JP7436507B2 - センサなどの信号を正確に検出するための方法 - Google Patents
センサなどの信号を正確に検出するための方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7436507B2 JP7436507B2 JP2021563413A JP2021563413A JP7436507B2 JP 7436507 B2 JP7436507 B2 JP 7436507B2 JP 2021563413 A JP2021563413 A JP 2021563413A JP 2021563413 A JP2021563413 A JP 2021563413A JP 7436507 B2 JP7436507 B2 JP 7436507B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- adc
- voltage value
- measurement
- value
- multiplexer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 27
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 75
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 27
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims 1
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 4
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 2
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/06—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters
- H03M1/0602—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters of deviations from the desired transfer characteristic
- H03M1/0609—Continuously compensating for, or preventing, undesired influence of physical parameters of deviations from the desired transfer characteristic at two points of the transfer characteristic, i.e. by adjusting two reference values, e.g. offset and gain error
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/10—Calibration or testing
- H03M1/1009—Calibration
- H03M1/1028—Calibration at two points of the transfer characteristic, i.e. by adjusting two reference values, e.g. offset and gain error
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/122—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
- H03M1/00—Analogue/digital conversion; Digital/analogue conversion
- H03M1/12—Analogue/digital converters
- H03M1/1205—Multiplexed conversion systems
- H03M1/122—Shared using a single converter or a part thereof for multiple channels, e.g. a residue amplifier for multiple stages
Description
従来技術からは、アナログ信号を伝送区間に沿って伝送し、その後にデジタル化して、その際に発生したオフセットエラー及びゲインエラーを補正する方法が既に公知である。これらの方法においては、伝送されたデジタル化すべき信号が、デジタル化の際に時間的に一定であること、即ち、定常状態にあることが常に前提とされ、それによって、アナログ信号からそのままオフセットエラー及びゲインエラーのない測定値を得ることが可能になる(例えば、米国特許第7710303号明細書参照)。これらの方法は、相応に時間がかかる。
本発明は、請求項1の上位概念による方法において、各個別測定の際に、ADC(アナログデジタル変換器)の入力端における2つのレベルが定常状態になることなく、適正にオフセット補正及びゲイン補正された測定値も特定可能になるという本発明者らの驚くべき認識に基づくものである。
a) マルチプレクサが、基準電圧をADCの第1の入力端に切り替え、基準電圧の基準電位をADCの第2の入力端に切り替え、ADCの出力端から基準電圧値を特定する、基準電圧測定、及び/又は、
b) マルチプレクサが、基準電圧の基準電位をADCの2つの入力端に切り替え、ADCの出力端から基準オフセット電圧値を特定する、基準オフセット電圧測定、及び/又は、
c) マルチプレクサが、測定電圧をADCの第1の入力端に切り替え、測定電圧の基準電位をADCの第2の入力端に切り替え、ADCの出力端から測定電圧値を特定する、測定電圧測定、及び/又は、
d) マルチプレクサが、測定電圧の基準電位をADCの2つの入力端に切り替え、ADCの出力端から測定オフセット電圧値を特定する、測定オフセット電圧測定
を実施することが想定可能である。
U_MuC=URef*(Z_UM-Z_UMoffset)/(Z_UR-Z_URoffset)
ここで、
