EP2999968A1 - Verfahren und schaltung zur bewertung pulsweitenmodulierter signale - Google Patents

Verfahren und schaltung zur bewertung pulsweitenmodulierter signale

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EP2999968A1
EP2999968A1 EP14720075.2A EP14720075A EP2999968A1 EP 2999968 A1 EP2999968 A1 EP 2999968A1 EP 14720075 A EP14720075 A EP 14720075A EP 2999968 A1 EP2999968 A1 EP 2999968A1
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EP
European Patent Office
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signal
microcontroller
pulse width
width modulated
evaluated
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP14720075.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Florian WEINL
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Filing date
Publication date
Application filed by ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP2999968A1 publication Critical patent/EP2999968A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/02—Measuring characteristics of individual pulses, e.g. deviation from pulse flatness, rise time or duration
    • G01R29/027—Indicating that a pulse characteristic is either above or below a predetermined value or within or beyond a predetermined range of values
    • G01R29/0273—Indicating that a pulse characteristic is either above or below a predetermined value or within or beyond a predetermined range of values the pulse characteristic being duration, i.e. width (indicating that frequency of pulses is above or below a certain limit)
    • G—PHYSICS
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    • G01R29/027—Indicating that a pulse characteristic is either above or below a predetermined value or within or beyond a predetermined range of values
    • G01R29/0276—Indicating that a pulse characteristic is either above or below a predetermined value or within or beyond a predetermined range of values the pulse characteristic being rise time
    • G—PHYSICS
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G01R29/0864—Measuring electromagnetic field characteristics characterised by constructional or functional features
    • G01R29/0892—Details related to signal analysis or treatment; presenting results, e.g. displays; measuring specific signal features other than field strength, e.g. polarisation, field modes, phase, envelope, maximum value

Definitions

  • the invention relates to a method for evaluating pulse width modulated signals and a circuit for evaluating pulse width modulated signals.
  • signals provided by a signal source must be transmitted to a microcontroller for evaluation and further processing. It already belongs to the state of the art to transmit signals as pulse width modulated signals. It is important to monitor or evaluate the signal quality of a pulse width modulated signal. From practice, sensors are known which provide an inverted pulse width modulated signal in addition to the actual pulse width modulated signal to be evaluated, the pulse width modulated signal and the inverted pulse width modulated signal being provided via separate signal lines to a microcontroiier. The Mikrocontroiier can then evaluate the signal quality of the pulse width modulated signal by evaluating the pulse width modulated signal and the inverted pulse width modulated signal. However, the provision of an additional signal line for the transmission of the inverted pulse width modulated signal requires a higher device complexity and is therefore disadvantageous.
  • a method and a circuit for evaluating a pulse-width-modulated signal are known, in which a signal source on the one hand to a first channel a pulse width modulated signal and on the other hand on a second channel provides an inverted, pulse width modulated signal, and wherein with help a difference generator and a complex evaluation circuit on the basis of the pulse width modulated signal and the inverted pulse width modulated signal, the signal quality of the pulse width modulated signal is evaluated.
  • the object of the present invention is to provide a novel method for evaluating pulse width modulated signals and a circuit for evaluating pulse width modulated signals.
  • the pulse-width-modulated signal to be evaluated is applied to a voltage divider in order to generate from the pulse width modulated signal to be evaluated the signal dependent thereon, wherein the microcontroller on the one hand to the pulse width modulated signal to be evaluated and on the other dependent on the same Signal are each a time interval between signal edges of the respective signal to be determined, and wherein the signal evaluation is made on the basis of a difference between the time interval of the signal edges on the pulse width modulated signal to be evaluated and the time interval of the signal edges on the signal dependent therefrom.
  • only one voltage divider is required to evaluate a pulse-width-modulated primary signal provided by a signal source, which generates a secondary signal dependent thereon from the pulse-width-modulated primary signal to be evaluated, the primary signal to be evaluated and the one generated by the voltage divider being dependent thereon Secondary signal to be applied to two different inputs of the microcontroiler.
  • the microcontroller determines the time interval between signal edges of these signals and evaluates the signal quality of the primary signal on the basis of a difference between the time interval of the signal edges at the pulse width modulated primary signal to be evaluated and the time interval of the signal edges at the same dependent secondary signal. It is therefore not necessary that the signal source provides an inverted pulse width modulated signal via its own signal line on the microcontroller.
  • a signal dependent thereon or the secondary signal is generated via a simple voltage divider from the pulse-width-modulated signal or the primary signal to be evaluated, the primary signal and the secondary signal being provided at separate inputs of the microcontroiler be so that then the microcontroller can evaluate signal edges on the secondary signal and the primary signal to evaluate the signal quality of the pulse width modulated primary signal.
  • the difference between the time interval of the signal edges at the pulse width modulated signal to be evaluated and the primary signal and the time interval of the signal edges at the same dependent signal or the secondary signal is relatively small, then a good signal quality of the evaluated, closed pulse width modulated signal, wherein, when the difference between the time interval of the signal edges to be evaluated, the pulse width modulated signal and the primary signal and the time interval of the signal edges at the dependent of the same signal or the secondary signal is relatively large, a poor signal quality of to be evaluated, pulse width modulated signal is closed.
