JPS62261070A

JPS62261070A - 測定装置

Info

Publication number: JPS62261070A
Application number: JP62097255A
Authority: JP
Inventors: ハンス、シユライバー
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1986-04-25
Filing date: 1987-04-20
Publication date: 1987-11-13
Also published as: EP0242625B1; ES2018794B3; EP0242625A1; ATE59469T1; CA1294331C; US5016198A; DE3767008D1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、測定発信器およびその後に接続されている制
御装置を有する測定装置に関する。

〔従来の技術〕

測定量に対するセンサを含み、測定量に関係して電気的
測定信号を供給し、センサの特性データを記憶するコー
ド化メモリを含み、一つの個別特性曲線を有する測定発
信器と、測定発信器と接続され、特性データを照会し、
それによって測定値を補正する制御装置とを備えた測定
装置はヨーロッパ特許第０７９０８６号明細書に開示さ
れている。この測定装置では、測定発信器はセンサと、
センサに対する特性データを記憶しているコード化メモ
リとから成るユニットである。これらの特性データは、
たとえば正規センサ信号の値を基準としてのセンサ信号
の零点シフト、温度の影響などである。測定発信器と接
続されている制御装置はコード化メモリの内容を照会し
、またそれによってセンサから到来するセンサ信号を補
正する。

これは、このセンサ信号を制御装置内で、可能なセンサ
信号の全帯域幅にわたり直線的に変更することにより行
われる（演算項＠器の増幅率またはオフセットおよび信
号の加算への作用）。

このような測定装置は、直線的な特性曲線を有するセン
サが使用される際には良好に通している。

しかし、非直線的な特性曲線を有するセンサが使用され
る際には、この全帯域幅にわたり同一の補正値によりセ
ンサ信号を補正することはもはや可能でない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従って、本発明の目的は、前述のような従来の測定装置
を、特に非直線的な特性曲線を有するセンサも使用し得
るように構成することである。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的は、本発明によれば、制御装置がプロセッサ、
アナログ・ディジタル変換器およびメモリを有する計算
機を含み、メモリが、測定発信器の形式特性曲線を定め
る形式データを記憶している形式メモリを含み、特性デ
ータが測定発信器のｍｆｌＮの個別値であり、これらの
個別値により形式データと結び付いて測定発信器の個別
特性曲線が定められており、メモリが一つの測定プログ
ラムを有する１つのプログラムメモリを含み、このプロ
グラムメモリによりプロセッサが各測定信号に対して測
定量に対応付けられる測定値を測定発信器の形式特性曲
線および個別値から求めることにより達成される。

本発明は、測定発信器の各形式に対して、同一の形式の
すべての測定発信器を原理的に特徴付ける１つの形式特
性曲線を定め得るという考察から出発している０本発明
によれば、この形式特性曲線は、制御装置の形式メモリ
内に記憶されている形式データにより定められている。

　１ｊｌｌＪ定発信器の個別特性曲線の形式特性曲線か
らの偏差は離散的な１固別値により定められており、ま
た測定発信器に１つのコード化メモリ内で添えられてい
る。各個別値および形式特性曲線から制御装置内の計算
機が個別特性曲線上の１つの基準点を定める。続いて計
算機のプログラムメモリ内の１つの測定プログラムが各
測定信号に対するこれらの基準点から出発して対応付け
られている測定値を求める。

そのために、測定プログラムは、測定値が到来する際に
先ず、個別特性曲線のどの２つの基準点の間にその測定
値が位置するかが確認されるように構成することができ
る。Ｖｔいて測定値が公知の内挿法の１つ、たとえば両
基準点の間の直線内挿法により求められる。

測定値が非常に短い間隔で次々と供給されなければなら
ない場合には、上記の方法は非常に高速度の計算機を前
提とする。このような状況のもとでは、個別値および形
式特性曲線から出発して１つの較正プログラムにより先
ずｆＩＮ別特別命性曲線べての可能な点値対を計算し、
またこれらの点値対を計算機の作業用メモリのなかに、
作業用メモリから各測定値に対して付属の測定量を直接
的に読出し可能であるように記憶することが目的にかな
っている。

