WO2002016953A2 - Device and method for detecting at least one characteristic quantity of a movement of parts that can be displaced with regard to one another, particularly for the actuating mechanisms in motor vehicles - Google Patents

Device and method for detecting at least one characteristic quantity of a movement of parts that can be displaced with regard to one another, particularly for the actuating mechanisms in motor vehicles Download PDF

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WO2002016953A2
WO2002016953A2 PCT/DE2001/002788 DE0102788W WO0216953A2 WO 2002016953 A2 WO2002016953 A2 WO 2002016953A2 DE 0102788 W DE0102788 W DE 0102788W WO 0216953 A2 WO0216953 A2 WO 0216953A2
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sensor
test mode
switching
threshold value
control device
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PCT/DE2001/002788
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Gerhard Juerjens
Original Assignee
Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kg, Coburg
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24457—Failure detection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
    • G01D3/08—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for safeguarding the apparatus, e.g. against abnormal operation, against breakdown
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01P—MEASURING LINEAR OR ANGULAR SPEED, ACCELERATION, DECELERATION, OR SHOCK; INDICATING PRESENCE, ABSENCE, OR DIRECTION, OF MOVEMENT
    • G01P21/00—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups
    • G01P21/02—Testing or calibrating of apparatus or devices covered by the preceding groups of speedometers

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for detecting a movement of parts that are movable relative to one another, in particular for adjusting drives in motor vehicles with a sensor with a sensor element and evaluation electronics and a measuring transducer that is relatively movable in its position or its position relative to the sensor element.
  • a window regulator with a drive for lifting and lowering a window pane and with an anti-trap device is known, with a Hall sensor the speed of the drive and thus the opening and closing speed of the window pane as well as the direction and position of the window pane are detected. Since when the window pane enters the door seal before the window pane closes completely due to the increased resistance, the drive speed drops until the drive comes to a standstill, the pane position must be recorded as accurately as possible. Also, when a body part or object is jammed between the upper edge of the window pane and the door frame, a load on the drive increases and leads to a change in the speed, which has to be determined.
  • Hall sensors are used to record parameters of the movement, that is to say the time-dependent location, the speed or the acceleration
  • DE 25 56 257 A1, DE 23 37 018 A1 and DE32 01 811 A1 disclose devices for detecting the speed, angle or position, in which magnetic or electrical discontinuities are arranged in the direction of movement on one of two objects which are movable relative to one another the other object is provided with sensors which respond to the discontinuities in the distance. The amplitude of the signals from the sensors is monitored using threshold values.
  • the invention is based on the object of specifying a method and a device for detecting a parameter of a movement which increases the reliability of the device without increasing the sensitivity of the device or compensating larger tolerance sums by constructive measures.
  • a sensor of a device for detecting at least one parameter of a movement has means for switching a sensitivity of the device for at least one test mode.
  • Suitable sensors are all those that enable the detection of the parameters of the movement. These sensors respond in particular to a sensor.
  • a magnet attached to an axis of rotation is used as the measuring transducer, the magnetic field of which changes as a result of the rotation of the axis excites a Hall plate of the sensor.
  • An optical or capacitive system serves as an alternative example.
  • a perforated disk attached to an axis of rotation temporarily releases light rays shining through the perforated disk onto a photocell or photodiode depending on the rotational speed.
  • the analogue of the capacitive system has a capacitor arrangement, the capacitance of which varies as a function of the speed of rotation.
  • linear movements or all other types of movements can also be detected.
  • one or more test modes are controlled, by means of which a functionality, a quality, a lack of reliability and / or a defect in the device are determined.
  • an auxiliary sensor variable of the sensor element and / or at least one threshold value of the evaluation electronics can be switched.
  • An auxiliary sensor variable is a Hall current or a photo voltage, or any other variable or controllable variable influencing the sensor or the sensor signals, for example also an analog or digital amplification of the sensor signals.
  • a threshold value is, for example, a comparison value for the Hall voltage or the photocurrent, which is compared by an analog or digital comparator.
  • a sensitivity of the device is characterized by an amplitude of a measured variable of the sensor element and the threshold value of the evaluation electronics.
  • the amplitude is dependent, among other things, on environmental influences, for example the temperature, on the properties of the sensor or the sensor element, for example its geometric dimensions, on the auxiliary sensor size and on properties of the distance between the sensor and the sensor element, for example the geometric distance or the magnetic or optical conductivity of the route.
  • the sensitivity is reduced by switching for test purposes in test mode, deviating from an operating mode.
  • a switching element in particular a semiconductor switch, serves as the means for switching the auxiliary sensor variable and / or the threshold value.
  • a switching transistor switches the strength of the Hall current of the Hall sensor as an auxiliary sensor variable.
  • the measured variable is scanned by means of an analog / digital converter and converted into, for example, binary measured numerical values, which are evaluated by digital evaluation electronics, for example an ASIC or a (further) microcontroller.
  • digital evaluation electronics for example an ASIC or a (further) microcontroller.
  • the measured numerical values are numerically compared in a program with reference numerical values as threshold values.
  • the measured numerical values are compared with test reference numerical values switched by means of the program in a comparison register and the test result of the respective test specimen is determined on the basis of the comparison.
  • the reference number values of the measurement number values changed due to the long-term behavior are adapted and optimized continuously or at certain time intervals.
  • the sensor element has a Hall plate.
  • a change in a Hall current as an auxiliary sensor variable can be switched as a switching element by a switchable current source connected to the Hall plate. For example, one of two current sources connected in parallel is switched off for the test mode.
  • the Hall current thus reduced reduces the sensitivity of the device.
  • Another advantage of this solution is that the Hall current is largely independent of interference on a supply line of the sensor, so that the interference does not propagate to the Hall voltage.
  • the switching element is connected to a control device of the evaluation electronics, which controls the switching element.
  • the control device consists of individual, integrated elements, for example a zener diode or a circuit comprising several integrated and also programmable components.
  • control device is not integrated in the evaluation electronics of the sensor, the switching elements are controlled directly via an external connection, for example a copper track of a printed circuit board. This is particularly advantageous if additional circuits are soldered to a printed circuit board together with the evaluation electronics.
  • the switching element for control is connected to a memory output of a memory as a control device.
  • Non-volatile or volatile memories with one or more memory cells are suitable as memories.
  • Switching values for different threshold values are advantageously stored in a plurality of memory cells in order to adapt the respective threshold values to changed operating or test conditions.
  • several Memory cells are required in particular for several test modes.
  • a flip-flop as a single memory is set via a command and reset via a new command for switching the test mode on and off.
  • a flip-flop with a preferred position is used, which ends the test mode after a supply voltage has been switched off.
  • the switching element for control is connected to a zener diode as a control device.
  • the zener diode is connected, for example, to a supply line, a ground line or a data connection. If the voltage drop across the zener diode exceeds the zener voltage, the zener diode conducts and the switching element is controlled, for example, to the conductive state.
  • any other voltage-detecting component can be used, in particular a comparator that compares the supply voltage, or a part thereof, with a switching reference voltage that characterizes the test mode.
  • the evaluation electronics have one or more burnable electrical elements as switching elements.
  • the burnable electrical elements are energized by a power stage as part of the control device until the element fails (zener zapping, diode zapping or MOS latching).
  • the threshold value is set in the test mode by blowing through the burnable electrical elements by setting the threshold values to the greatest hysteresis in a test mode. If the hysteresis is not sufficient, the device under test is sorted out. If the result of the test is positive, the threshold value is set to an operating threshold value for an operating mode by further blowing through burnable electrical elements of the evaluation electronics. The sensitivity is reduced due to the greater hysteresis in at least one of the test modes. In addition, another test mode for testing the susceptibility to failure can also provide a smaller hysteresis than in the operating mode.
  • the control device can in principle be controlled via one of the connections of the sensor to an external control device, in most cases a microcontroller. All supply lines, data connections or all other optical, acoustic or radio systems are suitable as a connection.
  • a first variant has a data connection via which the control device of the sensor can be controlled.
  • the data connection can be short-circuited to ground by an external control device (MCU).
  • MCU external control device
  • This data connection is advantageously also used to transmit the movement signals, which are evaluated by the control device for controlling the electric motor.
  • the short circuit in turn can be evaluated by an evaluation circuit of the control device for controlling the switching elements connected to the data connection. After the short circuit has been evaluated, a switching state of the switching element for the test mode is stored in a volatile memory.
  • a protocol about the initialization of the test mode is transmitted between the control device and the sensor for switching to the test mode. For example, after a “reset”, a bit sequence is transmitted by the sensor via the following mode. If the test is present, the control device sends a bit sequence that characterizes the test. For important safety aspects, the transmission of this bit sequence is verified between the sensor and the control device. The transmission takes place via a data connection or by means of modulation via a supply line or another optical or radio connection.
  • Fig. 2 is a schematic representation of an intelligent Hall sensor with a
  • FIG. 3 shows a schematic circuit diagram of an intelligent Hall sensor that can be controlled by a microcontroller
  • FIG. 5 shows a schematic circuit diagram of a further embodiment of an intelligent Hall sensor which can be controlled by a microcontroller
  • FIG. 6 shows a schematic circuit diagram of a further embodiment of one of
  • FIG. 8 shows a schematic representation of the time profile of the Hall voltage and the threshold values of the evaluation electronics.
  • FIG. 1 A schematic representation of a motion sensor HS connected to a microcontroller MCU according to the prior art is shown in FIG.
  • the sensor HS consists of a Hall sensor HS, which is excited by a magnetic field B, for example a permanent magnet.
  • the Hall sensor HS has only three connections, for the supply voltage U, the ground connection GND and the signal connection Datal to the microcontroller MCU. Analog or digital data for recording a parameter of a rotary or translatory movement are transmitted exclusively from the Hall sensor HS to the microcontroller MCU.
  • the signal connection Datal is connected to the supply voltage U b via a pull-up resistor R up .
  • the magnetic field B which excites the sensor HS is essentially constant over time when the drive device, in particular the electric motor, is at a standstill. If the electric motor of the drive device is energized, the revolutions of the two-pole or multi-pole permanent magnet generate a change in the magnetic field B which is dependent on the rotational speed of the electric motor and which is imaged by the Hall sensor HS on the change in the Hall voltage. The change in the Hall voltage is transmitted to the MCU microcontroller as an analog or digital signal via the Datal signal connection.
  • the microcontroller MCU evaluates the signal and, using the results of the evaluation, controls one or more power drivers, for example a relay or a power semiconductor, to energize the electric motor (not shown in FIG. 1).
  • power drivers for example a relay or a power semiconductor
  • FIG. 8 shows the time profile of two Hall voltages U H ⁇ (t) and U H2 (t), as well as threshold values S PH , S H , S PL , S L of a threshold switch (Schmitt trigger) or window comparator.