  • This evaluation of the signal quality of the pulse width modulated signal is simple and reliable.
  • the time interval between a falling signal edge and a rising signal edge is detected, in which case it is concluded that there is a falling signal edge, when a relatively high signal level drops below a first limit value, and then it is concluded that there is a rising signal edge, when a relatively low signal level above a second threshold greater than the first threshold increases.
  • a voltage divider is connected to the microcontroller, which generates the same dependent signal from the pulse width modulated signal to be evaluated, the microcontroller each having a time interval between signal edges of the respective one on the pulse width modulated signal to be evaluated and on the signal dependent thereon Signal determined, and wherein the microcontroller signal evaluation on Basis of a difference between the time interval of the signal edges at the pulse-width-modulated signal to be evaluated and the time interval of the signal edges at the signal dependent thereon.
  • the circuit allows a simple and reliable evaluation of the signal quality of a pulse width modulated signal with low device complexity.
  • the voltage divider in series electrical resistances, which are connected to the microcontroller and the signal source such that a first electrical resistance of the series connection between the first input of the microcontroller and the second input of the microcontroller and a second electrical resistance of Series connection between the second input of the microcontroller and a ground terminal of the microcontroller is connected, wherein the ground terminal of the microcontroller and a ground terminal of the signal source are short-circuited, and wherein between a signal output of the signal source and the first input of the microcontroller, a further electrical resistance is connected.
  • the execution is very simple.
  • a first capacitor is connected in parallel with the electrical resistors of the voltage divider, wherein between the ground terminal of the signal source and the signal output of the signal source, a second capacitor is connected, and wherein a voltage supply on the one hand to a voltage supply terminal of the signal source and on the other hand with the interposition of another electrical Resistor connected to the signal output of the signal source.
  • the first input of the microcontroller and the second input of the microcontroller are designed as analog-to-digital converter inputs with timer unit, wherein the first input of the microcontroller and the second input of the microcontroller within a tolerable tolerance band high levels and Low level.
  • This allows a particularly accurate evaluation of the signal quality of a pulse width modulated signal.
  • FIG. 1 shows a circuit according to the invention for evaluating a pulse width modulated signal.
  • FIG. 2 is a first diagram to illustrate the operation of the circuit according to the invention.
  • Fig. 3 is a second diagram to illustrate the operation of the circuit according to the invention.
  • the present invention relates to a method for evaluating a pulse width modulated signal and a circuit for carrying out the method.
  • FIG. 1 shows a preferred exemplary embodiment of a circuit 1 for evaluating a pulse-width-modulated signal which serves to carry out the method according to the invention, details of the method according to the invention being described below with reference to the circuit of FIG.
  • the circuit 1 for evaluating a pulse-width-modulated signal has a signal source 2, which provides a pulse-width-modulated signal to be evaluated or a primary signal at a signal output 3.
  • the signal source 2 may be, for example, a sensor installed in a vehicle transmission.
  • the signal source 2 which provides the pulse-width-modulated signal to be evaluated to the signal output 3, has an antenna connection 4 and a voltage supply connection 5, wherein the mass sean gleich 4 to ground potential 6 and the power supply terminal 5 is connected to a power supply potential 7.
  • the circuit 1 furthermore has a microcontroller 8.
  • the microcontroller 8 has, in addition to a ground connection 9, which is short-circuited to the ground connection 4 of the signal source 2 and connected to ground potential 6, via at least two inputs 10 and 11.
  • a first input 10 of the microcontroller 8 the pulse-width-modulated primary signal 14 of the signal source 2 to be evaluated is applied, an electrical resistor 12 being connected between the signal output 3 of the signal source 2 and the first input 10 of the microcontroller 8 as shown in FIG.
  • a pulse width modulated primary signal secondary signal To a second input 1 1 of the microcontroller 9 is applied to be evaluated by a pulse width modulated primary signal secondary signal, this applied to the second input 1 1, is provided by the evaluated, pulse width modulated signal signal via a voltage divider 13.
  • the voltage divider 13 is connected to the microcontroller 8 in such a way that the actual pulse-modulated primary signal, which is provided by the signal source 2 at the signal output 3, is present at the first input 10, whereas at the second terminal 1 1 a signal derived from this signal is applied .
  • Dependent secondary signal is applied.
  • the microcontroller 8 determines, on the one hand, a time interval between signal edges of the respective signal, which is applied to the input 1, applied by the same dependent secondary signal 15 to the first input 10 to be evaluated, pulse width modulated primary signal 14, the microcontroller 8, the signal evaluation on Based on a difference between the time interval of the signal edges of the primary signal 14 and the time interval of the signal edges of the secondary signal 15 performs.
  • This signal evaluation of the pulse width modulated signal will be described below with reference to FIGS. 2 and 3.
  • curves of signal voltages U of the pulse-width-modulated signal or primary signal 14 to be evaluated, and of the signal or secondary signal 15 generated via the voltage divider 13 are plotted over time t in FIGS. 2 and 3.