U_MuCは、オフセット補正及びゲイン補正された測定値であり、
URefは、基準電圧の既知の電圧値であり、
Z_UMは、測定電圧地であり、
Z_UMoffsetは、測定オフセット電圧値であり、
Z_URは、基準電圧値であり、
Z_URoffsetは、基準オフセット電圧値である。
図1は、広帯域ラムダセンサ200を動作させるための評価及び制御ユニット100を示している。この評価及び制御ユニット100は、複数の端子(これらの端子のうち図1においては主に2つの端子A1,A2が示されている)を介して広帯域ラムダセンサ200の電気的線路201,202に接続されている。これらの線路201,202は、例えば、広帯域ラムダセンサ200の電気化学セル210に接続され、それによって、この電気化学セル210に、広帯域ラムダセンサ200の測定電圧UMとその基準電位GND_Mとが印加される。評価及び制御ユニット100は、2つのさらなる端子A3,A4を介して、基準電圧源300とその基準電位GND_Rとに接続されている。代替的に、基準電圧源300とその基準電位GND_Rとが、評価及び制御ユニット100の一部であるものとしてもよい。基準電圧源300から提供される電圧の実際の値URefは、非常に正確に知られており、これについては時間的にも一定である。
U_MuC=URef*(Z_UM-Z_UMoffset)/(Z_UR-Z_URoffset)
に従って、オフセット補正及びゲイン補正された測定値U_MuCを計算する。
Claims (5)
- ラムダセンサ(200)の信号を、当該ラムダセンサ(200)に電気的に接続された評価及び制御ユニット(100)を用いて検出するための方法であって、
前記評価及び制御ユニット(100)は、マルチプレクサ(110)を備え、前記マルチプレクサ(110)の入力端(111,112,113,114,115,116)には、少なくとも、自身の電圧値(URef)が既知である基準電圧(U_R)、前記基準電圧の基準電位(GND_R)、前記ラムダセンサ(200)の測定信号(U_M)、及び、前記測定信号の基準電位(GND_M)が印加され、
前記マルチプレクサ(110)の下流側に、伝送区間(120)を介して、及び、自身の2つの入力端(131,132)の間に印加された電圧をデジタル値に変換するADC(130)を介して、計算機(140)が接続されており、
前記方法は、
それぞれ前記マルチプレクサ(110)のスイッチング状態が変更され、それぞれ前記マルチプレクサ(110)の下流側に続く前記ADC(130)の出力端からデジタル値が検出される複数の個別測定(E1,E2,E3,E4)を実施するステップと、
前記計算機(140)が前記デジタル値からオフセット補正及びゲイン補正された測定値を計算するステップと、
を含む方法において、
前記ADC(130)の前記入力端における2つのレベルが定常状態になる前に、デジタル値がそれぞれ検出され、又は、前記ADC(130)の前記入力端における2つのレベルが定常状態になる前に、AD変換が開始され、
前記定常状態は、前記マルチプレクサ(110)の入力端変数の変更後、前記マルチプレクサ(110)の出力端変数が、変更された前記入力端変数を用いた定常解に従って、結果として生じる変化の少なくとも86%又は63%を既に起こしている状態として定義され、
前記方法は、前記評価及び制御ユニット(100)が各個別測定(E1,E2,E3,E4)の前に同等の基本状態にリセットされた後(ステップS1,S4,S7,S10)、以下の個別測定(E1,E2,E3,E4)を実施し、即ち、
a) 前記評価及び制御ユニット(100)が前記基本状態にリセットされた後(ステップS1)、前記マルチプレクサ(110)が、前記基準電圧(U_R)を前記ADC(130)の第1の入力端(131)に切り替え、前記基準電圧の前記基準電位(GND_R)を前記ADC(130)の第2の入力端(132)に切り替え(ステップS2)、前記ADC(130)の前記第1の入力端(131)及び前記第2の入力端(132)における2つのレベルが定常状態になる前に、前記ADC(130)の出力端(133)から基準電圧値(Z_UR)を特定し、前記基準電圧値(Z_UR)を前記計算機(140)に伝送する(ステップS3)、基準電圧測定(E1)、
b) 前記評価及び制御ユニット(100)が前記基本状態にリセットされた後(ステップS4)、前記マルチプレクサ(110)が、前記基準電圧の前記基準電位(GND_R)を前記ADC(130)の前記2つの入力端(131,132)に切り替え(ステップS5)、前記ADC(130)の前記第1の入力端(131)及び前記第2の入力端(132)における2つのレベルが定常状態になる前に、前記ADC(130)の前記出力端(133)から、基準オフセット電圧値(Z_URoffset)を特定し、前記基準オフセット電圧値(Z_URoffset)を前記計算機(140)に伝送する(ステップS6)、基準オフセット電圧測定(E2)、
c) 前記評価及び制御ユニット(100)が前記基本状態にリセットされた後(ステップS7)、前記マルチプレクサ(110)が、測定電圧(U_M)を前記ADC(130)の前記第1の入力端(131)に切り替え、前記測定電圧の基準電位(GND_M)を前記ADC(130)の前記第2の入力端(132)に切り替え(ステップS8)、前記ADC(130)の前記第1の入力端(131)及び前記第2の入力端(132)における2つのレベルが定常状態になる前に、前記ADC(130)の前記出力端(133)から測定電圧値(Z_UM)を特定し、前記測定電圧値(Z_UM)を前記計算機(140)に伝送する(ステップS9)、測定電圧測定(E3)、及び、
d) 前記評価及び制御ユニット(100)が前記基本状態にリセットされた後(ステップS10)、前記マルチプレクサ(110)が、前記測定電圧の前記基準電位(GND_M)を前記ADC(130)の前記2つの入力端(131,132)に切り替え(ステップS11)、前記ADC(130)の前記第1の入力端(131)及び前記第2の入力端(132)における2つのレベルが定常状態になる前に、前記ADC(130)の前記出力端から測定オフセット電圧値(Z_UMoffset)を特定し、前記測定オフセット電圧値(Z_UMoffset)を前記計算機(140)に伝送する(ステップS12)、測定オフセット電圧測定(E4)
を実施し、