本発明は、非直線的な特性曲線を有する測定発信器にお
いて特に有意義である。しかし、本発明は、直線的な特
性曲線を有する測定発信器においても使用可能である。

この場合には、たとえば横軸または縦軸の方向に形式特
性曲線にくらべての個別特性曲線の軸線方向ずれと個別
特性曲線の傾斜とを示す第２の個別値で十分である。

コード化メモリとしては、１つまたはそれ以上の個別値
を少なくとも１つの個別値が評価装置から照会可能であ
りかつデコード可能であるようにコード化して含んでい
る任意の装置が使用され得る。１つの簡単な例は、一部
の端子が絶縁されており、また一部の端子が接地されて
おり、従って接続されている評価装置が抵抗測定により
個々の端子を介して１つの２進数を求め得るように構成
された接続端子ブロックである。コード化メモリに対す
るアナログメモリとしては、評価装置から電気的に照会
可能であるコンデンサ、抵抗などのような電気的構成部
分が使用され得る。

本発明の１つの実施例では、形式特性曲線はｍ個のパラ
メータにより測定発信器の形式特性曲線を定める１つの
数学的特性関数として形式メモリ内に記憶されている。

評価装置はこの特性関数のｍ個のパラメータを、測定発
信器の個別特性曲線の特性関数が生ずるように選定され
ている測定発信器のコード化メモリからのｍ個の個別値
により置換する。

本発明の第２の実施態様では、形式メモリは形式特性曲
線を離散的な点値対の形態で含んでおり、またコード化
メモリはｍ個のサポート点で形式特性曲線からの個別特
性曲線の偏差を含んでいる。

〔実施例〕

次に本発明の実施例を図面により一層詳細に説明する。

第１図に示されている測定装面は、熱的に作動する空気
流量針として構成さており、内燃機関の高温領域、すな
わち吸込管１１１のなかに配置されている測定発信器１
を含んでいる。測定発信器１は測定抵抗１１２および加
熱抵抗１１３を有するセンサ１１と、設定抵抗１２１お
よび１２２を有する設定装置１２と、コード化抵抗１３
１．１３２および１３３を有するコード化メモリ１３と
を含んでいる。

測定抵抗１１２および加熱抵抗１１３は白金薄膜抵抗と
して構成されており、内燃機関の吸込管１１１のなかに
配置されている。

測定抵抗１１２は１つの内部？！＄＊点を介して一方の
設定抵抗１２１と直列に接続されており、第１の比較的
高抵抗のブリッジ辺を形成している。

同様に加熱抵抗１１３および他方の設定抵抗１２２は１
つの内部接続点に接続されており、第２のブリッジ辺を
形成している。これらのブリッジ辺は並列に接続線１０
１と戻り線１０２との間に位置している。ブリッジ辺の
内部接続点は出力線１０３．１０４に接続されている。

これらの出力線は接続線１０１および戻り線１０２と一
緒に制御装置端子１００を形成している。

コード化メモリ１３の３つのオーム性コード化抵抗１３
１，１３２，１：３３は一端で基準線１３０と接続され
ており、また他端で３つのコード化線に通じており、こ
れらのコード化線は基準線１３０と一緒にメモリ端子１
３４を形成している。

制御装置２は関節増幅器２０、終端抵抗２００および計
算機を含んでいる。

関節増幅器の両入力端は制御装置端子１００の出力線１
０３．１０４に接続されている。その出力端は接続線１
０１と接続されている。戻り線１０２は終端抵抗２００
を介して接地点に導かれている。こうして、調節増幅器
２０がその出力電流を抵抗１１３．１２２および２００
を介して相応に変更することによって、測定抵抗１１２
の温度と加熱抵抗１１３の温度との間の温度差を空気流
量に無関係に一定に保つ公知の調節回路が形成されてい
る。この電流は終端抵抗２００の両端に測定信号Ｓを示
す電圧降下を生じ、その大きさは個別特性曲線１１４（
第２図）に従うて測定量Ｍに関係している。