  • the primary signal 14 is located at the first input 10 of the microphone. Rocontrollers 8 and the secondary signal 15 at the second input 1 1 of the microcontroller 8 on.
  • microcontroller 8 determines, on the one hand, primary signal 14 and, on the other hand, secondary signal 15, a time interval between signal edges of the respective signal, namely time intervals t14 and t15 between falling signal edges and rising signal edges of signals 14 and 1 in FIGS the time interval t14 corresponds in each case to the time interval between a falling signal edge of the primary signal 14 and a rising signal edge of the primary signal 14, whereas the time interval t15 corresponds to the time interval between a falling signal edge of the secondary signal 15 and a rising signal edge of the secondary signal 15.
  • the microcontroller 8 detects a difference between these time intervals t14 and t15. Then, when the difference between the time interval t14 of the signal edges of the primary signal 14 and the time interval t1 5 of the signal edges of the secondary signal 15 of FIG. 2 is relatively small, good signal quality of the pulse width modulated signal 14 to be evaluated is concluded, whereas if the difference between the time interval t14 of the signal edges of the primary signal 14 and the time interval t1 5 between the signal edges of the secondary signal 15 according to FIG. 3 is relatively large, a poor signal quality of the pulse-width-modulated signal 14 to be evaluated is concluded.
  • the time interval t14 or t15 a falling signal edge and a rising signal edge is respectively detected at the terminals 10 and 1 1 of the microcontroller 8, that is then closed to a falling signal edge, starting from a relatively high signal level, the respective signal 14 or 1 5 falls below a first limit value Low, whereas it is then concluded that there is a rising signal edge of the respective signal 14 or 15, if it rises from a low signal level above a second limit High, which is greater than the first limit Low.
  • the two inputs 10 and 1 1 of the microcontroller 8 are analog-to-digital converter inputs with timer unit, wherein the first input 10 and the second input 1 1 of the microcontroller each have high level and low level, which are approximately identical, which are thus within an allowable tolerance band.
  • the inventively provided voltage divider 13 has a series circuit of electrical resistors 1 6 and 17.
  • a first electrical resistance 1 6 of the voltage divider 13 is connected between the first input 10 and the second input 1 1 of the microcontroller 8.
  • a second electrical resistance 17 of the voltage divider 13 is connected between the second input 1 1 and the ground terminal 9 of the microcontroller 8.
  • the ground connections 4 and 9 of the signal source 2 and of the microcontroller 8 are short-circuited and connected to the ground potential 6.
  • the electrical resistance 12 is connected between the signal output 3 of the signal source 2 and the first input 10 of the microcontroller 8.
  • a first capacitor 18 is connected in parallel with the voltage divider 13 and a second capacitor 19 is connected between the signal output 3 and the ground terminal 4 of the signal source 2.
  • the voltage supply potential 7 is connected directly to the voltage supply connection 5 of the signal source 2, whereby a further electrical resistance 20 is connected between the voltage supply source 7 and the signal output 3 of the signal source 2.
  • a signal source 2 at a signal output 3 thereof provides a pulse-width-modulated primary signal to be evaluated, this primary signal to be evaluated being applied to a first input 10 of a microcontroller 8.
  • a voltage divider 13 Connected to the microcontroller 8 is a voltage divider 13 which, depending on the primary signal, generates a secondary signal and applies it to the second input 1 1 of the microcontroller 8.
  • These two inputs 10 and 1 1 of the microcontroller 8 are each analog-to-digital converter inputs with timer unit, which have almost identical high level and low level.
  • the microcontroller 8 determines the signals, ie the primary signal and the secondary signal, respectively time intervals t14 and t15 between the falling signal edges and the rising signal edges of the signals, wherein a difference of these time intervals, the evaluation of the signal quality of the primary signal or the pulse width modulated signal takes place. As the difference between these intervals increases, the signal quality degrades. The smaller the difference, the higher the signal quality.
  • the difference between the above time intervals is greater than a threshold value, it can be concluded that a faulty primary signal.
  • this difference is smaller than a limit value, then a non-faulty primary signal can be deduced.
  • the above signal evaluation of the pulse-width-modulated signal can also be used for a trend analysis, in particular in such a way that an aging of the signal source is concluded by a successive enlargement of the above difference between the time intervals of the signal edges of the primary signal and the secondary signal.
  • a signal correction of the primary signal can also take place.

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Abstract

Verfahren zur Bewertung eines pulsweitenmodulierten Signals, wobei ein zu bewertendes, pulsweitenmoduliertes Signal an einem ersten Eingang (10) eines Mikrocontrollers (8) und ein von dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal abhängiges Signal an einem zweiten Eingang (11) des Mikrocontrollers (8) zur Bewertung durch den Mikrocontroller bereitgestellt wird, wobei das zu bewertende, pulsweitenmodulierte Signal an einem Spannungsteiler (13) angelegt wird, um aus dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal das von demselben abhängige Signal zu erzeugen, wobei von dem Mikrocontroller (8) einerseits an dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal und andererseits an dem von demselben abhängigen Signal jeweils ein Zeitabstand zwischen Signalflanken des jeweiligen Signals ermittelt werden, und wobei die Signalbewertung auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Zeitabstand der Signalflanken an dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal und dem Zeitabstand der Signalflanken an dem von demselben abhängigen Signal vorgenommen wird.

