spannung ist, wenn der digitale Ausgang auf einem Niedrig-Pegel ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, worin für eine analoge Spannung, die über erste und zweite Ausgangsanschlüsse eines Sensors (14) induziert wird, und welche periodisch zwischen minimalen und maximalen Spannungen schwankt, das Verfahren die Schritte umfaßt, daß die ersten und zweiten Spannungen bei jeweiligen ersten und zweiten Ausgangsanschlüssen des Sensors wahrgenommen werden; ein analoges Ausgangssignal als eine Differenz zwischen einer ersten verstärkten Spannung, welche eine vorbestimmte Funktion der ersten Spannung ist, und einer zweiten verstärkten Spannung erzeugt wird, welche eine vorbestimmte Funktion der zweiten wahrgenommenen Spannung ist (46 - 50); die ersten und zweiten wahrgenommenen Spannungen mit einer vorbestimmten öberen Spannungsgrenze und mit einer vorbestimmten unteren Spannungsgrenze verglichen werden (54, 56); eine Änderung der Größe des erzeugten analogen Ausgangssignals verhindert wird (107, 58, 51), wenn die wahrgenommene Spannung bei den ersten und zweiten Anschlüssen gleichzeitig die vorbestimmte obere Spannungsgrenze überschreitet, wodurch die maximale Spannung des analogen Ausgangssignals geliefert wird; und eine Änderung der Größe des erzeugten analogen Ausgangssignals verhindert wird (108, 58, S1), wenn die vorbestimmte untere Spannungsgrenze gleichzeitig die wahrgenommene Spannung bei den ersten und zweiten Anschlüssen überschreitet, wodurch die minimale Spannung des analogen Ausgangssignals geliefert wird.
4. Vorrichtung zum Erzeugen einer digitalen Darstellung einer analogen Spannung, welche periodisch zwischen minimalen und maximalen Spannungen schwankt, umfassend einen Sensor (14), der erste und zweite Ausgangsanschlüsse umfaßt, die jeweils erste und zweite Sensorausgangsspannungen liefern; einen Differenzverstärker (46 - 50) zum Erzeugen eines analogen Ausgangssignals als eine Differenz zwischen einer ersten verstärkten Spannung, welche eine vorbestimmte Funktion der ersten Sensorausgangsspannung ist, und einer zweiten verstärkten Spannung, welche eine vorbestimmte Funktion der zweiten Sensorausgangsspannung ist; Vergleichsmittel (54, 56) zum Vergleichen der ersten und zweiten Sensorausgangsspannungen mit einer vorbestimmten oberen Spannungsgrenze und einer vorbestimmten unteren Spannungsgrenze; erste Haltemittel (107, 58, S1) zum Halten des erzeugten analogen Ausgangssignals auf einer im wesentlichen konstanten Größe, wenn die ersten und zweiten Sensorausgangsspannungen gleichzeitig die vorbestimmte obere Spannungsgrenze überschreiten; zweite Haltemittel (108, 58, S1) zum Halten des erzeugten analogen Ausgangssignals auf einer im wesentlichen konstanten Größe, wenn die vorbestimmte untere Spannungsgrenze gleichzeitig die ersten und zweiten Sensorausgangsspannungen überschreitet; einen ersten Spitzendetektor (70, DS, C6) zum Wahrnehmen einer maximalen Spannung des analogen Ausgangssignals; einen zweiten Spitzendetektor (72, D6, C6) zum Wahrnehmen einer minimalen Spannung des analogen Ausgangssignals; einen Signalgenerator (C6, 74, R24, R26) zum Erzeugen eines Grenzsignals, welches zwischen einer oberen und einer unteren Grenze schwankt, worin die obere Grenze eine vorbestimmte Funktion der Größe der wahrgenommenen maximalen Spannung ist, und die untere Grenze eine vorbestimmte Funktion der Größe der wahrgenommenen minimalen Spannung ist; einen Signalsummierer (80) zum Erzeugen eines Referenzsignals als eine Funktion einer vorbestimmten Spannung und des Grenzsignals; und einen Komparator (76) zum Vergleichen des analogen Ausgangssignals mit dem Referenzsignal, worin der Komparatorausgang auf einem Hoch-Pegel ist, wenn das analoge Ausgangssignal kleiner als das Referenzsignal ist, und der Komparatorausgang auf einem Niedrig-Pegel ist, wenn das analoge Ausgangssignal größer als das Referenzsignal ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, die einen Ratendetektor zum Detektieren der Schwankungsrate eines analogen Ausgangssignals zwischen den wahrgenommenen maximalen und minimalen Spannungen umfaßt, und worin der Signalgenerator ein Signal erzeugt, welches zwischen den oberen und unteren Grenzen mit einer Rate in vorbestimmter Proportion zu der detektierten Rate schwankt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, worin die vorbestimmte Spannung eine erste vorbestimmte Spannung ist, wenn der Komparatorausgang auf einem Hoch-Pegel ist, und eine zweite vorbestimmte Spannung ist, wenn der Komparatorausgang auf einem Niedrig-Pegel ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, umfassend einen Pull-Up-Widerstand (R2) mit einem vorbestimmten Pull-Up- Widerstand, der zwischen den ersten Ausgangsanschluß und eine vorbestimmte Versorgungsspannung geschaltet ist; einen Pull-Down-Widerstand (R4) mit einem vorbestimmten Pull-Down-Widerstand, der zwischen den zweiten Ausgangsanschluß und eine vorbestimmte Massespannung geschaltet ist; und Anzeigemittel (60 - 64) zum Anzeigen eines Offener-Sensor-Fehlerzustandes, wenn eine Spannung in vorbestimmter Proportion zu einer Spannung über dem Pull- Down-Widerstand kleiner als eine Fehlerschweilenspannung für eine vorbestimmte Zeitperiode ist.
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