制御装置２内の計算機はマイクロプロセッサ２２および
マスタープロセッサ２５を含んでいる。

マイクロプロセッサ２２の入力側にはアナログ−ディジ
タル変換ａ２１が接続されている。さらに、マイクロプ
ロセッサ２２の出力側にはＲＡＭの形態の作業用メモリ
２４と、全体としてＲＯＭ２３により形成されている形
式メモリ２３１およびプログラムメモリ２３２とが接続
されている。アナログ−ディジタル変換器２１は８ビツ
トの分解能を有し、従って２５６のディジタル値を供給
し得る。アナログ−ディジタル変換器２１は入力側で電
圧の形態で測定信号Ｓを受ける。

第２図には測定発信器１の個別特性曲線１１４および形
式特性曲線１１５が示されており、測定信号Ｓは電圧と
して空気流量の形態の測定量Ｍに関係して示されている
。

形式特性曲線１１５は２−５６の点から成っており、そ
れらの各々は１つの点対（空気流量Ｍおよび電圧Ｓ）に
より定められている。形式特性曲線はたとえば下記のよ
うにして求められる。１つの測定標準により定められた
同一の空気流量Ｍにおける２個の測定発信Ｂ１からの電
圧Ｓの測定により２個の電圧値が得られる。これらの２
個の電圧値の平均値またはガウス分布の最大値および空
気流量Ｍの測定標準の値が形式特性曲線１１５の１つの
サポート点値対を形成する。この方法が、第２図の縦軸
に記入されているように等間隔の点をマークするように
大きさを選定された全体でｙ（固の相異なる測定標準に
より行われる。こうして形式特性曲線１１５の２　ＩＮ
のサポート点値対が得られる。形式特性曲線１１５の２
５６の点の残りの点値対は１つのプロセロ計算機が公知
の外挿法により、各点で形式特性曲線１１５の一次およ
び二次微分がそれぞれ等しいように計算する形式特性曲
線１１５のすべての２５６の魚信対が形式メモＵ　２３
１、すなわちＲＯＭ２３のなかに記憶される。

測定発信器１０個別特性曲線１１４は同じく２５６の魚
信対から成っている。しかし、そのうちで３つの魚信対
（以下では基準値対と呼ぶ）のみが測定発信器の製造後
に形式特性曲線１１５のサポート魚信対と同様に求めら
れる。それぞれ同一の空気流！（ＭｌないしＭ３）にお
ける形式特性曲線１１５の電圧Ｓからの測定発信器１の
電圧Ｓの偏差はａ、ｂＳｃで示されている。これらの値
は測定発信器１の個別値であり、コード化メモリ１３内
のコード化抵抗１３１．１３２．１３３の値の相応の設
定により記憶されている。

正負符号は、どの側に個別特性曲線１１４が形式特性曲
線１１５から偏差するかを示す。低いほうの電圧値への
偏差（ａ、ｂの場合）はたとえば負の符号を有し、また
高いほうの電圧値への偏差（Ｃの場合）はたとえば正の
符号を有する。正負符号に関する情報はコード化抵抗１
３１．１３２．１３３のなかでたとえば存在する（固別
値により占められていない１つの追加的な場所に含まれ
ている０個別値がたとえばｌから５０まで行けば、数４
３は値＋４３を意味し、値−４３は数１４３により示さ
れる。

たとえば測定装置１の最初の始動の際に完全な個別特性
曲線を定めるためには、マイクロプロセッサ２２がプロ
グラムメモリ２３２内の較正プログラムにより照会出力
端１３４を介して抵抗測定によりコード化抵抗１３１．
１３２．１３３の大きさを求める。これらの３つの大き
さ、ＩＩＩ別値ａ、ｂ、ｃにより個別特性曲線１１４の
３つの基準点がその基準値対により計算され、またＲＡ
Ｍ２４のなかに記憶される。基準値対から出発してマイ
クロプロセッサ２４が、形式特性曲線１１５の各魚信対
に対して同一の空気流１（Ｍｙ）における偏差値（第２
図中のｄ）を式％式％）ここで、ＭｌおよびＭ２は隣接する２つの基準点におけ
る測定量の値に従って計算することによって、個別特性曲線１１４の
残りの魚信対を直線近億により計算する。