Description

Verfahren und Schaltung zur Bewertung pulsweitenmodulierter Signale
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewertung pulsweitenmodulierter Signale und eine Schaltung zur Bewertung pulsweitenmodulierter Signale.
In einer Vielzahl unterschiedlichen Anwendungen müssen von einer Signalquelle bereitgestellte Signale zur Auswertung und Weiterverarbeitung an einen MikroController übertragen werden. Dabei gehört es bereits zum Stand der Technik, Signale als pulsweitenmodulierte Signale zu übertragen. Dabei ist es von Bedeutung, die Signalgüte eines pulsweitenmodulierten Signals zu überwachen bzw. zu bewerten. Aus der Praxis sind Sensoren bekannt, die zusätzlich zum eigentlichen, auszuwertenden pulsweitenmodulierten Signal ein invertiertes, pulsweitenmoduliertes Signal bereitstellen, wobei das pulsweitenmodulierte Signal und das invertierte, pulsweitenmodulierte Signal über separate Signalleitungen einem Mikrocontroiier bereitgestellt werden. Der Mikrocontroiier kann dann durch Auswertung des pulsweitenmodulierten Signals und des invertierten, pulsweitenmodulierten Signals die Signalgüte des pulsweitenmodulierten Signals bewerten. Das Vorsehen einer zusätzlichen Signalleitung zur Übertragung des invertierten, pulsweitenmodulierten Signals erfordert jedoch einen höheren vorrichtungstechnischen Aufwand und ist daher von Nachteil.
Aus der DE 10 2007 030 589 A1 sind ein Verfahren und eine Schaltung zur Bewertung eines pulsweitenmodulierten Signals bekannt, bei welchem eine Signalquelle einerseits an einem ersten Kanal ein pulsweitenmoduliertes Signal und andererseits auf einem zweiten Kanal ein invertiertes, pulsweitenmoduliertes Signal bereitstellt, und wobei mit Hilfe eines Differenzbildners und einer aufwendigen Auswerteschaltung auf Basis des pulsweitenmodulierten Signals und des invertierten, pulsweitenmodulierten Signals die Signalgüte des pulsweitenmodulierten Signals bewertet wird.
Obwohl es bereits grundsätzlich möglich ist, die Signalgüte eines pulsweitenmodulierten Signals in einem Mikroprozessor auf Basis des pulsweitenmodulierten Signals und eines über eine separate Signalleitung bereitgestellten, invertierten pulsweitenmodulierten Signals zu bewerten, besteht Bedarf daran, eine solche Be- wertung der Signalgüte eines pulsweitenmodulierten Signals zu vereinfachen, um insbesondere den vorrichtungstechnischen Aufwand zu reduzieren.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein neuartiges Verfahren zur Bewertung pulsweitenmodulierter Signale und eine Schaltung zur Bewertung pulsweitenmodulierter Signale zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird das zu bewertende, pulsweitenmodulierte Signal an einem Spannungsteiler angelegt, um aus dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal das von demselben abhängige Signal zu erzeugen, wobei von dem Mikrocontrol- ler einerseits an dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal und andererseits an dem von demselben abhängigen Signal jeweils ein Zeitabstand zwischen Signalflanken des jeweiligen Signals ermittelt werden, und wobei die Signalbewertung auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Zeitabstand der Signalflanken an dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal und dem Zeitabstand der Signalflanken an dem von demselben abhängigen Signal vorgenommen wird.
Im Sinne der Erfindung ist zur Bewertung eines von einer Signalquelle bereitgestellten, pulsweitenmodulierten Primärsignals ausschließlich ein Spannungsteiler erforderlich, der aus dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Primärsignal ein hiervon abhängiges Sekundärsignal generiert, wobei das zu bewertende Primärsig- nai und das über den Spannungsteiler erzeugte, hiervon abhängige Sekundärsignal an zwei unterschiedlichen Eingängen des Mikrocontroilers angelegt werden. Der Mik- rocontroller ermittelt dann den Zeitabstand zwischen Signalflanken dieser Signale und bewertet auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Zeitabstand der Signalflanken an dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Primärsignal und dem Zeitabstand der Signalflanken an dem von demselben abhängigen Sekundärsignal die Signalgüte des Primärsignals. Es ist demnach nicht erforderlich, dass die Signalquelle ein invertiertes pulsweitenmoduliertes Signal über eine eigene Signalleitung am MikroController bereitstellt. Vielmehr wird über einen einfachen Spannungsteiler aus dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal bzw. dem Primärsignal ein hiervon abhängiges Signal bzw. das Sekundärsignal generiert, wobei das Primärsignal und das Sekundärsignal an separaten Eingängen des Mikrocontroilers bereitgestellt werden, sodass dann der MikroController Signalflanken an dem Sekundärsignal und dem Primärsignal auswerten kann, um die Signalgüte des pulsweitenmodulierten Primärsignals zu bewerten.
Vorzugsweise wird dann, wenn die Differenz zwischen dem Zeitabstand der Signalflanken an dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal bzw. dem Primärsignal und dem Zeitabstand der Signalflanken an dem von demselben abhängigen Signal bzw. dem Sekundärsignal relativ klein ist, auf eine gute Signalqualität des zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signals geschlossen, wobei dann, wenn die Differenz zwischen dem Zeitabstand der Signalflanken an dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal bzw. dem Primärsignal und dem Zeitabstand der Signalflanken an dem von demselben abhängigen Signal bzw. dem Sekundärsignal relativ groß ist, auf eine schlechte Signalqualität des zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signals geschlossen wird. Diese Bewertung der Signalgüte des pulsweitenmodulierten Signals ist einfach und zuverlässig.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird jeweils der Zeitabstand zwischen einer abfallenden Signalflanke und einer ansteigenden Signalflanke erfasst, wobei dann auf eine abfallende Signalflanke geschlossen wird, wenn ein relativ hoher Signalpegel unterhalb eines ersten Grenzwert abfällt, und wobei dann auf eine ansteigende Signalflanke geschlossen wird, wenn ein relativ niedriger Signalpegel oberhalb eines zweites Grenzwerts, der größer als der erste Grenzwert ist, ansteigt. Die obige Erfassung des jeweiligen Zeitabstands zwischen abfallenden Signalflanken und ansteigenden Signalflanken ist einfach und zuverlässig und erlaubt eine einfache und zuverlässige Bewertung der Signalgüte eines pulsweitenmodulierten Signals und damit des von der Signalquelle bereitgestellten Primärsignals.
Die erfindungsgemäße Schaltung zur Bewertung pulsweitenmodulierter Signale ist in Anspruch 4 definiert. Erfindungsgemäß ist mit dem MikroController ein Spannungsteiler verschaltet, der aus dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal das von demselben abhängige Signal erzeugt, wobei der MikroController einerseits an dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal und andererseits an dem von demselben abhängigen Signal jeweils einen Zeitabstand zwischen Signalflanken des jeweiligen Signals ermittelt, und wobei der MikroController die Signalbewertung auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Zeitabstand der Signalflanken an dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal und dem Zeitabstand der Signalflanken an dem von demselben abhängigen Signal vornimmt.
Die Schaltung erlaubt mit geringem vorrichtungstechnischen Aufwand eine einfache und zuverlässige Bewertung des Signalgüte eines pulsweitenmodulierten Signals.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Spannungsteiler in Reihe geschaltete elektrische Widerstände auf, die derart mit dem MikroController und der Signalquelle verschaltet sind, dass ein erster elektrischer Widerstand der Reihenschaltung zwischen den ersten Eingang des Mikrocontrollers und den zweiten Eingang des Mikrocontrollers und ein zweiter elektrischer Widerstand der Reihenschaltung zwischen den zweiten Eingang des Mikrocontrollers und einen Masseanschluss des Mikrocontrollers geschaltet ist, wobei der Masseanschluss des Mikrocontrollers und ein Masseanschluss der Signalquelle kurzgeschlossen sind, und wobei zwischen einen Signalausgang der Signalquelle und den ersten Eingang des Mikrocontrollers ein weiterer elektrischer Widerstand geschaltet ist. Die Ausführung ist besonders einfach.
Vorzugsweise ist parallel zu den elektrischen Widerständen des Spannungsteilers ein erster Kondensator geschaltet, wobei zwischen den Masseanschluss der Signalquelle und den Signalausgang der Signalquelle ein zweiter Kondensator geschaltet ist, und wobei eine Spannungsversorgung einerseits an einem Spannungs- versorgungsanschluss der Signalquelle und andererseits unter Zwischenschaltung eines weiteren elektrischen Widerstands an den Signalausgang der Signalquelle angeschlossen ist. Hierdurch ist eine besonders vorteilhafte Anbindung der Signalquelle an den MikroController möglich.
Vorzugsweise sind der erste Eingang des Mikrocontrollers und der zweite Eingang des Mikrocontrollers als Analog-Digital-Converter-Eingänge mit Timer-Unit ausgebildet, wobei der erste Eingang des Mikrocontrollers und der zweite Eingang des Mikrocontrollers innerhalb eines zulässigen Toleranzbands liegende High-Pegel und Low-Pegel aufweisen. Dies erlaubt eine besonders genaue Bewertung der Signalgüte eines pulsweitenmodulierten Signals.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schaltung zur Bewertung eines pulsweitenmodulierten Signals;
Fig. 2 ein erstes Diagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltung; und
Fig. 3 ein zweites Diagramm zur Verdeutlichung der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Schaltung.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bewertung eines pulsweitenmodulierten Signals sowie eine Schaltung zur Durchführung des Verfahrens.
Fig. 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Schaltung 1 zur Bewertung eines pulsweitenmodulierten Signals, die der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient, wobei Details des erfindungsgemäßen Verfahrens nachfolgend unter Bezugnahme auf die Schaltung der Fig. 1 beschrieben werden.
Die Schaltung 1 zur Bewertung eines pulsweitenmodulierten Signals verfügt über eine Signalquelle 2, die ein zu bewertendes, pulsweitenmoduliertes Signal bzw. ein Primärsignal an einem Signalausgang 3 bereitstellt. Bei der Signalquelle 2 kann es sich zum Beispiel um einen in einem Fahrzeuggetriebe verbauten Sensor handeln.
Zusätzlich zu dem Signalausgang 3 weist die Signalquelle 2, die das zu bewertende, pulsweitenmodulierte Signal an den Signalausgang 3 bereitstellt, einen asseanschluss 4 sowie einen Spannungsversorgungsanschluss 5, wobei der Mas- seanschluss 4 an Massepotential 6 und der Spannungsversorgungsanschluss 5 an ein Spannungsversorgungspotential 7 angeschlossen ist.
Die Schaltung 1 verfügt weiterhin über einen MikroController 8. Der Mikrocon- troller 8 verfügt neben einem Masseanschluss 9, der mit dem Masseanschluss 4 der Signalquelle 2 kurzgeschlossen und an Massepotential 6 angeschlossen ist, über mindestens zwei Eingänge 10 und 1 1 . An einem ersten Eingang 10 des Mikrocontrol- lers 8 wird das zu bewertende, pulsweitenmodulierte Primärsignal 14 der Signalquelle 2 angelegt, wobei gemäß Fig. 1 zwischen den Signalausgang 3 der Signalquelle 2 und dem ersten Eingang 10 des MikroControllers 8 ein elektrischer Widerstand 12 geschaltet ist.
An einen zweiten Eingang 1 1 des MikroControllers 9 wird ein vom zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Primärsignal abhängiges Sekundärsignal angelegt, wobei dieses am zweiten Eingang 1 1 angelegte, vom zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal abhängige Signal über einen Spannungsteiler 13 bereitgestellt wird. Der Spannungsteiler 13 ist derart mit dem MikroController 8 verschaltet, dass an dem ersten Eingang 10 das eigentlich zu bewertende, pulsweitenmodulierte Primärsignal, welches von der Signalquelle 2 am Signalausgang 3 bereitgestellt wird, anliegt, wohingegen am zweiten Anschluss 1 1 ein von diesem Signal abgeleitetes bzw. abhängiges Sekundärsignal anliegt.
Der MikroController 8 ermittelt einerseits an dem am ersten Eingang 10 anliegenden, zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Primärsignal 14 und andererseits an dem am Eingang 1 1 anliegenden, von demselben abhängigen Sekundärsignal 15 jeweils einen Zeitabstand zwischen Signalflanken des jeweiligen Signals, wobei der MikroController 8 die Signalbewertung auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Zeitabstand der Signalflanken des Primärsignals 14 und dem Zeitabstand der Signalflanken des Sekundärsignals 15 vornimmt. Diese Signalbewertung des pulsweitenmodulierten Signals wird nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 2 und 3 beschrieben. So sind in Fig. 2 und 3 über der Zeit t jeweils Verläufe von Signalspannungen U des zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signals bzw. Primärsignals 14 und des über den Spannungsteiler 13 erzeugten, hiervon abhängigen Signals bzw. Sekundärsignals 15 aufgetragen. Das Primärsignal 14 liegt am ersten Eingang 10 des Mik- rocontrollers 8 und das Sekundärsignal 15 am zweiten Eingang 1 1 des Mikrocontrol- lers 8 an.
Wie bereits erwähnt, ermittelt der MikroController 8 einerseits am Primärsignal 14 und andererseits am Sekundärsignal 15 einen Zeitabstand zwischen Signalflanken des jeweiligen Signals, nämlich in Fig. 2 und 3 Zeitabstände t14 und t15 zwischen abfallenden Signalflanken und ansteigenden Signalflanken der Signale 14 und 1 5. So entspricht der Zeitabstand t14 jeweils dem Zeitabstand zwischen einer abfallenden Signalflanke des Primärsignals 14 und einer ansteigenden Signalflanke des Primärsignals 14, wohingegen der Zeitabstand t15 dem Zeitabstand zwischen einer abfallenden Signalflanke des Sekundärsignals 15 und einer ansteigenden Signalflanke des Sekundärsignals 15 entspricht.
Der MikroController 8 ermittelt eine Differenz zwischen diesen Zeitabständen t14 und t15. Dann, wenn die Differenz zwischen dem Zeitabstand t14 der Signalflanken des Primärsignals 14 und dem Zeitabstand t1 5 der Signalflanken des Sekundärsignals 15 gemäß Fig. 2 relativ klein ist, wird auf eine gute Signalqualität des zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signals 14 geschlossen, wohingegen dann, wenn die Differenz zwischen dem Zeitabstand t14 der Signalflanken des Primärsignals 14 und dem Zeitabstand t1 5 zwischen den Signalflanken des Sekundärsignals 15 gemäß Fig. 3 relativ groß ist, auf eine schlechte Signalqualität des zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signals 14 geschlossen wird.
Der Zeitabstand t14 bzw. t15 einer abfallenden Signalflanke und einer ansteigenden Signalflanke wird an den Anschlüssen 10 und 1 1 des MikroControllers 8 jeweils derart erfasst, dass dann auf eine abfallende Signalflanke geschlossen wird, wenn ausgehend von einem relativ hohen Signalpegel das jeweilige Signal 14 bzw. 1 5 unterhalb eines ersten Grenzwerts Low abfällt, wohingegen dann auf eine ansteigende Signalflanke des jeweiligen Signals 14 bzw. 15 geschlossen wird, wenn dasselbe ausgehend von einem niedrigen Signalpegel oberhalb eines zweiten Grenzwerts High ansteigt, der größer als der erste Grenzwert Low ist.
Bei den beiden Eingängen 10 und 1 1 des MikroControllers 8 handelt es sich um Analog-Digital-Converter-Eingänge mit Timer-Unit, wobei der erste Eingang 10 und der zweite Eingang 1 1 des Mikrocontrollers jeweils High-Pegel und Low-Pegel aufweisen, die annähernd identisch sind, die also innerhalb eines zulässigen Toleranzbands liegen.
Der erfindungsgemäß vorgesehene Spannungsteiler 13 verfügt über eine Reihenschaltung aus elektrischen Widerständen 1 6 und 17. Ein erster elektrischer Widerstand 1 6 des Spannungsteilers 13 ist zwischen dem ersten Eingang 10 und dem zweiten Eingang 1 1 des Mikrocontrollers 8 geschaltet. Ein zweiter elektrischer Widerstand 17 des Spannungsteilers 13 ist zwischen den zweiten Eingang 1 1 und den Masseanschluss 9 des Mikrocontrollers 8 geschaltet. Wie bereits erwähnt, sind die Masseanschlüsse 4 und 9 der Signalquelle 2 und des Mikrocontrollers 8 kurzgeschlossen und an Massenpotential 6 angeschlossen.
Zwischen den Signalausgang 3 der Signalquelle 2 und den ersten Eingang 10 des Mikrocontrollers 8 ist der elektrische Widerstand 12 geschaltet. Gemäß Fig. 1 ist parallel zum Spannungsteiler 13 ein erster Kondensator 18 und zwischen den Signalausgang 3 und den Masseanschluss 4 der Signalquelle 2 ein zweiter Kondensator 19 geschaltet. Das Spannungsversorgungspotential 7 ist auf den Spannungsver- sorgungsanschluss 5 der Signalquelle 2 unmittelbar aufgeschaltet, wobei zwischen die Spannungsversorgungsquelle 7 und den Signalausgang 3 der Signalquelle 2 ein weiterer elektrischer Widerstand 20 geschaltet ist.
Erfindungsgemäß wird demnach von einer Signalquelle 2 an einem Signalausgang 3 derselben ein zu bewertendes, pulsweitenmoduliertes Primärsignal bereitgestellt, wobei dieses zu bewertende Primärsignal an einem ersten Eingang 10 eines Mikrocontrollers 8 anliegt. Mit dem MikroController 8 ist ein Spannungsteiler 13 verschaltet, der abhängig vom Primärsignal ein Sekundärsignal erzeugt und an dem zweiten Eingang 1 1 des Mikrocontrollers 8 anlegt. Bei diesen beiden Eingängen 10 und 1 1 des Mikrocontrollers 8 handelt es sich jeweils um Analog-Digital-Converter- Eingänge mit Timer-Unit, die nahezu identische High-Pegel und Low-Pegel aufweisen. Der MikroController 8 ermittelt an den Signalen, also am Primärsignal und am Sekundärsignal, jeweils Zeitabstände t14 und t15 zwischen den abfallenden Signalflanken und den ansteigenden Signalflanken der Signale, wobei über eine Differenzbildung dieser Zeitabstände die Bewertung der Signalgüte des Primärsignals bzw. des pulsweitenmodulierten Signals erfolgt. Mit zunehmender Differenz zwischen diesen Zeitabständen verschlechtert sich die Signalgüte. Je geringer die Differenz ist, desto höher ist die Signalgüte.
Dann, wenn die Differenz zwischen den obigen Zeitabständen größer als ein Grenzwert ist, kann auf ein fehlerhaftes Primärsignal geschlossen werden. Dann hingegen, wenn diese Differenz kleiner als ein Grenzwert ist, kann auf ein nichtfehlerhaftes Primärsignal geschlossen werden. Die obige Signalbewertung des pulsweitenmodulierten Signals kann auch zu einer Trendanalyse genutzt werden, insbesondere derart, dass durch eine sukzessive Vergrößerung der obigen Differenz zwischen den Zeitabständen der Signalflanken von Primärsignal und Sekundärsignal auf eine Alterung der Signalquelle geschlossen wird. Auf Basis der Differenz zwischen den Zeitabständen kann auch eine Signalkorrektur des Primärsignals erfolgen.
Bezuaszeic en
Schaltung
Signalquelle
Signalausgang
Masseanschluss
Spannungsversorgungsanschluss
Massepotential
Spannungsversorgungspotentiai
MikroController
Masseanschluss
Eingang
Eingang
Widerstand
Spannungsteiler
Primärsignal
Sekundärsignal
Widerstand
Widerstand
Kondensator
Kondensator
Widerstand

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Bewertung eines pulsweitenmodulierten Signals, wobei ein zu bewertendes, pulsweitenmoduliertes Signal an einem ersten Eingang eines Mikro- controllers und ein von dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal abhängiges Signal an einem zweiten Eingang des MikroControllers zur Bewertung durch den Mikrocontrolier bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das zu bewertende, pulsweitenmodulierte Signal an einem Spannungsteiler angelegt wird, um aus dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal das von demselben abhängige Signal zu erzeugen, dass von dem Mikrocontrolier einerseits an dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal und andererseits an dem von demselben abhängigen Signal jeweils ein Zeitabstand zwischen Signalflanken des jeweiligen Signals ermittelt werden, und dass die Signalbewertung auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Zeitabstand der Signalflanken an dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal und dem Zeitabstand der Signalflanken an dem von demselben abhängigen Signal vorgenommen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Differenz zwischen dem Zeitabstand der Signalflanken an dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal und dem Zeitabstand der Signalflanken an dem von demselben abhängigen Signal relativ klein ist, auf eine gute Signalqualität des zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signals geschlossen wird, und dass dann, wenn die Differenz zwischen dem Zeitabstand der Signalflanken an dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal und dem Zeitabstand der Signalflanken an dem von demselben abhängigen Signal relativ groß ist, auf eine schlechte Signalqualität des zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signals geschlossen wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils der Zeitabstand zwischen einer abfallenden Signalflanke und einer ansteigenden Signalflanke erfasst wird, wobei dann auf eine abfallende Signalflanke geschlossen wird, wenn ein hoher Signalpegel unterhalb eines ersten Grenzwert abfällt, wobei dann auf eine ansteigende Signalflanke geschlossen wird, wenn ein niedriger Sig- nalpegel oberhalb eines zweites Grenzwerts, der größer als der erste Grenzwert ist, ansteigt.
4. Schaltung (1 ) zur Bewertung eines pulsweitenmodulierten Signals, mit einer Signalquelle (2), die das zu bewertende, pulsweitenmodulierte Signal bereitstellt, und mit einem MikroController (8), der das zu bewertende, pulsweitenmodulierte Signal bewertet, wobei an einem ersten Eingang (10) des MikroControllers (8) das zu bewertende, pulsweitenmodulierte Signal und an einem zweiten Eingang (1 1 ) des Mikro- controllers (8) ein von dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal abhängiges Signal anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem MikroController (8) ein Spannungsteiler (13) verschaltet ist, der aus dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal das von demselben abhängige Signal erzeugt, dass der Mikrocontrol- ler (8) einerseits an dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal und andererseits an dem von demselben abhängigen Signal jeweils einen Zeitabstand zwischen Signalflanken des jeweiligen Signals ermittelt, und dass der MikroController (8) die Signalbewertung auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Zeitabstand der Signalflanken an dem zu bewertenden, pulsweitenmodulierten Signal und dem Zeitabstand der Signalflanken an dem von demselben abhängigen Signal vornimmt.
5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsteiler (13) in Reihe geschaltete elektrische Widerstände (1 6, 17) aufweist, die derart mit dem MikroController (8) und der Signalquelle (2) verschaltet sind, dass ein erster elektrischer Widerstand (1 6) der Reihenschaltung zwischen den ersten Eingang (10) des MikroControllers (8) und den zweiten Eingang (1 1 ) des Mikrocontrol- lers (8) und ein zweiter elektrischer Widerstand (17) der Reihenschaltung zwischen den zweiten Eingang (1 1 ) des MikroControllers (8) und einen Masseanschluss (9) des MikroControllers (8) geschaltet ist, wobei der Masseanschluss (9) des Mikrocontrol- lers (8) und ein Masseanschluss (4) der Signalquelle (2) kurzgeschlossen sind, und wobei zwischen einen Signalausgang (3) der Signalquelle (2) und den ersten Eingang (10) des MikroControllers (8) ein weiterer elektrischer Widerstand (12) geschaltet ist.
6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass parallel zu den elektrischen Widerständen (16, 17) des Spannungsteilers (13) ein erster Kondensa- tor (18) geschaltet ist, und dass zwischen den Masseanschluss (4) der Signalquelle (2) und den Signalausgang (3) der Signalquelle (2) ein zweiter Kondensator (19) geschaltet ist.
7. Schaltung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannungsversorgung (7) einerseits an einem Spannungsversorgungsanschluss (5) der Signalquelle (2) und andererseits unter Zwischenschaltung eines weiteren elektrischen Widerstands (20) an den Signalausgang (3) der Signalquelle (2) angeschlossen ist.
8. Schaltung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Eingang (10) des Mikrocontroliers (8) und der zweite Eingang (1 1 ) des Mikrocontroliers (8) als Analog-Digital-Converter-Eingänge mit Timer-Unit ausgebildet sind, wobei der erste Eingang (10) des Mikrocontroliers (8) und der zweite Eingang (1 1 ) des Mikrocontroliers (8) innerhalb eines zulässigen Toleranzbands liegende High-Pegel und Low-Pegel aufweisen.
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