  • the signal width and period of the Hall voltages U H - ⁇ (t) and U H2 (t) depends on the speed of rotation of the electric motor and is shown here as an example for a speed of rotation.
  • the two Hall voltages U H ⁇ (t) and U H2 (t) are intended to represent the output signals of two Hall sensors with production-related tolerances, for example.
  • the threshold values S H and S of the threshold switch are the threshold values valid for an operating mode. Only when these threshold values S H and S L fall below and are exceeded, so that the Hall voltage U H ⁇ (t) or U ⁇ 2 (t) falls below or exceeds the hysteresis between the lower threshold value S ⁇ _ and the upper threshold value SH is at the output of the threshold switch an evaluable digital signal is available. Both signal curves of the Hall voltages U H ⁇ (t) and U H2 (t) shown in FIG. 8 meet this criterion. However, it can be seen from FIG. 8 that the signal curve of the Hall voltage U H2 (t) only slightly exceeds the upper threshold value S H.
  • the Hall sensor - threshold switch - device is functional at the start of operation, but the long-term behavior of the device can lead to an only a slight drop in the maximum Hall voltage U H2 (t). Such a drop is caused, for example, by a change in the distance between the permanent magnet and the sensor or changes in the sensor or the magnetic field strength of the permanent magnet, which is indicated by a block arrow in FIG. Another cause is possibly a noticeable, for example temperature-dependent drift of the threshold values S H or S.
  • test thresholds S PH , S P L are set for a test of the device to be carried out before the operating phase, which reduce the sensitivity of the device by increasing the hysteresis by a certain amount.
  • the device with the Hall voltage U H ⁇ (t) would accordingly pass the test, the other device with the Hall voltage U H2 (t) would be sorted out accordingly.
  • the circuit arrangements shown in FIGS. 2 to 5 and 7 are suitable for such a test, for example.
  • FIG. 2 shows a schematic circuit diagram of an intelligent Hall sensor iHS1.
  • a Hall plate HP is excited by the magnetic field B as a function of the speed of rotation.
  • the intelligence of the iHS1 sensor consists of the evaluation electronics, which are integrated with the Hall plate HP on a semiconductor chip.
  • the iHS1 sensor can have additional intelligence, for example for controlling switches SW1, SW2 or the analog or digital filtering of interference.
  • the Hall voltage U H which is dependent on the magnetic field, is evaluated in the operating mode by a threshold switch consisting of a comparator OP1 and the resistors R1, R2, R5, R6 and fed to the microcontroller MCU for evaluation via an output driver BUF.
  • a threshold switch consisting of a comparator OP1 and the resistors R1, R2, R5, R6 and fed to the microcontroller MCU for evaluation via an output driver BUF.
  • the resistors R5 and R6 and the comparator OP1 alternatively also an operational amplifier OP1, a corresponding loop gain and the resistors R1 and R2 the reference voltage U ref ⁇ .
  • resistor R2 With switches SW1 and SW2, resistor R2, resistor R3, or resistor R6, resistor R4 are connected in parallel to achieve the threshold to change values S H or S L of the threshold switch for the test mode.
  • the resistors R4 and R3 can also be connected in series with the resistors R6 and R2.
  • FIG 2 has only one of many possibilities for the construction of a threshold switch. Another variant is shown in FIG. 7, for example.
  • the resistors R1 to R6 arranged as an example in FIG. 2 enable the sensitivity of the intelligent Hall sensor iHS1 to be reduced with respect to the received magnetic field B by switching the switches SW1 and SW2.
  • Ohmic resistors can only be integrated with active components with greater effort and greater spread of the parameters on-chip.
  • the resistors R1 to R6 are therefore shown in the figures only for the sake of simplicity as ohmic resistors. Diodes or active resistors, for example correspondingly connected transistors, are advantageously used as resistors R1 to R6 for the voltage dividers R1, R2, R3 or R4, R5, R6.
  • the switches SW1 and SW2 can also be integrated as switching transistors SW1 and SW2 on chip, so that all the elements shown in FIG. 2 are integrated together with the Hall plate HP on a semiconductor chip.
  • a preferred embodiment of the invention is shown schematically in FIG. To simplify the illustration, only a parallel connection from the resistor R3 to the resistor R2 can be switched by the switching transistor T1 as an example. Analogously, all other series or parallel connections for reducing the sensitivity are also possible.
  • the switching transistor T1 is controlled by a memory FF, a flip-flop FF.
  • the flip-flop FF has a preferred position, so that after the supply voltage U b is switched on, the flip-flop FF in the preferred position does not control the switching transistor T1 and thus blocks the switching transistor T1. Further inputs and outputs of the flip-flop FF are not shown in order to emphasize the functional context. However, additional functions can be controlled or evaluated with the inverting input and output.
  • the short circuit of the data connection Data2 is determined for a high level at the input of the output driver BUF by the exclusive or gate EXOR and the flip-flop FF is set.
  • the intelligent Hall sensor iHS2 has now switched to test mode.
  • the microcontroller MCU then removes the short circuit of the data connection Data2 to ground GND and evaluates the movement signals transmitted via the data connection Data2 from the intelligent Hall sensor iHS2 to the microcontroller MCU when the electric motor is rotating.
  • the Hall voltage UH does not exceed or fall below the test threshold values S PH , S P, so no output signals of the comparator OP1 are transmitted via the data connection Data2.
  • the device is recognized as defective by the microcontroller MCU and, for example, transmitted to a service device.
  • the short-circuit current can not be shown in FIG. 3 by the microcontroller MCU.
  • the microcontroller recognizes the functionality of the device. After an operating voltage interruption, the flip-flop FF is again in the preferred position and the intelligent Hall sensor iHS2 is in operating mode. The test can be repeated by the MCU microcontroller at any time and, for example, activated by a service specialist.
  • FIG. 4 shows a schematic circuit diagram of a further embodiment of the invention.
  • the intelligent Hall sensor iHS3 is already in test mode before start-up.
  • the microcontroller MCU can also (not necessarily) check the test mode. No additional signaling on the part of the Microcontroller MCU necessary. Rather, the bipolar transistor T2, which is significant for the test mode, is energized via the resistor R7 and the fuse SU.
  • the fuse SH is, for example, a thin aluminum sheet or alternatively a diode.
  • the voltage stabilizer ST serves to stabilize the variable supply voltage U var of the intelligent Hall sensor iHS3, which is loaded with disturbances, to the voltage U stab , for example 5V.
  • the microcontroller MCU increases the supply voltage U var .
  • the Zener diode ZD1 becomes conductive and drives the thyristor TY1.
  • the thyristor TY1 fires and the fuse SH blows.
  • the bipolar transistor T2 can no longer be controlled and the intelligent Hall sensor iHS3 is permanently in operating mode.
  • the motion signals are transmitted from the intelligent Hall sensor iHS3 to the microcontroller MCU via the data connection data3, so that the connection I of the microcontroller MCU connected to the Hall sensor iHS3 is only an input in this case.
  • the supply voltage U var of the intelligent hall sensor iHS4 is increased by a corresponding control of the microcontroller MCU or another control element.
  • the Zener diode ZD2 connected to the supply line becomes conductive due to the voltage increase and controls the bipolar transistor T3 via the resistor R8.
  • the supply voltage U var is sufficiently lowered so that the Zener diode ZD2 blocks.
  • FIG. 6 shows a schematic circuit diagram of a further embodiment of the invention.
  • the Zener diode ZD3 conducts a voltage increase in the supply voltage U var .
  • the Zener current of the Zener diode ZD3 controls a switchable current source IST for the Hall current I Ha ⁇ of the Hall plate HP.
  • the Hall current l Ha ⁇ is reduced in the test mode by the switchable current source IST by switching the current source IST.
  • By reducing the Hall current I Ha ⁇ the sensitivity of the intelligent Hall sensor iHS5 is reduced.
  • 7 shows a schematic circuit diagram of a further development of the invention.
  • the microcontroller MCU is connected via a bidirectional data connection Data6 to a control device CON of the intelligent Hall sensor iHS6.
  • the connections I / O or I / 0 Ha ⁇ both the control device CON of the intelligent Hall sensor iHS6 and the microcontroller MCU have an input and output function for communication.
  • the microcontroller MCU After switching on the supply voltage U, the microcontroller MCU sends a test signal to the control device CON for initializing the test mode.
  • the electric motor is energized simultaneously or subsequently.
  • the Hall voltage U H is compared by two comparators OP2 and OP3 with the reference voltages U ref2 and U ref 3 as threshold values.
  • the reference voltages U r ⁇ f2 and U ref3 correspond to the upper and lower threshold values S PH , S, S P , S of the threshold switch.
  • the two reference voltages U ref2 and U ref3 are varied by setting a resistance network NET which has a plurality of voltage dividers which can be set by switches.
  • the resistor network NET which has, for example, ohmic, active or diode resistors, is connected to the control device CON via one or more control connections D ab .
  • the individual resistors of the resistor network NET are advantageously connected to a binary counter which is clocked by the control device.
  • the clocking changes the respective voltage divider and thus the respective reference voltage U r ⁇ f2 and U r ⁇ f 3 incrementally until the digital information of the threshold switch can be evaluated.
  • the count value of the counter is stored, for example, in a non-volatile memory, an EEPROM.
  • the control device reduces the hysterical window, which is determined by the respective reference voltage U ref2 or U ref3 , by switching the voltage dividers of the resistor network NET until the control device CON detects the movement signals of the Hall voltage U H at the output of the respective comparator OP2 or OP3 recognizes. This can also be carried out in succession, separately for both threshold values S PH and S PL .
  • the CON control device signals the microcontroller MCU via the Data6 data connection that the intelligent Hall sensor iHS6 is working.
  • the two reference voltages U ref2 and U ref 3 are then used for the operating mode in the installed state of the intelligent hall sors iHS6 optimized by determining a possible drift of the Hall voltage U H or the reference voltages U ref2 or U ref3 and the interference immunity required according to the requirements by the size of the hysteresis window .
  • the reference voltages U r ⁇ f2 and U ref3 are set appropriately optimized for the operating mode.
  • the function groups that is to say a drive device with an electric motor and built-in intelligent hall sensor iHS6, are divided into different quality classes on the basis of the sensitivity.
  • step 1 the test mode is signaled to the intelligent Hall sensor iHS2 by the microcontroller MCU by the microcontroller MCU shorting its input / output I / O to ground GND for 100ms.
  • step 2 the electric motor is energized for 100 ms at the same time.
  • step 3 the exclusive-OR gate EXOR detects the voltage difference that is at least temporarily present due to the short circuit between the input and output of the output driver BUF.
  • step 4 the flip-flop FF is set in the sensor iHS2 and the switching transistor T1 is activated, thus reducing the sensitivity of the evaluation electronics.
  • step 5 the microcontroller MCU switches the output I / O to the input I / O and evaluates motion signals transmitted via the data connection Data2.