前記オフセット補正及びゲイン補正された測定値(U_MuC)は、前記基準電圧値(Z_UR)、前記基準オフセット電圧値(Z_URoffset)、前記測定電圧値(Z_UM)及び前記測定オフセット電圧値(Z_UMoffset)と、基準電圧の既知の値U Ref とから、以下の式、
U_MuC=URef*(Z_UM-Z_UMoffset)/(Z_UR-Z_URoffset)
に従って前記計算機(140)により計算され(ステップS13)、ここで、
前記U_MuCは、オフセット補正及びゲイン補正された測定値(U_MuC)であり、
前記URefは、基準電圧の既知の電圧値(URef)であり、
前記Z_UMは、測定電圧値(Z_UM)であり、
前記Z_UMoffsetは、測定オフセット電圧値(Z_UMoffset)であり、
前記Z_URは、基準電圧値(Z_UR)であり、
前記Z_URoffsetは、基準オフセット電圧値(Z_URoffset)である、
ことを特徴とする方法。 - 前記個別測定(E1,E2,E3,E4)は、相互に同一のタイミングを有する、請求項1に記載の方法。
- 前記マルチプレクサ(110)のスイッチ(P1,P2,P3,P4,M1,M2)は、相互に正確に一致している、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記個別測定(E1,E2,E3,E4)並びに前記オフセット補正及びゲイン補正された測定値(U_MuC)の計算は、周期的に繰り返される、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ラムダセンサ(200)は、広帯域ラムダセンサであり、前記評価及び制御ユニット(100)は、ASICとして構成されている、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019206023.4 | 2019-04-26 | ||
DE102019206023.4A DE102019206023A1 (de) | 2019-04-26 | 2019-04-26 | Verfahren zur präzisen Erfassung eines Signals zum Beispiel eines Sensors |
PCT/EP2020/059884 WO2020216611A1 (de) | 2019-04-26 | 2020-04-07 | Verfahren zur präzisen erfassung eines signals zum beispiel eines sensors |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022531567A JP2022531567A (ja) | 2022-07-07 |
JP7436507B2 true JP7436507B2 (ja) | 2024-02-21 |
Family
ID=70289753
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021563413A Active JP7436507B2 (ja) | 2019-04-26 | 2020-04-07 | センサなどの信号を正確に検出するための方法 |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20220200614A1 (ja) |
EP (1) | EP3959818A1 (ja) |
JP (1) | JP7436507B2 (ja) |
KR (1) | KR20220002914A (ja) |
CN (1) | CN113728553A (ja) |
DE (1) | DE102019206023A1 (ja) |
WO (1) | WO2020216611A1 (ja) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003060505A (ja) | 2001-07-25 | 2003-02-28 | Texas Instruments Inc | アナログ/デジタルコンバータにおける入力信号のオフセットエラー補償 |
JP2012195773A (ja) | 2011-03-16 | 2012-10-11 | Toshiba Corp | 比較回路および並列型アナログデジタル変換器 |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3362996B2 (ja) * | 1995-05-30 | 2003-01-07 | 株式会社荏原製作所 | 磁気軸受装置 |
US7710303B2 (en) | 2007-04-17 | 2010-05-04 | Microchip Technology Incorporated | Analog-to-digital converter offset and gain calibration using internal voltage references |
DE102008001697A1 (de) | 2008-05-09 | 2009-11-12 | Robert Bosch Gmbh | Auswerte- und Steuereinheit für eine Breitband-Lambdasonde |
DE102011007068A1 (de) | 2011-04-08 | 2012-10-11 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Breitband-Lambdasonde |
-
2019
- 2019-04-26 DE DE102019206023.4A patent/DE102019206023A1/de active Pending
-
2020
- 2020-04-07 EP EP20719362.4A patent/EP3959818A1/de active Pending
- 2020-04-07 CN CN202080031473.1A patent/CN113728553A/zh active Pending
- 2020-04-07 JP JP2021563413A patent/JP7436507B2/ja active Active