個別特性曲線１１４のこうして求められたすべての２５
６の魚信対をマイクロプロセッサ２２がＲＡＭ２４のな
かに、測定発信器ｌの測定信号Ｓの各電圧値にそれぞれ
付属の空気流量Ｍを有するメモリセルのアドレスが対応
付けられているように記憶する。

個別特性曲線１１４の計算は何秒間かを必要とする。従
って、この計算は必要の際にのみ、すなわち最初の始動
の際および空気流量計の交換の際または動作電圧の喪失
（この場合にはＲＡＭ２４の内容が失われている）の際
にのみ実行される。

従って、マイクロプロセッサ２２は内燃機関の各始動の
際にコード化抵抗１３１．１３２．１３３の大きさを測
定する。されらの大きさが最初の始動の際に記憶された
大きさと等しい大きさに留まっている場合には、すなわ
ち同一の測定発信器ｌが接続されている場合には、マイ
クロプロセッサ２２はＲＡＭ２４内に記憶されている個
別特性曲線１１４を維持する。

測定作動中、ＲＯＭ２３内に記憶されている測定プログ
ラムにより制御されて、アナログ−ディジタル変換器２
１がその入力端に与えられている測定発信器１の電圧Ｓ
からディジタル値を出力する。マイクロプロセッサ２２
はこれらのディジタル値によりＲＡＭ２４内の空気流量
Ｍのディジタル値を有するメモリセルを直接にアドレス
指定し、これらのディジタル値（＝測定値Ｘ）を続出す
。

たいていは空気流量Ｍではなく、内燃機関の１つの吸込
行程の所与の一部分または全部にわたるその時間積分が
必要とされる。従って、測定プログラム中に、マイクロ
プロセッサ２２が積分間隔の間に到来する空気流量Ｍの
ディジタル値がら１つの和値を形成するためのプログラ
ムが含まれている。

積分間隔にわたる空気流量Ｍの時間積分の計算はマスタ
ープロセッサ２５によりｍ′ａされる。まずマイクロプ
ロセッサ２２における粕漬形成のための開始および停止
命令がある。各開始命令の際に粕漬が零にセントされ、
また累算が開始される。

停止命令は粕漬および実行された加算の回数を照会する
。マスタープロセッサ２５がこの粕漬を実行された加算
の回数により除算し、また１つの積分間隔に相応する時
間を乗算する。それによって積分間隔あたりの空気流量
が得られる。

従って、マイクロプロセッサ２２は積分の制御の負担を
除かれている。この役割分担は、さもなければ内燃機関
の高い回転数において過大な負担を負うであろう簡単な
標準プロセッサの使用を可能にする。マスタープロセッ
サ２５は追加的な費用とならない。なぜならば、マスタ
ープロセッサ２５は、ここでは説明されない追加的な役
割のために、いずれにせよ存在しているからである。本
発明による測定装置のもう１つの利点は、空気流量の時
間積分の計算が、通常必要とされる直線化装置を使用せ
ずに、高い精度で可能あることである。すなわち、本発
明では電気的測定信号Ｓではなく測定量Ｍが直接に積分
される。従って、測定量Ｍの積分および測定信号Ｓの積
分の非比例性の問題は生じない。

測定装置の２つの構成要素のうち測定発信器１が最も苛
酷に使用される。同一の形式の新しい測定発信器との（
場合によっては必要な）交換はいつでも任意の場所で、
なお機能している制御装置へのマツチングを全く必要と
せずに行われ得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は内燃機関の吸込管内の空気流量測定のための本
発明による測定装置の回路図、第２図は第１図の測定装
置における形式および個別特性曲線を示すグラフである
。１・・・測定発信器、２・・・制御装置、１１・・・セ
ンサ、１２・・・設定装置、１３・・・コード化メモリ
、２０・・・関節増幅器、２１・・・アナログ−ディジ
タル変換器、２２・・・マイクロプロセッサ、２３・・
・ＲＯＭ、２４・・・ＲＡＭ、２５・・・マスタープロ
セッサ、１１１・・・吸込管、１１２・・・測定抵抗、
１１３・・・加熱抵抗、１１４・・・個別特性曲線、１
１５・・・形式特性曲線、１２１．１２２・・・設定抵
抗、１３１〜１３３・・・コード化抵抗、２００・・・
終端抵抗、２３１・・・形式メモリ、２３２・・・プロ
グラムメモリ。ｌＧ１５［Ｖ］

Claims

【特許請求の範囲】１）測定量（Ｍ）に対するセンサ（１１）を含んでおり
、測定量（Ｍ）に関係して電気的測定信号（Ｓ）を供給
し、センサ（１１）の特性データを記憶しているコード
化メモリを含み、１つの個別特性曲線（１１４）を有す
る測定発信器（１）と、測定発信器（１）と接続されて
、特性データを照会し、またそれによって測定値（Ｘ）
を補正する制御装置（２）とを有する測定装置において
、制御装置（２）がプロセッサ、アナログ−ディジタル変
換器（２１）およびメモリを有する計算機を含んでおり
、メモリが、測定発信器（１）の形式特性曲線（１１５）
を定める形式データを記憶している形式メモリ（２３１
）を含んでおり、特性データが測定発信器（１）のｍ個の個別値であり、
これらの個別値により形式データと結び付いて測定発信
器（１）の個別特性曲線（１１４）が定められており、メモリが測定プログラムを有するプログラムメモリ（２
３２）を含んでおり、このプログラムメモリの助けによ
りプロセッサが各測定信号（Ｓ）に対して測定量（Ｍ）
に対応付けられる測定値（Ｘ）を測定発信器（１）の形
式特性曲線および個別値から求めることを特徴とする測定装置。２）形式メモリ（２３１）が形式特性曲線（１１５）を
離散的な点値対の形態で含んでおり、またコード化メモ
リ（１３）内のｍ個の個別値の各々が形式特性曲線（１
１５）の対応付けられている点値対（サポート点）から
の個別特性曲線（１１４）の偏差を示すことを特徴とす
る特許請求の範囲第１項記載の測定装置。３）形式メモリ（２３１）が形式特性曲線（１１５）を
ｍ個のパラメータを有する１つの特性関数の形態で含ん
でおり、また測定発信器（１）の個別特性曲線（１１４
）を定めるパラメータがコード化メモリ（１３）内のｍ
個の個別値であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載の測定装置。４）制御装置（２）内のプログラムメモリ（２３２）が
１つの較正プログラムを含んでおり、この較正プログラ
ムの助けによりプロセッサが形式メモリ（２３１）およ
びコード化メモリ（１３）の内容を照会し、この照会の
結果から測定発信器（１）の個別特性曲線（１１４）を
計算し、またこの計算の結果を１つの作業用メモリ（２
４）のなかに、１つの測定信号（Ｓ）に属する測定値（
Ｘ）が測定信号（Ｓ）に対応付けられているアドレスの
もとに記憶されるように記憶し、プロセッサが測定プロ
グラムの助けにより各測定信号（Ｓ）に対して測定量（
Ｍ）に対応付けられる測定値（Ｘ）を作業用メモリ（２
４）から読出すことを特徴とする特許請求の範囲第２項
または第３項記載の測定装置。５）測定発信器（１）が、１つの測定量（Ｍ）に関係し
かつ測定発信器（１）の個別特性曲線（１１４）により
定められている電気的測定信号（Ｓ）を供給するセンサ
（１１）と、照会端子（１３４）および制御装置端子（
１００）を有する永久的コード化メモリ（１３）とを有
し、コード化メモリ（１３）内にｍ個の個別値が記憶さ
れており、これらの個別値により、同一の形式のすべて
の測定発信器を特徴付ける形式特性曲線からの測定発信
器（１）の個別特性曲線の偏差が定められていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の測定装置。６）コード化メモリ（１３）がコード化構成部分、特に
オーム抵抗（１３１ないし１３３）から成っていること
を特徴とする特許請求の範囲第５項記載の測定装置。７）測定発信器が専ら受動的構成要素を含んでいること
を特徴とする特許請求の範囲第５項または第６項記載の
測定装置。