  • step 6 the microcontroller MCU uses the evaluation to decide whether the test object is functional in the sense of the test.
  • the flip-flop FF only remains set until an operating voltage interruption and returns to the preferred position when the operating voltage is switched on again.
  • step 7 the functional device under test works with normal sensitivity.
  • R1 to R8 R up resistors (ohmic, active, diodic etc.)
  • SW1.SW2 switches semiconductor switches, transistors
  • T2 T3 bipolar transistor, switching transistor

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Abstract

A sensor of a device for detecting a movement comprises means for switching a sensitivity of the device for at least one test mode. The sensor responds, in particular, to a measuring transmitter. A magnet fastened to a rotating arbor is, for example, used as a measuring transmitter. The magnetic field of said magnet, said magnetic field varying according to the rotation of the arbor, excites a Hall plate of the sensor. A sensor auxiliary quantity of the sensor element and/or at least one threshold value of the evaluation electronics can be switched during the test mode. A sensor auxiliary quantity is, for example, a Hall current. A threshold value is compared with a measurement signal by an analog or digital comparator. A sensitivity of the device is characterized by an amplitude of a measured quantity of the sensor element and by the threshold value of the evaluation electronics. For testing purposes in the test mode, the sensitivity is reduced to a level below that which is used in an operating mode.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen mindestens einer Kenngröße einer Bewegung von zueinander beweglichen Teilen, insbesondere für Versteilantriebe in KraftfahrzeugenDevice and method for detecting at least one parameter of a movement of parts that are movable relative to one another, in particular for adjusting drives in motor vehicles
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erfassen einer Bewegung von zueinander beweglichen Teilen, insbesondere für Versteilantriebe in Kraftfahrzeugen mit einem Sensor mit einem Sensorelement und einer Auswerteelektronik und einem in seiner Lage oder seiner Position zum Sensorelement relativ beweglichen Meßgeber.The invention relates to a device and a method for detecting a movement of parts that are movable relative to one another, in particular for adjusting drives in motor vehicles with a sensor with a sensor element and evaluation electronics and a measuring transducer that is relatively movable in its position or its position relative to the sensor element.
Aus der US 5 404 673 ist ein Fensterheber mit einem Antrieb zum Heben und Senken einer Fensterscheibe und mit einer Einklemmschutzeinrichtung bekannt, wobei mit einem Hallsensor die Drehzahl des Antriebs und damit die Offnungs- und Schließgeschwindigkeit der Fensterscheibe sowie Bewegungsrichtung und Stellung der Fensterscheibe erfaßt werden. Da beim Einlaufen der Fensterscheibe in die Türdichtung vor dem völligen Schließen der Fensterscheibe aufgrund des erhöhten Widerstandes die Antriebsdrehzahl bis zum Stillstand des Antriebs sinkt, muß die Scheibenposition möglichst genau erfaßt werden. Auch steigt beim Einklemmen eines Körperteils oder Gegenstandes zwischen der Fensterscheiben-Oberkante und dem Türrahmen eine Belastung des Antriebes und führt zu einer Änderung der Drehzahl die es zu ermitteln gilt.From US 5 404 673 a window regulator with a drive for lifting and lowering a window pane and with an anti-trap device is known, with a Hall sensor the speed of the drive and thus the opening and closing speed of the window pane as well as the direction and position of the window pane are detected. Since when the window pane enters the door seal before the window pane closes completely due to the increased resistance, the drive speed drops until the drive comes to a standstill, the pane position must be recorded as accurately as possible. Also, when a body part or object is jammed between the upper edge of the window pane and the door frame, a load on the drive increases and leads to a change in the speed, which has to be determined.
Zur Erfassung von Kenngrößen der Bewegung, also des zeitabhängigen Ortes, der Ge- schwindigkeit oder der Beschleunigung werden Hallsensoren verwendet, die nach ihrerHall sensors are used to record parameters of the movement, that is to say the time-dependent location, the speed or the acceleration
Produktion zur Prüfung ausgemessen und abgeglichen und das Gesamtsystem ausProduction measured and compared for testing and the overall system
Meßgeber und Sensor so aufeinander abgestimmt werden, daß die Ausmessung der einzubauenden, abgeglichenen Sensoren die Summe aller Toleranzen einschließt. Eine Prüfung bestätigt abschließend die Funktionsfähigkeit des Gesamtsystems. Langzeiteffekte werden jedoch nicht berücksichtigt und können zum Ausfall des Gesamtsystems führen.Sensor and sensor are matched to each other so that the measurement of the sensors to be installed includes the sum of all tolerances. An examination finally confirms the functionality of the overall system. However, long-term effects are not taken into account and can lead to failure of the overall system.
Aus der Druckschrift H.W. Fürst und M.Michalecz: Automatisches Testen von Sensoren in ABS-Systemen, tm-Techn. Messen 58 (1991) 7/8, Seiten 277 bis 282, ist eine Testeinrichtung zum automatischen Testen von Sensoren in ABS-Systemen bekannt. Im Verlauf der Montage der Kraftfahrzeuge wird jeweils eine Zahnscheibe eines ABS-Systems ein- zeln getestet. Ein Elektromotor dreht das Rad mit geeigneter Geschwindigkeit, das Ausgangssignal des Sensors wird mit Hilfe eines Digitaloszilloskops abgetastet und digitalisiert. Aus diesen, zu äquidistanten Zeitpunkten gewonnenen Amplitudenwerten können die benötigten Kenngrößen abgeleitet werden. Aus Sicherheitsgründen wird die Signalamplitude ständig überprüft. Auch am Prüfstand wird daher der einwandfreie Zu- stand der Aufnahmeeinheit auf Grund des Spitze-Spitze-Wertes der Sensorspannung beurteilt.From the H.W. Fürst and M.Michalecz: Automatic testing of sensors in ABS systems, tm-Techn. Messen 58 (1991) 7/8, pages 277 to 282, a test device for automatically testing sensors in ABS systems is known. In the course of the assembly of the motor vehicles, a toothed lock washer of an ABS system is individually tested. An electric motor turns the wheel at a suitable speed, the output signal of the sensor is sampled and digitized using a digital oscilloscope. The required parameters can be derived from these amplitude values obtained at equidistant times. The signal amplitude is constantly checked for security reasons. Therefore, the perfect condition of the recording unit is also assessed on the test bench based on the peak-to-peak value of the sensor voltage.
Aus der DE 25 56 257 A1 , der DE 23 37 018 A1 und der DE32 01 811 A1 sind Einrichtungen zur Erfassung von Drehzahl, Winkel oder Lage bekannt, bei der auf einem von zwei zueinander beweglichen Objekten magnetische oder elektrische Diskontinuitäten in Bewegungsrichtung angeordnet sind und das andere Objekt mit Sensoren versehen ist, die auf die im Abstand befindlichen Diskontinuitäten ansprechen. Die Signale der Sensoren werden hinsichtlich ihrer Amplitude mittels Schwellwerten überwacht.DE 25 56 257 A1, DE 23 37 018 A1 and DE32 01 811 A1 disclose devices for detecting the speed, angle or position, in which magnetic or electrical discontinuities are arranged in the direction of movement on one of two objects which are movable relative to one another the other object is provided with sensors which respond to the discontinuities in the distance. The amplitude of the signals from the sensors is monitored using threshold values.
Toleranzen des Gesamtsystems, die insbesondere als Langzeiteffekt auftreten können, sowie Toleranzen der Auswerteelektroniken bleiben unberücksichtigt und können zu Störungen des Gesamtsystems führen.Tolerances of the overall system, which can occur in particular as a long-term effect, and tolerances of the evaluation electronics are not taken into account and can lead to faults in the overall system.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Er- fassung einer Kenngröße einer Bewegung anzugeben, die die Zuverlässigkeit der Vorrichtung erhöht ohne die Empfindlichkeit der Vorrichtung zu erhöhen oder größere Toleranzsummen durch konstruktive Maßnahmen auszugleichen.The invention is based on the object of specifying a method and a device for detecting a parameter of a movement which increases the reliability of the device without increasing the sensitivity of the device or compensating larger tolerance sums by constructive measures.
Diese Aufgabe wird durch die Vorrichtung und das Verfahren zur Bewegungserfassung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder 15 und das Verfahren zur Ansteuerung einer Vorrichtung zur Bewegungserfassung mit den Merkmalen des Patentanspruch 17 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.This object is achieved by the device and the method for motion detection with the features of claim 1 or 15 and the method for control a device for motion detection with the features of claim 17 solved. Advantageous developments of the invention can be found in the subclaims.
Demnach weist ein Sensor einer Vorrichtung zur Erfassung mindestens einer Kenngröße einer Bewegung Mittel zum Schalten einer Empfindlichkeit der Vorrichtung für mindestens einen Prüfmodus auf. Als Sensoren eignen sich alle jene, die die Erfassung der Kenngrößen der Bewegung ermöglichen. Diese Sensoren sprechen insbesondere auf einen Meßgeber an. Beispielsweise wird als Meßgeber ein auf einer Drehachse befe- stigter Magnet verwendet, dessen in folge der Drehung der Achse sich änderndes Magnetfeld eine Hallplatte des Sensors erregt. Als alternatives Beispiel dient ein optisches oder kapazitives System. Eine auf einer Drehachse befestigt Lochscheibe gibt in Abhängigkeit der Drehgeschwindigkeit durch die Lochscheibe durchscheinende Lichtstrahlen auf eine Photozelle oder Photodiode temporär frei. Das Analogon des kapazitiven Sy- stems weist eine Kondensatoranordnung auf, deren Kapazität in Abhängigkeit von der Drehgeschwindigkeit variiert. Alternativ zu den Drehbewegungen sind auch Linearbewegungen oder alle anderen Arten von Bewegungen erfaßbar.Accordingly, a sensor of a device for detecting at least one parameter of a movement has means for switching a sensitivity of the device for at least one test mode. Suitable sensors are all those that enable the detection of the parameters of the movement. These sensors respond in particular to a sensor. For example, a magnet attached to an axis of rotation is used as the measuring transducer, the magnetic field of which changes as a result of the rotation of the axis excites a Hall plate of the sensor. An optical or capacitive system serves as an alternative example. A perforated disk attached to an axis of rotation temporarily releases light rays shining through the perforated disk onto a photocell or photodiode depending on the rotational speed. The analogue of the capacitive system has a capacitor arrangement, the capacitance of which varies as a function of the speed of rotation. As an alternative to the rotary movements, linear movements or all other types of movements can also be detected.