- 2020-04-07 KR KR1020217034341A patent/KR20220002914A/ko unknown
- 2020-04-07 WO PCT/EP2020/059884 patent/WO2020216611A1/de unknown
- 2020-04-07 US US17/601,978 patent/US20220200614A1/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003060505A (ja) | 2001-07-25 | 2003-02-28 | Texas Instruments Inc | アナログ/デジタルコンバータにおける入力信号のオフセットエラー補償 |
JP2012195773A (ja) | 2011-03-16 | 2012-10-11 | Toshiba Corp | 比較回路および並列型アナログデジタル変換器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2022531567A (ja) | 2022-07-07 |
US20220200614A1 (en) | 2022-06-23 |
EP3959818A1 (de) | 2022-03-02 |
CN113728553A (zh) | 2021-11-30 |
KR20220002914A (ko) | 2022-01-07 |
WO2020216611A1 (de) | 2020-10-29 |
DE102019206023A1 (de) | 2020-10-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101919256B1 (ko) | 전류 측정 동안 참조 전류에 의한 전류 센서들의 캘리브레이션 | |
US10983187B2 (en) | Measuring bridge arrangement with improved error detection | |
JP5517777B2 (ja) | ブリッジ回路の断線検出回路および断線検出手段を有するシステム | |
JP5427658B2 (ja) | コンパレータのオフセット補正装置 | |
CN110161313B (zh) | 一种微差法与比例法结合的电阻高精度测量系统与方法 | |
US10330767B2 (en) | Calibrated measurement system and method | |
JP2001208625A (ja) | 状態応答センサのレンジ内故障検出方法及び装置 | |
JP6270403B2 (ja) | 半導体装置及び電子制御装置 | |
JP2011138504A (ja) | 信号監視システム | |
JP2013201691A (ja) | 逐次比較型a/d変換器 | |
JP2019509491A (ja) | マルチチャネルシステムのためのクロストーク較正 | |
JP4977741B2 (ja) | 電流検出装置 | |
JP7436507B2 (ja) | センサなどの信号を正確に検出するための方法 | |
US7525375B2 (en) | Method of correcting the output signal of an analog amplifier, amplifier module and measuring device | |
JP6314681B2 (ja) | 排気ガスセンサのa/d変換データ補正システム | |
US8542057B2 (en) | Circuit arrangement and method for temperature measurement | |
JP5128910B2 (ja) | 温度補正装置及び温度補正方法 | |
JP4751343B2 (ja) | A/d変換装置 | |
JP6489081B2 (ja) | センサ装置 | |
JP2000201074A (ja) | A/d変換回路 | |
WO2014094775A1 (en) | A method for linearization of the output of an analog-to-digital converter and measuring instruments using such method | |
JP3877747B1 (ja) | A/d変換装置 | |
JP2017079418A (ja) | センサインタフェースキャリブレーション装置 | |
RU2358245C1 (ru) | Способ и устройство измерения температуры | |
JP2019203854A (ja) | 位置検出装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211122 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20211025 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221221 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230320 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20230704 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20231106 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20231113 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240130 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240208 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7436507 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |