SE1150654A1 - Metod för testning av temperaturgivare, och en testanordning - Google Patents

Abstract

12 Sammandrag Uppfmningen avser en metod for att testa en temperaturgivare, dar temperaturgivaren innefattar en temperaturberoende resistor (R2). Metoden innefattar stegen att - bestamma resistansen Rt1 fOr R2, pafora resistorn R2 en spanningspuls med en forutbestamd spatn2n, i,ngsamplitudoch med en forutbestamd varaktighet T, bestamma resistansen Rt2 for R2 efter spanningspulsen, bestamma absolutvardet for resistansskillnaden AR = I Rt1 R - jamfora AR med ett eller flera troskelvarden (TR1, TR2,...), generera en testsignal i beroende av resultatet av jamforelsen, dar testsignalen representerar resultatet av testningen av temperaturgivaren. (Figur 5)

Description

Titel Metod for testning av temperaturgivare, och en testanordning Uppfinningens omrade Foreliggande uppfinning avser en metod och en anordning enligt ingresserna ffir de oberoende patentkraven.

Bakgrund till uppfinningen Foreliggande uppfinning är speciellt avsedd for resistiva temperaturgivare, s.k. termistorer, som am/ands i fordon, men kan naturligtvis aven tillampas generellt for resistiva temperaturgivare.

En termistor är generellt en elektronikkomponent, en resistor, vars resistans är beroende av temperaturen. Anvandningsomradena är manga, till exempel i elektroniska termometrar, termostater och overhettningsskydd. Termistorer finns med ett mycket stort antal resistansvarden och olika kansligheter. Den firms med bade positiv temperaturkoefficient, PTC, och negativ temperaturkoefficient, NTC. Den positiva typens resistans okar med stigande temperatur, den negativa typens resistans sjunker dâ temperaturen Ran Pa drivlinan for lastbilar finns idag flera resistiva temperaturgivare, termistorer, anordnade, t.ex. NTC, som har en negativ temperaturkoefficient, och PT200, som har en positiv temperaturkoefficient.

Figur 1 visar en typisk graf for en NTC-termistor, i det har fallet en av typen 2 k)/25°C, som alltsa vid resistansen 2 kQ indikerar en temperatur pa 25°C. Med en elektronisk styrenhet kan man lasa av resistansen och pa sâ satt bestamma temperaturen.

For att mata resistansen sa anvander man sig av sâ kallad spanningsdelning i styrenheten.

I figur 2 visas en enkel principskiss av en temperaturgivare, med ett temperaturkansligt motstand R2 och ett motstand R1 med kand resistans. Temperaturgivaren är kopplad till spanningen Vs och strommen I flyter genom motstanden R1 och R2.

Spanningen U mats over R2 och enligt Ohms lag galler dà foljande samband: Vs=(R1+R2) x I I=U/R2 R1xU Man far da ett uttryck for resistansen R2 somR2 — Man mater saledes spanningen U over NTC-motstandet (R2) dâ det är kopplat i serie med ett kant motstand. Pa sâ sift kan man rakna ut resistansen och armed temperaturen.

Det finns ett antal legala krav for tunga fordon inom EU (exempelvis Euro5 samt Euro6) avseende till exempel utslappsgranser for avgaser, bullernivaer, etc. En del av dessa kraven är kopplade till vissa temperaturnivaer — exempelvis behover man inte klara utslappskraven om temperaturen t.ex. är lagre an +5°C. Detta tillsammans med fordonstillverkarnas egna behov satter krav pa den noggrannhet och tillforlitlighet som kravs. Ibland kravs t.o.m. redundans (extra givare) for att klara lagkraven. Vidare finns det en risk att mindre nograknade akarelkerier fuskar genom att fiffla med temperaturgivarna sa att de visar fel, dvs. manipulering med givarna. Aven detta finns det legala krav pa att man skall skydda utrustningen mot.

Foljande patentdokument avser kalibrering och testning av termistorer.

US-2006/0104330 avser en metod och en anordning for att kalibrera en termistor, speciellt for ett skrivarhuvud i en blackstraleskrivare. Forenklat sker detta genom att varma upp termistorn, antingen genom att pafora en konstant spanning eller en konstant effekt, och sedan mata resistansen fOre och under uppvarmningen av termistorn. Darigenom kan man samla in data som anvands vid kalibreringen.

WO-98/55977 avser en elektronisk varmedetektor bestaende av en termistor. Genom att lagga pa en spanning i form av en testpuls under 10 sekunder kan 30 termistorns funktion testas genom att studera om terminstom varms upp.

Syftet med foreliggande uppfinning är att forbattra kontrollen av temperaturgivare, i synnerhet sadana som anvands pa fordon, for att bland annat forhindra att manipulering av dessa sker.

Sammanfattning av uppfinningen Ovan namnda syften astadkommes med uppfinningen sasom den definieras av de oberoende patentkraven.

Foredragna utforingsformer definieras av de beroende patentkraven.

Eftersom temperaturgivaren, enligt foreliggande uppfinning, uppvisar en resistans sâ gar det, genom att lagga pa en spanningspuls over givaren, dar spanningspulsen har en amplitud exempelvis i storleksordningen 5 Volt, och en varaktighet som inte overstiger en sekund, att utveckla effekt i temperaturgivaren. Nar energi tillfors sâ kommer ocksa givarens temperatur att hojas. Genom uppfinningen kan man alltsa diagnostisera givaren, dvs. konstatera att den verkligen uppvisar ett temperaturberoende. Foretradesvis kan man aven kalibrera noggrannheten vid temperaturmatningen, samt offset-spanningen, och se att den visar ratt temperatur: I korthet innebar metoden enligt uppfinningen att: math. resistansen lagga pa en bestamd spanning under en bestamd tid math. resistansen Genom att bilda skillnaden mellan de uppmatta resistanserna fore och efter att spanningspulsen pecirts den temperaturberoende resistorn och jamfora skillnaden med ett eller flera forutbestamda troskelvarden, kan det da enkelt konstateras om resistorn uppvisar ett temperaturberoende.

Det gar alltsa med dessa matdata att rakna ut vilken temperaturokning som borde ha erhallits och damned faststalla huruvida temperaturgivaren fungerar som den ska samt intc har utsatts for manipulering. Vidare kan alien resistorn verifieras sâ att den faktiska uppmatta temperaturen i steg 1 är korrekt. Ar den inte raft kan man rakna ut eventuellt offsetfel och damned anpassa kalibreringen till detta.

Sammanfattningsvis uppvisar metoden och testanordningen enligt foreliggande uppfinning bland annat foljande fOrdelar jamfOrt med tidigare kanda tekniker. redundanta temperaturgivare behovs ej givaren kan diagnostiseras utan att anvanda andra givare eventuell manipulering kan hindras • givaren kan kalibreras for mer noggrann matning eventuell offset kan detekteras Kort ritningsbeskrivning Figur 1 ar en schematisk graf som illustrerar hur temperaturen varierar med resistansen for en NTC-resistor.

Figur 2 är en schematisk bild av en kand temperaturgivare.

Figur 3 är ett blockschema som illustrerar testanordningen enligt foreliggande uppfinning vid testning av en temperaturgivare.

Figur 4 är en schematisk graf som illustrerar foreliggande uppfinning.

Figur 5 är ett flodesschema som illustrerar metoden enligt uppfinningen. Figur 6 är ett flodesschema som illustrerar en utforingsform av metoden enligt uppfinningen.

Figur 7 ar ett flodesschema som illustrerar en alternativ utforingsform enligt foreliggande 25 uppfinning.

Detaljerad beskrivning av foredragna utforingsformer av uppfinningen Uppfinningen kommer nu att beskrivas i detalj med hanvisning till de bifogade figurerna. Figur 3 ar ett blockschema som illustrerar testanordningen enligt foreliggande uppfinning vid testning av en temperaturgivare.

I figur 3 visas saledes en testanordning 2 for att testa en temperaturgivare 4, dar temp eraturgivaren 4 innefattar en temperaturberoende resistor R2. Testanordningen innefattar en matenhet 6 anpassad att bestamma resistansen Rti f6r R2. Detta sker exempelvis genom att mata spanningen over R2 och sedan berakna, pa samma satt som beskrivits ovan i anslutning till figur 2, resistansen fOr R2. Eftersom temperaturen beror av resistansen for R2 kan ocksa ett matt pa temperaturen erhallas.

Testanordningen 2 innefattar vidare en spanningsmatningskrets 8, en styrenhet 10, en omkopplare 12, och en berdkningsenhet 14. Omkopplaren 12 är anpassad att styras av styrenheten 10 sa att spanningsmatningskretsen 8 ansluts och pH& resistorn R2 en spanningspuls 16 (se figur 4) med en forutbestamd spdnningsamplitud UT och med en fOrutbestamd varaktighet T. Efter spanningspulsen 16 bestams resistansen Rt2 fer R2 av matenheten 6.

Berakningsenheten 14 är anpassad att bestamma absolutvdrdet for resistansskillnaden AR = I R11 - Rt2 L jamfora AR med ett eller flera troskelvarden (TR1, TR2,...), och generera en testsignal 18 i beroende av resultatet av jamforelsen, dar testsignalen 18 representerar resultatet av testningen av temperaturgivaren 4. Testsignalen 18 kan exempelvis innehalla information "OK" om AR overstiger atminstone ett av de namnda troskelvdrdena (TR1, TR2,...) vilket innebar att resultatet av testet att R2 uppvisar ett temperaturberoende. Om AR inte overstiger ett av de namnda troskelvardena (TR1, TR2,...) innehaller testsignalen 18 informationen "icke OK", som innebdr att resultatet av testet var att R2 inte uppvisade det kravda temperaturberoendet.

Langden (varaktigheten) av spanningspulsen beror pa vilken typ av resistor som R2 är.

Om man vdljer for lang pulslangd riskerar man att forstora resistorn. Enligt en utfOringsform valjs spanningspulsens varaktighet T till mindre an 1 sekund. Exempelvis valjs spanningspulsens varaktighet T till att ligga i intervallet 5-50 ms, foretradesvis ca. 10 ms.

Spanningspulsens amplitud UT valjs foretradesvis till att vara lagre an 36 Volt, vilket vid 30 tilldmpningar for fordon är den maximala spanning som finns tillgänglig. Enligt cn utforingsform valjs spanningspulsens amplitud UT till att ligga i intervallet 3-36 Volt, mera foredraget 3-7 Volt, och foretradesvis 5 Volt.

Enligt en utforingsform av testanordningen 2 är berakningsenheten 14 anpassad att bestamma en kurva representerande temperaturforandringen for R2 under spanningspulsen. Detta illustreras schematiskt i figur 4 dar spanningspulsen 16 är den nedre kurvan som uppvisar en tydlig fyrkantform. I figuren har start- och sluttider (ti resp. t2) markerats, samt pulslangden T. Den ovre kurvan visar hur temperaturen andras i resistorn under spanningspulsen. Temperaturen stiger initialt snabbt men stigningstakten avtar och temperaturen planar ut mot ett stabilt varde. Vid t2 borjar temperaturen att minska och sjunker sedan ner mot den tidigare nivan.

Den bestamda kurvan, eller parametrar for den bestamda kurvan, kan sedan jamforas med en uppsattning kurvor, eller parametrar far en uppsattning kurvor, representerande olika typer av temperaturberoende resistorer. Exempel pa en parameter som kan anvandas for att identifiera kurvan är exempelvis den tidpunkt da 63% av den maximala temperaturen under spanningspulsens varaktighet har uppnatts.

Darefter genereras en informationssignal 20 (se figur 3) i beroende av jamforelsen som da kan indikera typen av resistor for R2.

Uppfinningen innefattar alien en metod far att testa en temperaturgivare, dar temperaturgivaren innefattar en temperaturberoende resistor (R2). Metoden kommer nu att beskrivas i forsta hand med hanvisning till flodesschemat i figur 5.

Figurerna 6 och 7 omfattar utforingsformer av metoden enligt uppfinningen.

Metoden innefattar att -bestamma resistansen Rt1 for R2, pafOra resistorn R2 en spanningspuls med en forutbestamd spanningsamplitud UT och med en forutbestamd varaktighet T, bestamma resistansen Rt2 far R2 efter spanningspulsen, bestamma absolutvardet for resistansskillnaden AR = IR1 - Re I -jamfora AR mcd ett eller flcra troskelvarden (TR1TR2...), generera en testsignal i beroende av resultatet av jamforelsen, dar testsignalen representerar resultatet av testningen av temperaturgivaren.

Hur dessa steg genomfors har beskrivits i detalj ovan vid beskrivningen av testanordningen.

Testsignalen som genereras anger sdledes resultatet av testet att R2 uppvisar ett temperaturberoende, dvs. om AR overstiger eller understiger eft av de namnda troskelvardena (TR1, TR2,...), exempelvis genom att innehalla informationen "OK" eller "inte OK".

Enligt metoden är spanningspulsens varaktighet T är mindre an 1 sekund, och mera fordelaktigt inom intervallet 5-15 ms, foretradesvis ca. 10 ms. Spanningspulsens amplitud UT är ldgre an 36 Volt, exempelvis i intervallet 3-36 Volt, mera foredraget inom 3-7 Volt, och foretradesvis 5 Volt.

Enligt en utforingsform, vilken illustreras med flodesschemat i figur 6, innefattar metoden att, utover de steg som beskrivits ovan i anslutning till figur 5, awn att -bestamma en kurva representerande temperaturfordndringen for R2 under spanningspulsen, -jamfora den bestamda kurvan, eller parametrar for den bestamda kurvan, med en uppsattning kurvor, eller parametrar for en uppsattning kurvor, representerande olika typer av temperaturberoende resistorer, och att -generera en informationssignal i beroende av jamforelsen indikerande typen av resistor for R2. Aven detta liar beskrivits i detalj ovan.

Enligt en alternativ utforingsform, vilken illustreras i figur 7, utfors dessa steg utan att de &riga stegen genomfors, dvs. att: -pdfora resistorn R2 en spanningspuls med en forutbestdmd spdnningsamplitud UT och med en forutbestamd varaktighet T, -bestamma en kurva representerande temperaturforandringen for R2 under spanningspulsen, -jamfora den bestamda kurvan, eller parametrar for den bestamda kurvan, med en uppsattning kurvor, eller parametrar for en uppsattning kurvor, representerande olika typer av temperaturberoende resistorer, och att -generera en informationssignal i beroende av jamforelsen indikerande typen av resistor for R2.

Foreliggande uppfinning är inte begransad till ovan-beskrivna foredragna utforingsformer. 5 Olika altemativ, modifieringar och ekvivalenter kan anvandas. Utforingsformerna ovan skall darfor inte betraktas som begransande uppfinningens skyddsomfang vilket definieras av de bifogade patentkraven.

Claims (18)

Patentkrav 1. En metod for aft testa en temperaturgivare, dar temperaturgivaren innefattar en temperaturberoende resistor (R2), kannetecknad av aft metoden innefattar stegen att

1. bestamma resistansen Rt1 for resistorn R2, 2. pdfora resistorn R2 en spanningspuls med en forutbestamd spanningsamplitud UT och med en forutbestamd varaktighet T, 3. bestamma resistansen R2 for resistorn R2 efter spanningspulsen, - bestamma absolutvardet for resistansskillnaden AR = I Rti Rt2 I 4. jamfora AR med ett eller flera troskelvard en (TR1, TR2,...), 5. generera en testsignal i beroende av resultatet av jamforelsen, dar testsignalen representerar resultatet av testningen av temperaturgivaren.

2. Metod enligt krav 1, varvid spanningspulsens varaktighet T är mindre an 1 sekund.

3. Metod enligt krav 1 eller 2, varvid spanningspulsens varaktighet T är i intervallet 5-50 ms..

4. Metod nagot av kraven 1-3, varvid spanningspulsens varaktighet T är 10 ms.

5. Metod enligt nagot av kraven 1-4, varvid spanningspulsens amplitud UT är lagre an 36 Volt.

6. Metod enligt nagot av kraven 1-5, varvid spanningspulsens amplitud UT ligger i intervallet 3-7 Volt.

7. Metod enligt nagot av kraven 1-6, varvid spanningspulsens amplitud UT ar 5 30 Volt.

8. Metod enligt nagot av kraven 1-7, varvid om AR overstiger dtminstone ett av 10 de namnda troskelvardena (TR1, TR2,...) innebar resultatet av testet att R2 uppvisar ett temperaturberoende.

9. Metod enligt nagot av kraven 1-8, varvid metoden innefattar att - bestamma en kurva representerande temperaturforandringen for R2 under spanningspulsen, - jamfora den bestamda kurvan, eller parametrar for den bestamda kurvan, med en uppsattning kurvor, eller parametrar for en uppsattning kurvor, representerande olika typer av temperaturberoende resistorer, och att - generera en informationssignal i beroende av jamforelsen indikerande typen av resistor for R2.

10. En testanordning (2) for att testa en temperaturgivare (4), dar temperaturgivaren innefattar en temperaturberoende resistor (R2), testanordningen innefattar en matenhet (6) anpassad att bestamma resistansen Rti for resistorn R2, kannetecknad av att testanordningen (2) innefattar en spanningsmatningskrets (8), en styrenhet (10), en omkopplare (12), en berakningsenhet (14), och att omkopplaren (12) är anpassad att styras av styrenheten (10) sa att spanningsmatningskretsen (8) ansluts och pear resistorn R2 en spanningspuls (16) med en forutbestamd spanningsamplitud UT och med en forutbestamd varaktighet T, varvid resistansen Rt2 fOr resistorn R2 efter spanningspulsen (16) bestams av matenheten (6), och att berakningsenheten (14) är anpassad att bestamma absolutvardet for resistansskillnaden AR = I Rt1 - Rt2 I jamfora AR med eft eller flera troskelvarden (TR1, TR2,...), och generera en testsignal (18) i beroende av resultatet av jamfOrelsen, dar testsignalen representerar resultatet av testningen av temperaturgivaren.

11. Testanordningen enligt krav 10, varvid spanningspulsens varaktighet T är 30 mindrc an 1 sckund.

12. Testanordningen enligt krav 10 eller 11, varvid spanningspulsens varaktighet 11 T är i intervallet 5-50 ms.

13. Testanordningen enligt nagot av kraven 10-12, varvid spanningspulsens varaktighet T är 10 ms.

14. Testanordningen enligt nagot av kraven 10-13, varvid spanningspulsens amplitud UT är lagre an 36 Volt.

15. Testanordningen enligt nagot av kraven 10-14, varvid spanningspulsens amplitud UT ligger i intervallet 3-7 Volt.

16. Testanordningen enligt nagot av kraven 10-15, varvid spanningspulsens amplitud UT är 5 Volt.

17. Testanordningen enligt nagot av kraven 10-16, varvid om AR overstiger atminstone ett av de namnda troskelvardena (TR1, TR2,...) innebar resultatet av testet att R2 uppvisar ett temperaturberoende.

18. Testanordningen enligt nagot av kraven 10-17, varvid berakningsenheten (14) är anpassad att bestamma en kurva representerande temperaturforandringen for R2 under spanningspulsen, jamfora den bestamda kurvan, eller parametrar for den bestamda kurvan, med en uppsattning kurvor, eller parametrar for en uppsattning kurvor, representerande olika typer av temperaturberoende resistorer, och att generera en informationssignal (20) i beroende av jamforelsen indikerande typen av resistor for R2.