Je nach Anforderung werden ein oder mehrere Prüfmodi gesteuert, durch die eine Funk- tionsfähigkeit, eine Güte, mangelnde Zuverlässigkeit und/oder ein Defekt der Vorrichtung bestimmt werden. Im Prüfmodus ist eine Sensorhilfsgröße des Sensorelementes und/oder mindestens ein Schwellwert der Auswerteelektronik schaltbar. Eine Sensorhilfsgröße ist ein Hallstrom beziehungsweise eine Photospannung, oder jede andere den Sensor oder die Sensorsignale beeinflussende, variierbare oder steuerbare Größe, bei- spielsweise auch eine analoge oder digitale Verstärkung der Sensorsignale. Ein Schwellwert ist beispielsweise ein Vergleichswert zur Hallspannung oder zum Photostrom, der durch einen analogen oder digitalen Komparator verglichen wird.Depending on the requirements, one or more test modes are controlled, by means of which a functionality, a quality, a lack of reliability and / or a defect in the device are determined. In the test mode, an auxiliary sensor variable of the sensor element and / or at least one threshold value of the evaluation electronics can be switched. An auxiliary sensor variable is a Hall current or a photo voltage, or any other variable or controllable variable influencing the sensor or the sensor signals, for example also an analog or digital amplification of the sensor signals. A threshold value is, for example, a comparison value for the Hall voltage or the photocurrent, which is compared by an analog or digital comparator.
Eine Empfindlichkeit der Vorrichtung ist durch eine Amplitude einer Meßgröße des Sen- sorelementes und den Schwellwert der Auswerteelektronik charakterisiert. Die Amplitude ist unter anderem abhängig von Umgebungseinflüssen, beispielsweise der Temperatur, von den Eigenschaften des Meßgebers oder des Sensorelementes, beispielsweise dessen geometrische Abmessungen, von der Sensorhilfsgröße und von Eigenschaften der Strecke zwischen Meßgeber und Sensorelement, beispielsweise der geometrische Ab- stand oder die magnetische oder optische Leitfähigkeit der Strecke. Die Empfindlichkeit wird durch das Schalten für Prüfzwecke im Prüfmodus, abweichend von einem Betriebsmodus, reduziert.A sensitivity of the device is characterized by an amplitude of a measured variable of the sensor element and the threshold value of the evaluation electronics. The amplitude is dependent, among other things, on environmental influences, for example the temperature, on the properties of the sensor or the sensor element, for example its geometric dimensions, on the auxiliary sensor size and on properties of the distance between the sensor and the sensor element, for example the geometric distance or the magnetic or optical conductivity of the route. The sensitivity is reduced by switching for test purposes in test mode, deviating from an operating mode.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung wird ermöglicht, daß ein Langzeitverhalten eines Meßparameters einer zu prüfenden Vorrichtung (Prüfling), in der Prüfung berücksichtigt wird und die Gefahr eines späteren Totalausfall der Vorrichtung reduziert wird. Es wird nicht nur das Sensorelement an sich geprüft, sondern die gesamte Vorrichtung aus Meßgeber, Sensorelement und Auswerteelektronik wird im fertig montierten Zustand getestet, geprüft und gegebenenfalls aussortiert, wenn die Vorrichtung mit einer redu- zierten Empfindlichkeit keine auswertbaren Bewegungssignale oder entsprechende Prüfprotokolle, beispielsweise an eine Kontrollvorrichtung (MikroController) überträgt.The device according to the invention makes it possible for a long-term behavior of a measurement parameter of a device to be tested (test object) to be taken into account in the test and for the risk of a subsequent total failure of the device to be reduced. Not only is the sensor element itself tested, but the entire device consisting of the transmitter, sensor element and evaluation electronics is tested, checked and, if necessary, sorted out in the fully assembled state if the device with a reduced sensitivity does not produce any evaluable movement signals or corresponding test protocols, for example transmits a control device (microcontroller).
Als Mittel zum Schalten der Sensorhilfsgröße und/oder des Schwellwertes dient in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein Schaltelement, insbesondere ein Halblei- terschalter. Beispielsweise schaltet ein Schalttransistor die Stärke des Hallstromes des Hallsensors als Sensorhilfsgröße.In an advantageous embodiment of the invention, a switching element, in particular a semiconductor switch, serves as the means for switching the auxiliary sensor variable and / or the threshold value. For example, a switching transistor switches the strength of the Hall current of the Hall sensor as an auxiliary sensor variable.
Alternativ wird die Meßgröße mittels eines analog/digital Umsetzers abgetastet und in beispielsweise binären Meß-Zahlenwerten umgesetzt, die von einer digitalen Auswer- teelektronik, beispielsweise einem ASIC oder einem (weiteren) MikroController ausgewertet werden. Zur Auswertung werden die Meß-Zahlenwerte in einem Programm mit Referenzzahlenwerten als Schwellwerten numerisch verglichen. In einem oder mehreren Prüfmodi werden die Meß-Zahlenwerte mit mittels des Programms in einem Vergleichsregister geschaltenen Prüf-Referenzzahlenwerten verglichen und anhand des Vergleichs das Prüfungsergebnis des jeweiligen Prüflings festgelegt. Anhand der abgetasteten Werte werden die Referenzzahlenwerte der durch das Langzeitverhalten veränderten Meß-Zahlenwerte stetig oder in bestimmten Zeitintervallen angepaßt und optimiert.Alternatively, the measured variable is scanned by means of an analog / digital converter and converted into, for example, binary measured numerical values, which are evaluated by digital evaluation electronics, for example an ASIC or a (further) microcontroller. For evaluation, the measured numerical values are numerically compared in a program with reference numerical values as threshold values. In one or more test modes, the measured numerical values are compared with test reference numerical values switched by means of the program in a comparison register and the test result of the respective test specimen is determined on the basis of the comparison. On the basis of the sampled values, the reference number values of the measurement number values changed due to the long-term behavior are adapted and optimized continuously or at certain time intervals.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Schwellwert durch einen mit einem Spannungsteiler verbundenen Schalttransistor als Schaltelement schaltbar. Der Spannungsteiler weist in Reihe verbundene Widerstände, Transistoren oder Dioden als ohmsche, aktive oder diodische Elemente zur Spannungsteilung auf. Zusätzlich können weitere Elemente parallel verbunden sein. Der Schalttransistor schaltet eine Ausgangsspannung des Spannungsteilers, indem er die Ausgangsspannung mindestens zweier Spannungsteiler umschaltet oder Elemente eines Spannungsteilers überbrückt oder Elementen des Spannungsteilers weitere Elemente parallel schaltet. Der Schalttransistor ist beispielsweise in Doppelfunktion ein Speicherelement einer EEPROM-Zelle.In an advantageous development of the invention, the threshold value can be switched as a switching element by a switching transistor connected to a voltage divider. The voltage divider has resistors, transistors or diodes connected in series as ohmic, active or diode elements for voltage division. In addition, other elements can be connected in parallel. The switching transistor switches an output voltage of the voltage divider by switching the output voltage of at least two voltage dividers or bypassing elements of a voltage divider or Elements of the voltage divider connects additional elements in parallel. The switching transistor is, for example, a memory element of an EEPROM cell in dual function.
Eine alternative Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Schwellwert durch eine schaltbare Spannungsquelle als Schaltelement schaltbar ist. In einer möglichen Ausgestaltung werden die Zenerspannungen zweier Zenerdioden auf einen Eingang eines Analogkomparators umgeschalten.An alternative development of the invention provides that the threshold value can be switched by a switchable voltage source as a switching element. In one possible embodiment, the Zener voltages of two Zener diodes are switched to an input of an analog comparator.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Sensorelement eine Hall- platte aufweist. Eine Änderung eines Hallstromes als Sensorhilfsgröße ist durch eine mit der Hallplatte verbundene, schaltbare Stromquelle als Schaltelement schaltbar. Beispielsweise wird für den Prüfmodus eine von zwei parallel verbundenen Stromquellen ausgeschalten. Der so verringerte Hallstrom setzt die Empfindlichkeit der Vorrichtung herab. Ein weiterer Vorteil dieser Lösung ist, daß der Hallstrom weitestgehend unabhän- gig ist von Störung auf einer Versorgungsleitung des Sensors, so daß sich die Störungen nicht auf die Hallspannung fortpflanzen.In one embodiment of the invention it is provided that the sensor element has a Hall plate. A change in a Hall current as an auxiliary sensor variable can be switched as a switching element by a switchable current source connected to the Hall plate. For example, one of two current sources connected in parallel is switched off for the test mode. The Hall current thus reduced reduces the sensitivity of the device. Another advantage of this solution is that the Hall current is largely independent of interference on a supply line of the sensor, so that the interference does not propagate to the Hall voltage.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Schaltelement mit einer Steuerungsvorrichtung der Auswerteelektronik verbunden, die das Schaltelement steuert. Die Steuerungsvorrichtung besteht aus einzelnen, integrierten Elementen, beispielsweise einer Zenerdiode oder einem Schaltkreis aus mehreren integrierten und auch programmierbaren Bestandteilen.In a preferred embodiment of the invention, the switching element is connected to a control device of the evaluation electronics, which controls the switching element. The control device consists of individual, integrated elements, for example a zener diode or a circuit comprising several integrated and also programmable components.
Ist alternativ die Steuerungsvorrichtung nicht in der Auswerteelektronik des Sensors inte- griert, werden die Schaltelemente über eine externe Verbindung, beispielsweise einer Kupferbahn einer Leiterplatte, direkt angesteuert. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn noch weitere Schaltkreise zusammen mit der Auswerteelektronik auf einer Leiterplatte verlötet sind.Alternatively, if the control device is not integrated in the evaluation electronics of the sensor, the switching elements are controlled directly via an external connection, for example a copper track of a printed circuit board. This is particularly advantageous if additional circuits are soldered to a printed circuit board together with the evaluation electronics.
Das Schaltelement zur Steuerung ist in einer vorteilhaften Weiterbildung der Ausgestaltung der Erfindung mit einem Speicherausgang eines Speichers als Steuerungsvorrichtung verbunden. Als Speicher eigenen sich nichtflüchtige oder flüchtige Speicher mit einer oder mehreren Speicherzellen. In mehreren Speicherzellen werden vorteilhaft Schaltwerte für verschiedene Schwellwerte gespeichert, um die jeweiligen Schwellwerte veränderten Betriebs- oder Prüfbedingungen anzupassen. Alternativ werden mehrere Speicherzellen insbesondere für mehrere Prüfmodi benötigt. Ein Flip-Flop als Einzel- Speicher wird über einen Befehl gesetzt und über einen erneuten Befehl, zum Ein- und Ausschalten des Prüfmodus, zurückgesetzt. Alternativ wird ein Flip-Flop mit einer Vorzugslage verwendet, das nach einem Ausschalten einer Versorgungsspannung den Prüfmodus beendet.In an advantageous development of the embodiment of the invention, the switching element for control is connected to a memory output of a memory as a control device. Non-volatile or volatile memories with one or more memory cells are suitable as memories. Switching values for different threshold values are advantageously stored in a plurality of memory cells in order to adapt the respective threshold values to changed operating or test conditions. Alternatively, several Memory cells are required in particular for several test modes. A flip-flop as a single memory is set via a command and reset via a new command for switching the test mode on and off. Alternatively, a flip-flop with a preferred position is used, which ends the test mode after a supply voltage has been switched off.
Das Schaltelement zur Steuerung ist in einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mit einer Zenerdiode als Steuerungsvorrichtung verbunden. Die Zenerdiode ist beispielsweise mit einer Versorgungsleitung, einer Masseleitung oder einer Datenverbin- düng verbunden. Übersteigt die an der Zenerdiode abfallende Spannung die Zenerspan- nung leitet die Zenerdiode und das Schaltelement wird beispielsweise in den leitenden Zustand gesteuert. Alternativ zu der Zenerdiode ist jedes andere spannungsdetektieren- de Bauelement verwendbar, insbesondere ein Komparator, der die Versorgungsspannung, oder einen Teil derselben, mit einer den Prüfmodus charakterisierenden Schaltre- ferenzspannung vergleicht.In a further advantageous development of the invention, the switching element for control is connected to a zener diode as a control device. The zener diode is connected, for example, to a supply line, a ground line or a data connection. If the voltage drop across the zener diode exceeds the zener voltage, the zener diode conducts and the switching element is controlled, for example, to the conductive state. As an alternative to the zener diode, any other voltage-detecting component can be used, in particular a comparator that compares the supply voltage, or a part thereof, with a switching reference voltage that characterizes the test mode.
Anstelle der Speicherung von Schaltwerten zur Einstellung bestimmter Schwellwerte weist in einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Auswerteelektronik ein oder mehrere durchbrennbare elektrische Elemente als Schaltelemente auf. Um die durchbrennbaren elektrischen Elemente zu schalten, werden die durchbrennbaren elektrischen Elemente durch eine Leistungsstufe als Teil der Steuerungsvorrichtung bis zum Ausfall des Elementes bestromt (Zener-zapping, dioden-zapping oder MOS-latching).Instead of storing switching values for setting certain threshold values, in another advantageous development of the invention the evaluation electronics have one or more burnable electrical elements as switching elements. In order to switch the burnable electrical elements, the burnable electrical elements are energized by a power stage as part of the control device until the element fails (zener zapping, diode zapping or MOS latching).
Zum Schalten der jeweiligen Schwellwerte für einen oder mehrerer Prüfmodi oder Be- triebsmodi erfolgt die Einstellung des Schwellwertes im Prüfmodus durch das Durchbrennen der durchbrennbaren elektrischen Elemente, indem die Schwellwerte in einem Prüfmodus auf die größte Hysterese eingestellt werden. Ist die Hysterese nicht ausreichend wird der Prüfling aussortiert. Bei einem positiven Prüfungsergebnis wird der Schwellwert durch ein weiteres Durchbrennen von durchbrennbaren elektrischen Ele- enten der Auswerteelektronik für einen Betriebsmodus auf einen Betriebsschwellwert eingestellt. Die Empfindlichkeit ist aufgrund der größeren Hysterese in mindestens einem der Prüfmodi reduziert. Zusätzlich kann ein anderer Prüfmodus zum Testen der Störanfälligkeit auch eine kleinere Hysterese als im Betriebsmodus vorsehen. Die Ansteuerung der Steuerungsvorrichtung ist grundsätzlich über eine der Verbindungen des Sensors zu einem externen Kontrollvorrichtung, in den meisten Fällen ein Mikro- controller, möglich. Als Verbindung eignen sich dabei alle Versorgungsleitungen, Datenverbindungen oder alle anderen optischen, akustischen oder funktechnischen Systeme.To switch the respective threshold values for one or more test modes or operating modes, the threshold value is set in the test mode by blowing through the burnable electrical elements by setting the threshold values to the greatest hysteresis in a test mode. If the hysteresis is not sufficient, the device under test is sorted out. If the result of the test is positive, the threshold value is set to an operating threshold value for an operating mode by further blowing through burnable electrical elements of the evaluation electronics. The sensitivity is reduced due to the greater hysteresis in at least one of the test modes. In addition, another test mode for testing the susceptibility to failure can also provide a smaller hysteresis than in the operating mode. The control device can in principle be controlled via one of the connections of the sensor to an external control device, in most cases a microcontroller. All supply lines, data connections or all other optical, acoustic or radio systems are suitable as a connection.
Eine erste Variante weist eine Datenverbindung auf, über die die Steuerungsvorrichtung des Sensors ansteuerbar ist. Zum Schalten im Prüfmodus ist die Datenverbindung durch eine externe Kontrollvorrichtung (MCU) gegen Masse kurzschließbar. Vorteilhafterweise wird diese Datenverbindung zusätzlich zur Übertragung des Bewegungssignale genutzt, die von der Kontrollvorrichtung zur Steuerung des Elektromotors ausgewertet werden. Der Kurzschluß wiederum ist durch einen mit der Datenverbindung verbundenen Auswerteschaltkreis der Steuerungsvorrichtung zum Steuern der Schaltelemente auswertbar. Nach dem Auswerten des Kurzschlusses wird ein Schaltzustand des Schaltelementes für den Prüfmodus in einem flüchtigen Speicher gespeichert.A first variant has a data connection via which the control device of the sensor can be controlled. For switching in test mode, the data connection can be short-circuited to ground by an external control device (MCU). This data connection is advantageously also used to transmit the movement signals, which are evaluated by the control device for controlling the electric motor. The short circuit in turn can be evaluated by an evaluation circuit of the control device for controlling the switching elements connected to the data connection. After the short circuit has been evaluated, a switching state of the switching element for the test mode is stored in a volatile memory.
In einer zweiten Variante wird zum Schalten in den Prüfmodus zwischen der Kontrollvorrichtung und dem Sensor ein Protokoll über die Initialisierung des Prüfmodus übertragen. Beispielsweise wird nach einem „Reset" vom Sensor eine Bitfolge über den folgenden Modus übertragen. Liegt der Prüfungsfall vor, sendet die Kontrollvorrichtung eine die Prüfung charakterisierende Bitfolge. Für wichtige Sicherheitsaspekte wird die Übertragung diese Bitfolge zwischen dem Sensor und der Kontrollvorrichtung verifiziert. Die Übertragung erfolgt über eine Datenverbindung oder mittels Modulation über eine Versorgungsleitung oder eine sonstige optische oder funktechnische Verbindung.In a second variant, a protocol about the initialization of the test mode is transmitted between the control device and the sensor for switching to the test mode. For example, after a “reset”, a bit sequence is transmitted by the sensor via the following mode. If the test is present, the control device sends a bit sequence that characterizes the test. For important safety aspects, the transmission of this bit sequence is verified between the sensor and the control device. The transmission takes place via a data connection or by means of modulation via a supply line or another optical or radio connection.
Weitere Varianten sehen die getrennte Übertragung der Initialisierung des Prüfungsmodus auf der Versorgungsleitung und der Bewegungssignale auf der Datenverbindung vor.Further variants provide for the separate transmission of the initialization of the test mode on the supply line and the movement signals on the data connection.
Alternativ zu der zuvor beschriebenen Datenleitung können auch Anordnungen verwendet werden, bei denen sogenannte zwei-Draht-Sensoren mit einer im Ausgangstreiber integrierten Stromquelle eingesetzt werden..As an alternative to the data line described above, arrangements can also be used in which so-called two-wire sensors with a current source integrated in the output driver are used.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen bezugnehmend auf zeichnerische Darstellungen näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to graphic representations.
Dabei zeigen FIG 1 eine schematische Darstellung eines mit einem Mikrocontroller verbundenen Bewegungssensors,Show 1 shows a schematic illustration of a motion sensor connected to a microcontroller,
Fig 2 eine schematische Darstellung eines intelligenten Hallsensors mit einerFig. 2 is a schematic representation of an intelligent Hall sensor with a
Auswerteelektronik,evaluation,
FIG 3 ein schematischer Schaltplan eines von einem Mikrocontroller ansteuerbaren intelligenten Hallsensors,3 shows a schematic circuit diagram of an intelligent Hall sensor that can be controlled by a microcontroller,
FIG 4 ein schematischer Schaltplan einer weiteren Ausführung eines von einem4 shows a schematic circuit diagram of a further embodiment of one of
Mikrocontroller ansteuerbaren intelligenten Hallsensors,Microcontroller controllable intelligent Hall sensor,
FIG 5 ein schematischer Schaltplan einer weiteren Ausführung eines von einem Mikrocontroller ansteuerbaren intelligenten Hallsensors,5 shows a schematic circuit diagram of a further embodiment of an intelligent Hall sensor which can be controlled by a microcontroller,
FIG 6 ein schematischer Schaltplan einer weiteren Ausführung eines von einem6 shows a schematic circuit diagram of a further embodiment of one of
Mikrocontroller ansteuerbaren intelligenten Hallsensors,Microcontroller controllable intelligent Hall sensor,
FIG 7 ein schematischer Schaltplan einer weiteren Ausführung eines von einem7 shows a schematic circuit diagram of a further embodiment of one of
Mikrocontroller ansteuerbaren intelligenten Hallsensors, undMicrocontroller controllable intelligent Hall sensor, and
FIG 8 eine schematische Darstellung des zeitlichen Verlaufs der Hallspannung und der Schwellwerte der Auswerteelektronik.8 shows a schematic representation of the time profile of the Hall voltage and the threshold values of the evaluation electronics.
Eine schematische Darstellung eines an einen Mikrocontroller MCU angeschlossenen Bewegungssensors HS nach dem Stand der Technik ist in FIG 1 dargestellt. In diesem Fall besteht der Sensor HS aus einem Hallsensor HS, der von einem Magnetfeld B, beispielsweise eines Dauermagneten, erregt wird. Der Hallsensor HS weist lediglich drei Anschlüsse, für die Versorgungsspannung U , den Masseanschluß GND und die Signalverbindung Datal zum Mikrocontroller MCU auf. Dabei werden analoge oder digitale Daten zur Erfassung einer Kenngröße einer rotatorischen oder translatorischen Bewegung ausschließlich von dem Hallsensor HS zum Mikrocontroller MCU übertragen. Die Signalverbindung Datal ist über einen Pull-up Widerstand Rup mit der Versorgungsspan- nung Ub verbunden. Das den Sensor HS erregende Magnetfeld B ist bei einem Stillstand der Antriebsvorrichtung, insbesondere des Elektromotors, zeitlich im wesentlichen konstant. Wird der Elektromotor der Antriebsvorrichtung bestromt, erzeugen die Umdrehungen des zwei oder mehrpoligen Dauermagenten eine von der Umdrehungsgeschwindigkeit des Elektromotors abhängige Änderung des Magnetfeldes B, die von der Hallsensors HS auf die Änderung der Hallspannung abgebildet wird. Die Änderung der Hallspannung wird als analoges oder digitales Signal über die Signalverbindung Datal an den Mikrocontroller MCU übertragen.A schematic representation of a motion sensor HS connected to a microcontroller MCU according to the prior art is shown in FIG. In this case, the sensor HS consists of a Hall sensor HS, which is excited by a magnetic field B, for example a permanent magnet. The Hall sensor HS has only three connections, for the supply voltage U, the ground connection GND and the signal connection Datal to the microcontroller MCU. Analog or digital data for recording a parameter of a rotary or translatory movement are transmitted exclusively from the Hall sensor HS to the microcontroller MCU. The signal connection Datal is connected to the supply voltage U b via a pull-up resistor R up . The magnetic field B which excites the sensor HS is essentially constant over time when the drive device, in particular the electric motor, is at a standstill. If the electric motor of the drive device is energized, the revolutions of the two-pole or multi-pole permanent magnet generate a change in the magnetic field B which is dependent on the rotational speed of the electric motor and which is imaged by the Hall sensor HS on the change in the Hall voltage. The change in the Hall voltage is transmitted to the MCU microcontroller as an analog or digital signal via the Datal signal connection.
Der Mikrocontroller MCU wertet das Signal aus und steuert unter Verwendung der Ergebnisse der Auswertung einen oder mehrere Leistungstreiber, beispielsweise ein Relais oder einen Leistungshalbleiter, zur Bestromung des Elektromotors an (in FIG 1 nicht dargestellt).The microcontroller MCU evaluates the signal and, using the results of the evaluation, controls one or more power drivers, for example a relay or a power semiconductor, to energize the electric motor (not shown in FIG. 1).
In FIG 8 ist der zeitliche Verlauf zweier Hallspannungen UHι(t) und UH2(t), sowie Schwellwerte SPH, SH, SPL, SL eines Schwellwertschalters (Schmitt-Trigger) oder Fenster- komparators dargestellt. Die Signalbreite und Periodendauer der Hallspannungen UH-ι(t) und UH2(t) ist von der Umdrehungsgeschwindigkeit des Elektromotors abhängig und hier beispielhaft für eine Umdrehungsgeschwindigkeit dargestellt. Die beiden Hallspannungen UHι(t) und UH2(t) sollen beispielhaft die Ausgangssignale zweier Hallsensoren mit produktionsbedingten Toleranzen darstellen.8 shows the time profile of two Hall voltages U H ι (t) and U H2 (t), as well as threshold values S PH , S H , S PL , S L of a threshold switch (Schmitt trigger) or window comparator. The signal width and period of the Hall voltages U H -ι (t) and U H2 (t) depends on the speed of rotation of the electric motor and is shown here as an example for a speed of rotation. The two Hall voltages U H ι (t) and U H2 (t) are intended to represent the output signals of two Hall sensors with production-related tolerances, for example.
Die Schwellwerte SH und S des Schwellwertschalters sind die für einen Betriebsmodus gültigen Schwellwerte. Nur wenn diese Schwellwerte SH und SL unterschritten und überschritten werden, so daß die Hallspannung UHι(t) beziehungsweise Uκ2(t) die Hysterese zwischen dem unteren Schwellwert Sι_ und dem oberen Schwellwert SH unter- beziehungsweise überschreitet, steht am Ausgang des Schwellwertschalters ein auswertbares, digitales Signal zur Verfügung. Beide in FIG 8 dargestellten Signalverläufe der Hall- Spannungen UHι(t) und UH2(t) erfüllen dieses Kriterium. Jedoch ist aus FIG 8 ersichtlich, daß der Signalverlauf der Hallspannung UH2(t) den oberen Schwellwert SH nur geringfügig überschreitet.The threshold values S H and S of the threshold switch are the threshold values valid for an operating mode. Only when these threshold values S H and S L fall below and are exceeded, so that the Hall voltage U H ι (t) or Uκ 2 (t) falls below or exceeds the hysteresis between the lower threshold value Sι_ and the upper threshold value SH is at the output of the threshold switch an evaluable digital signal is available. Both signal curves of the Hall voltages U H ι (t) and U H2 (t) shown in FIG. 8 meet this criterion. However, it can be seen from FIG. 8 that the signal curve of the Hall voltage U H2 (t) only slightly exceeds the upper threshold value S H.
Die Hallsensor - Schwellwertschalter - Vorrichtung ist zwar zu Beginn des Betriebes funktionsfähig, doch kann das Langzeitverhalten der Vorrichtung zu einem, wenn überli- cherweise auch nur geringen, Abfall der maximalen Hallspannung UH2(t) führen. Ein derartiger Abfall wird beispielsweise durch Abstandsänderung zwischen Dauermagnet und Sensor oder Veränderungen des Sensors oder der magnetischen Feldstärke des Dauermagneten verursacht, was durch einen Blockpfeil in FIG 8 angedeutet ist. Eine andere Ursache ist möglicherweise eine merkliche, beispielsweise temperaturabhängige Drift der Schwellwerte SH oder S .The Hall sensor - threshold switch - device is functional at the start of operation, but the long-term behavior of the device can lead to an only a slight drop in the maximum Hall voltage U H2 (t). Such a drop is caused, for example, by a change in the distance between the permanent magnet and the sensor or changes in the sensor or the magnetic field strength of the permanent magnet, which is indicated by a block arrow in FIG. Another cause is possibly a noticeable, for example temperature-dependent drift of the threshold values S H or S.
Um die Wahrscheinlichkeit eines derartigen späteren Ausfall der Vorrichtung zu reduzieren, werden für eine vor der Betriebsphase durchzuführende Prüfung der Vorrichtung beispielsweise Prüfschwellwerte SPH, SPL festgelegt, die eine Empfindlichkeit der Vorrichtung reduzieren, indem die Hysterese um einen bestimmten Betrag erhöht wird. Die Vorrichtung mit der Hallspannung UHι(t) würde dementsprechend die Prüfung bestehen, die andere Vorrichtung mit der Hallspannung UH2(t) würde entsprechend aussortiert. Für eine derartige Prüfung eignen sich beispielsweise die in den Figuren FIG 2 bis FIG 5 und FIG 7 dargestellten Schaltungsanordnungen.In order to reduce the likelihood of such a subsequent failure of the device, test thresholds S PH , S P L, for example, are set for a test of the device to be carried out before the operating phase, which reduce the sensitivity of the device by increasing the hysteresis by a certain amount. The device with the Hall voltage U H ι (t) would accordingly pass the test, the other device with the Hall voltage U H2 (t) would be sorted out accordingly. The circuit arrangements shown in FIGS. 2 to 5 and 7 are suitable for such a test, for example.
In FIG 2 ist ein schematischer Schaltplan eines intelligenten Hallsensors iHS1 dargestellt. Eine Hallplatte HP wird durch das Magnetfeld B in Abhängigkeit von der Umdrehungsgeschwindigkeit erregt. Die Intelligenz des Sensors iHS1 besteht in diesem Fall aus der Auswerteelektronik, die mit der Hallplatte HP auf einem Halbleiterchip integriert ist. Zusätzlich kann der Sensor iHS1 noch weitere Intelligenz, beispielsweise zur Ansteuerung von Schaltern SW1 , SW2 oder der analogen oder digitalen Filterung von Störeinflüssen aufweisen.2 shows a schematic circuit diagram of an intelligent Hall sensor iHS1. A Hall plate HP is excited by the magnetic field B as a function of the speed of rotation. In this case, the intelligence of the iHS1 sensor consists of the evaluation electronics, which are integrated with the Hall plate HP on a semiconductor chip. In addition, the iHS1 sensor can have additional intelligence, for example for controlling switches SW1, SW2 or the analog or digital filtering of interference.
Die von dem Magnetfeld abhängige Hallspannung UH wird im Betriebsmodus von einem Schwellwertschalter, bestehend aus einem Komparator OP1 und den Widerständen R1 , R2, R5, R6 ausgewertet und über einen Ausgangstreiber BUF dem Mikrocontroller MCU zur Auswertung zugeführt. Zur Auswertung der Hallspannung UH mittels des Schwellwertschalters mit einer Hysterese wird mit den Widerständen R5 und R6 und dem Kom- perator OP1 , alternativ auch ein Operationsverstärker OP1 , eine entsprechende Schleifenverstärkung und mit den Widerständen R1 und R2 die Referenzspannung Urefι vorgegeben.The Hall voltage U H , which is dependent on the magnetic field, is evaluated in the operating mode by a threshold switch consisting of a comparator OP1 and the resistors R1, R2, R5, R6 and fed to the microcontroller MCU for evaluation via an output driver BUF. To evaluate the Hall voltage U H using the threshold switch with a hysteresis, the resistors R5 and R6 and the comparator OP1, alternatively also an operational amplifier OP1, a corresponding loop gain and the resistors R1 and R2 the reference voltage U ref ι.
Mit Schaltern SW1 und SW2 werden dem Widerstand R2 der Widerstand R3, bezie- hungsweise dem Widerstand R6 der Widerstand R4 parallel geschalten um die Schwell- werte SH oder SL des Schwellwertschalters für den Prüfmodus zu verändern. Alternativ, in FIG 2 nicht dargestellt, können die Widerstände R4 und R3 auch in Reihe mit den Widerständen R6 beziehungsweise R2 geschalten werden. FIG 2 weist nur eine von vielen Möglichkeiten des Aufbaus eines Schwellwertschalters auf. Eine andere Variante ist bei- spielsweise in FIG 7 dargestellt. Die in FIG 2 beispielhaft angeordneten Widerstände R1 bis R6 ermöglichen durch ein Schalten der Schalter SW1 und SW2 eine Verringerung der Empfindlichkeit des intelligenten Hall-Sensors iHS1 bezüglich des empfangenen magnetischen Feldes B.With switches SW1 and SW2, resistor R2, resistor R3, or resistor R6, resistor R4 are connected in parallel to achieve the threshold to change values S H or S L of the threshold switch for the test mode. Alternatively, not shown in FIG. 2, the resistors R4 and R3 can also be connected in series with the resistors R6 and R2. FIG 2 has only one of many possibilities for the construction of a threshold switch. Another variant is shown in FIG. 7, for example. The resistors R1 to R6 arranged as an example in FIG. 2 enable the sensitivity of the intelligent Hall sensor iHS1 to be reduced with respect to the received magnetic field B by switching the switches SW1 and SW2.
Ohmsche Widerstände lassen sind nur unter höherem Aufwand und größerer Streuung der Parameter on-Chip mit aktiven Bauelementen integrieren. Die Widerstände R1 bis R6 sind daher in den Figuren nur zur vereinfachten Darstellung als Ohmsche Widerstände dargestellt. Vorteilhafterweise werden Dioden oder aktive Widerstände, beispielsweise entsprechend verbunden Transistoren als Widerstände R1 bis R6 für die Span- nungsteiler R1, R2, R3 beziehungsweise R4, R5, R6 eingesetzt. Auch die Schalter SW1 und SW2 sind als Schalttransistoren SW1 und SW2 on Chip integrierbar, so daß alle in FIG 2 dargestellten Elemente zusammen mit der Hallplatte HP auf einem Halbleiterchip integriert werden.Ohmic resistors can only be integrated with active components with greater effort and greater spread of the parameters on-chip. The resistors R1 to R6 are therefore shown in the figures only for the sake of simplicity as ohmic resistors. Diodes or active resistors, for example correspondingly connected transistors, are advantageously used as resistors R1 to R6 for the voltage dividers R1, R2, R3 or R4, R5, R6. The switches SW1 and SW2 can also be integrated as switching transistors SW1 and SW2 on chip, so that all the elements shown in FIG. 2 are integrated together with the Hall plate HP on a semiconductor chip.
In FIG 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung schematisch dargestellt. Zur Vereinfachung der Darstellung ist lediglich eine Parallelschaltung von dem Widerstand R3 zum Widerstand R2 durch den Schalttransistor T1 beispielhaft schaltbar. Analog sind auch alle anderen Reihen- oder Parallelschaltungen zur Reduktion der Empfindlichkeit möglich. Der Schalttransistor T1 wird durch einen Speicher FF, einem Flip-Flop FF ge- steuert. Das Flip-Flop FF besitzt eine Vorzugslage, so daß nach dem Einschalten der Versorgungsspannung Ub das Flip-Flop FF in der Vorzugslage den Schalttransistor T1 nicht steuert und der Schalttransistor T1 damit sperrt. Weiter Ein- und Ausgänge des Flip-Flops FF sind nicht dargestellt, um den Funktionszusammenhang hervorzuheben. Mit dem invertierenden Ein- und Ausgang sind jedoch weitere Funktionen steuerbar, bzw. auswertbar.A preferred embodiment of the invention is shown schematically in FIG. To simplify the illustration, only a parallel connection from the resistor R3 to the resistor R2 can be switched by the switching transistor T1 as an example. Analogously, all other series or parallel connections for reducing the sensitivity are also possible. The switching transistor T1 is controlled by a memory FF, a flip-flop FF. The flip-flop FF has a preferred position, so that after the supply voltage U b is switched on, the flip-flop FF in the preferred position does not control the switching transistor T1 and thus blocks the switching transistor T1. Further inputs and outputs of the flip-flop FF are not shown in order to emphasize the functional context. However, additional functions can be controlled or evaluated with the inverting input and output.
Um das Flip-Flop FF zu setzen und damit den Schalttransistor T1 für eine geringereTo set the flip-flop FF and thus the switching transistor T1 for a lower one
Empfindlichkeit des intelligenten Hallsensors iHS2 in den leitenden Zustand zu steuern, wird vom Mikrocontroller MCU ein Signal zum Setzen an das Flip-Flop FF übertragen. Hierzu ist ein schaltbarer Ein- und Ausgang I/O über eine Datenverbindung Data2 mit dem Ausgang des inteiligen Hall-Sensors iHS2 verbunden. Der Mikrocontroller MCU schließt zur Übertragung die Datenverbindung Data2 über den Ein- und Ausgang I/O nach Masse GND kurz. Gleichzeit oder nachfolgend wird vom Mikrocontroller MCU der Elektromotor für einige Umdrehungen über die Leistungstreiber bestromt, so daß sicher- gestellt ist, das zumindest zeitweise das Ausgangssignal und das Eingangssignal des Ausgangstreibers BUF nicht übereinstimmen. Der Ausgangstreiber BUF ist in diesem Fall nicht invertierend und weist für einen entsprechenden Kurzschlußstrom in FIG 3 nicht dargestellte Stromquellen für den Ausgangsstrom auf.To control the sensitivity of the intelligent Hall sensor iHS2 to the conducting state, the microcontroller MCU transmits a signal for setting to the flip-flop FF. For this purpose, a switchable input and output I / O is connected via a Data2 data connection connected to the output of the iHS2 integral Hall sensor. The microcontroller MCU short-circuits the data connection Data2 via the input and output I / O to ground GND. Simultaneously or subsequently, the microcontroller MCU energizes the electric motor for a few revolutions via the power drivers, so that it is ensured that at least at times the output signal and the input signal of the output driver BUF do not match. In this case, the output driver BUF is not inverting and, for a corresponding short-circuit current, has current sources (not shown in FIG. 3) for the output current.
Der Kurzschluß den Datenverbindung Data2 wird für einen High-Pegel am Eingang des Ausgangtreibers BUF vom Exklusiv-Oder Gatter EXOR ermittelt und das Flip-Flop FF wird gesetzt. Damit ist der intelligente Hallsensor iHS2 in den Prüfmodus umgeschalten. Der Mikrocontroller MCU hebt daraufhin den Kurzschluß der Datenverbindung Data2 nach Masse GND auf und wertet die über die Datenverbindung Data2 vom intelligenten Hall-Sensor iHS2 zum Mikrocontroller MCU bei drehendem Elektromotor übertragenen Bewegungssignale aus. Über- beziehungsweise unterschreitet die Hallspannung UH nicht die Prüfschwellwerte SPH, SP so werden über die Datenverbindung Data2 keine Ausgangssignale des Komparators OP1 übertragen. Die Vorrichtung wird vom Mikrocontroller MCU als defekt erkannt und beispielsweise an ein Servicegerät übertragen. Um durch den Mikrocontroller MCU zu überprüfen, ob der intelligente Hall-Sensor iHS2 in den Prüfmodus geschalten hat, kann, in FIG 3 nicht dargestellt, der Kurzschlußstrom von dem Mikrocontroller MCU detektiert werden.The short circuit of the data connection Data2 is determined for a high level at the input of the output driver BUF by the exclusive or gate EXOR and the flip-flop FF is set. The intelligent Hall sensor iHS2 has now switched to test mode. The microcontroller MCU then removes the short circuit of the data connection Data2 to ground GND and evaluates the movement signals transmitted via the data connection Data2 from the intelligent Hall sensor iHS2 to the microcontroller MCU when the electric motor is rotating. The Hall voltage UH does not exceed or fall below the test threshold values S PH , S P, so no output signals of the comparator OP1 are transmitted via the data connection Data2. The device is recognized as defective by the microcontroller MCU and, for example, transmitted to a service device. In order to check by the microcontroller MCU whether the intelligent Hall sensor iHS2 has switched to the test mode, the short-circuit current can not be shown in FIG. 3 by the microcontroller MCU.
Werden dagegen vom intelligenten Hall-Sensor iHS2 Bewegungssignale über die Daten- Verbindung Data2 an den Mikrocontroller MCU übertragen, erkennt der Mikrocontroller die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung. Nach einer Betriebspannungsunterbrechung befindet sich das Flip-Flop FF wieder in der Vorzugslage und der intelligente Hall-Sensor iHS2 im Betriebsmodus. Die Prüfung kann durch den Mikrocontroller MCU jederzeit wiederholt und hierzu beispielsweise durch einen Servicefachmann aktiviert werden.If, on the other hand, motion signals are transmitted from the intelligent Hall sensor iHS2 to the microcontroller MCU via the data connection Data2, the microcontroller recognizes the functionality of the device. After an operating voltage interruption, the flip-flop FF is again in the preferred position and the intelligent Hall sensor iHS2 is in operating mode. The test can be repeated by the MCU microcontroller at any time and, for example, activated by a service specialist.
In FIG 4 ist ein schematischer Schaltplan einer weiteren Ausführung der Erfindung dargestellt. In dem in FIG 4 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der intelligente Hallsensor iHS3 vor einer Inbetriebnahme bereits im Prüfmodus. Eine Überprüfung des Prüfungsmodus durch den Mikrocontroller MCU kann (nicht notwendigerweise) zusätzlich erfol- gen. Zur Initialisierung des Prüfmodus ist keine zusätzliche Signalisierung seitens des Mikrocontrollers MCU notwendig. Vielmehr wird der für den Prüfmodus signifikante Bipolartransistor T2 über den Widerstand R7 und die Sicherung SU bestromt. Die Sicherung SH ist beispielsweise eine dünne Aluminiumbahn oder alternativ eine Diode. Der Spannungsstabilisator ST dient dazu, die variable oder mit Störungen belastete Versor- gungsspannung Uvar des intelligenten Hallsensors iHS3 auf die Spannung Ustab , beispielsweise 5V, zu stabilisieren.4 shows a schematic circuit diagram of a further embodiment of the invention. In the exemplary embodiment shown in FIG. 4, the intelligent Hall sensor iHS3 is already in test mode before start-up. The microcontroller MCU can also (not necessarily) check the test mode. No additional signaling on the part of the Microcontroller MCU necessary. Rather, the bipolar transistor T2, which is significant for the test mode, is energized via the resistor R7 and the fuse SU. The fuse SH is, for example, a thin aluminum sheet or alternatively a diode. The voltage stabilizer ST serves to stabilize the variable supply voltage U var of the intelligent Hall sensor iHS3, which is loaded with disturbances, to the voltage U stab , for example 5V.
Ist die Prüfung des intelligenten Hallsensors iHS3 beendet und soll der intelligente Hallsensor iHS3 in den Betriebsmodus umgeschalten werden, erhöht der Mikrocontroller MCU die Versorungsspannung Uvar. Die Zenerdiode ZD1 wird hierdurch leitend und steuert den Thyristor TY1 an. Der Thyristor TY1 zündet und die Sicherung SH brennt durch. Der Bipolartransistor T2 kann nicht mehr gesteuert werden und der intelligente Hallsensor iHS3 befindet sich dauerhaft im Betriebsmodus. Die Bewegungssignale werden über die Datenverbindung data3 vom intelligenten Hallsensor iHS3 an den Mikrocontroller MCU übertragen, so daß der mit dem Hallsensor iHS3 verbundene Anschluß I des Mikrocontrollers MCU in diesem Fall lediglich ein Eingang ist.If the test of the intelligent Hall sensor iHS3 is finished and the intelligent Hall sensor iHS3 is to be switched to the operating mode, the microcontroller MCU increases the supply voltage U var . As a result, the Zener diode ZD1 becomes conductive and drives the thyristor TY1. The thyristor TY1 fires and the fuse SH blows. The bipolar transistor T2 can no longer be controlled and the intelligent Hall sensor iHS3 is permanently in operating mode. The motion signals are transmitted from the intelligent Hall sensor iHS3 to the microcontroller MCU via the data connection data3, so that the connection I of the microcontroller MCU connected to the Hall sensor iHS3 is only an input in this case.
In FIG 5 ist ein schematischer Schaltplan einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Für den Prüfmodus wird die Versorgungsspannung Uvar des intelligenten Hallsensors iHS4 durch eine entsprechende Steuerung des Mikrocontrollers MCU oder eines anderen Steuerungselementes erhöht. Die mit der Versorgungsleitung verbundene Zenerdiode ZD2 wird durch die Spannungserhöhung leitend und steuert über den Widerstand R8 den Bipolartransistor T3. Zur Umschaltung des intelligenten Hallsensors iHS4 in den Betriebsmodus wird die Versorgungspannung Uvar ausreichend abgesenkt, so daß die Zenerdiode ZD2 sperrt.5 shows a schematic circuit diagram of a further embodiment of the invention. For the test mode, the supply voltage U var of the intelligent hall sensor iHS4 is increased by a corresponding control of the microcontroller MCU or another control element. The Zener diode ZD2 connected to the supply line becomes conductive due to the voltage increase and controls the bipolar transistor T3 via the resistor R8. To switch the intelligent Hall sensor iHS4 into the operating mode, the supply voltage U var is sufficiently lowered so that the Zener diode ZD2 blocks.
In FIG 6 ist ein schematischer Schaltplan einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Im Prüfmodus leitet die Zenerdiode ZD3 in Folge eine Spannungserhöhung der Versorgungspannung Uvar. Der Zenerstrom der Zenerdiode ZD3 steuert eine schalt- bare Stromquelle IST für den Hallstrom lHaιι der Hallplatte HP. Gegenüber dem Betriebsmodus wird im Prüfmodus durch die schaltbare Stromquelle IST der Hallstrom lHaιι durch Schalten der Stromquelle IST reduziert. Durch die Reduktion des Hallstromes lHaιι wird die Empfindlichkeit des intelligenten Hallsensors iHS5 verringert. In FIG 7 ist ein schematischer Schaltplan einer Weiterbildung der Erfindung dargestellt. Der Mikrocontroller MCU ist über eine bidirektionale Datenverbindung Data6 mit einer Kontrolleinrichtung CON des intelligenten Hallsensors iHS6 verbunden. Hierzu weisen die Anschlüsse I/O beziehungsweise l/0Haιι sowohl der Kontrolleinrichtung CON des in- telligenten Hallsensors iHS6 als auch des Mikrocontroller MCU eine Ein- und Ausgangsfunktion zur Kommunikation auf. Nach dem Einschalten der Versorgungsspannung U sendet der Mikrocontroller MCU ein Prüfungsignal an die Kontrolleinrichtung CON zur Initialisierung des Prüfmodus. Gleichzeitig oder nachfolgend wird der Elektromotor be- stromt. Die Hallspannung UH wird durch zwei Komparatoren OP2 und OP3 mit den Refe- renzspannungen Uref2 und Uref3 als Schwellwerte verglichen.6 shows a schematic circuit diagram of a further embodiment of the invention. In test mode, the Zener diode ZD3 conducts a voltage increase in the supply voltage U var . The Zener current of the Zener diode ZD3 controls a switchable current source IST for the Hall current I Ha ιι of the Hall plate HP. Compared to the operating mode, the Hall current l Ha ιι is reduced in the test mode by the switchable current source IST by switching the current source IST. By reducing the Hall current I Ha ιι the sensitivity of the intelligent Hall sensor iHS5 is reduced. 7 shows a schematic circuit diagram of a further development of the invention. The microcontroller MCU is connected via a bidirectional data connection Data6 to a control device CON of the intelligent Hall sensor iHS6. For this purpose, the connections I / O or I / 0 Ha ιι both the control device CON of the intelligent Hall sensor iHS6 and the microcontroller MCU have an input and output function for communication. After switching on the supply voltage U, the microcontroller MCU sends a test signal to the control device CON for initializing the test mode. The electric motor is energized simultaneously or subsequently. The Hall voltage U H is compared by two comparators OP2 and OP3 with the reference voltages U ref2 and U ref 3 as threshold values.
Die Referenzspannungen UrΘf2 und Uref3 entsprechen den oberen und unteren Schwellwerten SPH, S , SP , S des Schwellwertschalters. Die beiden Referenzspannungen Uref2 und Uref3 werden durch die Einstellung eines Widerstandsnetzwerkes NET, das mehrere durch Schalter einstellbare Spannungsteilern aufweist, variiert. Hierzu ist das Widerstandsnetzwerk NET, das beispielsweise ohmsche, aktive oder diodische Widerstände aufweist, mit der Kontrolleinrichtung CON über eine oder mehrere Steuerverbindungen Dab verbunden. Vorteilhafterweise werden die Einzel-Widerstände des Widerstandsnetzwerkes NET mit einem binären Zähler verbunden, der von der Kontrolleinrichtung getak- tet wird. Durch die Taktung wird der jeweilige Spannungsteiler und damit die jeweilige Referenzspannung Urβf2 und UrΘf3 inkremental verändert bis die digitalen Informationen des Schwellwertschalters auswertbar sind. Der Zählwert des Zählers wird beispielsweise in einem nicht-flüchtigen Speicher, einem EEPROM, gespeichert.The reference voltages U rΘf2 and U ref3 correspond to the upper and lower threshold values S PH , S, S P , S of the threshold switch. The two reference voltages U ref2 and U ref3 are varied by setting a resistance network NET which has a plurality of voltage dividers which can be set by switches. For this purpose, the resistor network NET, which has, for example, ohmic, active or diode resistors, is connected to the control device CON via one or more control connections D ab . The individual resistors of the resistor network NET are advantageously connected to a binary counter which is clocked by the control device. The clocking changes the respective voltage divider and thus the respective reference voltage U rβf2 and U rΘf 3 incrementally until the digital information of the threshold switch can be evaluated. The count value of the counter is stored, for example, in a non-volatile memory, an EEPROM.
Im Prüfmodus wird durch die Kontrolleinrichtung das Hysterefenster, das durch die jeweilige Referenzspannung Uref2 beziehungsweise Uref3 bestimmt ist, durch Schalten der Spannungsteiler des Widerstandsnetzwerkes NET verkleinert, bis die Kontrolleinrichtung CON die Bewegungssignale der Hallspannung UH am Ausgang des jeweiligen Kompa- rators OP2 beziehungsweise OP3 erkennt. Dies kann auch nacheinander, für beide Schwellwerte SPH beziehungsweise SPL separat durchgeführt werden.In the test mode, the control device reduces the hysterical window, which is determined by the respective reference voltage U ref2 or U ref3 , by switching the voltage dividers of the resistor network NET until the control device CON detects the movement signals of the Hall voltage U H at the output of the respective comparator OP2 or OP3 recognizes. This can also be carried out in succession, separately for both threshold values S PH and S PL .
Ist die Empfindlichkeit des Prüflings ausreichend, signalisiert die Kontrolleinrichtung CON dem Mikrocontroller MCU über die Datenverbindung Data6 die Funktionsfähigkeit des intelligenten Hallsensors iHS6. Anschließend werden die beiden Referenzspannungen Uref2 und Uref3 für den Betriebsmodus im eingebauten Zustand des intelligenten Hallsen- sors iHS6 optimiert, indem eine mögliche Drift der Hallspannung UH oder der Referenzspannungen Uref2 oder Uref3 und die entsprechend den Anforderungen nötige Störsicherheit durch die Größe des Hysteresfensters ermittelt werden. Anschließend werden die Referenzspannungen UrΘf2 und Uref3 für den Betriebmodus entsprechend optimiert einge- stellt. In dieser Ausführungsvariante ist zudem denkbar, daß die Funktionsgruppen, also eine Antriebsvorrichtung mit Elektromotor und eingebauten intelligenten Hallsensor iHS6, anhand der Empfindlichkeit in verschiedene Güteklassen eingeteilt wird.If the sensitivity of the device under test is sufficient, the CON control device signals the microcontroller MCU via the Data6 data connection that the intelligent Hall sensor iHS6 is working. The two reference voltages U ref2 and U ref 3 are then used for the operating mode in the installed state of the intelligent hall sors iHS6 optimized by determining a possible drift of the Hall voltage U H or the reference voltages U ref2 or U ref3 and the interference immunity required according to the requirements by the size of the hysteresis window . Then the reference voltages U rΘf2 and U ref3 are set appropriately optimized for the operating mode. In this embodiment variant, it is also conceivable that the function groups, that is to say a drive device with an electric motor and built-in intelligent hall sensor iHS6, are divided into different quality classes on the basis of the sensitivity.
Das Verfahren zur Prüfung eines Sensors entsprechend der FIG 3 ist folgend beschrie- ben.The method for testing a sensor according to FIG. 3 is described below.
In Schritt 1 wird der Prüfmodus dem intelligenten Hallsensor iHS2 von dem Mikrocontroller MCU signalisiert, indem der Mikrocontroller MCU seinen Ein-/Ausgang I/O nach Masse GND für 100ms kurzschließt.In step 1, the test mode is signaled to the intelligent Hall sensor iHS2 by the microcontroller MCU by the microcontroller MCU shorting its input / output I / O to ground GND for 100ms.
In Schritt 2 wird gleichzeitig der Elektromotor für 100ms zur Bestromung angesteuert.In step 2, the electric motor is energized for 100 ms at the same time.
In Schritt 3 wird von dem Exklusiv-Oder-Gatter EXOR die aufgrund des Kurzschlusses zwischen dem Ein- und Ausgang des Ausgangstreiber BUF zumindest temporär anlie- gende Spannungsunterschied detektiert.In step 3, the exclusive-OR gate EXOR detects the voltage difference that is at least temporarily present due to the short circuit between the input and output of the output driver BUF.
In Schritt 4 wird das Flip-Flop FF im Sensor iHS2 gesetzt und der Schalttransistor T1 angesteuert und damit die Empfindlichkeit der Auswerteelektronik reduziert.In step 4, the flip-flop FF is set in the sensor iHS2 and the switching transistor T1 is activated, thus reducing the sensitivity of the evaluation electronics.
In Schritt 5 schaltet der Mikrocontroller MCU den Ausgang I/O zum Eingang I/O um und wertet über die Datenverbindung Data2 übertragene Bewegungssignale aus.In step 5 the microcontroller MCU switches the output I / O to the input I / O and evaluates motion signals transmitted via the data connection Data2.
In Schritt 6 entscheidet der Mikrocontroller MCU anhand der Auswertung ob der Prüfling funktionsfähig im Sinne der Püfung ist. Das Flip-Flop FF bleibt nur bis zu einer Betriebs- spannungsunterbrechung gesetzt und kehrt mit einem Wiedereinschalten der Betriebsspannung in die Vorzugslage zurück.In step 6, the microcontroller MCU uses the evaluation to decide whether the test object is functional in the sense of the test. The flip-flop FF only remains set until an operating voltage interruption and returns to the preferred position when the operating voltage is switched on again.
In Schritt 7 arbeitet der funktionsfähige Prüfling mit normaler Empfindlichkeit. BezugszeichenlisteIn step 7, the functional device under test works with normal sensitivity. LIST OF REFERENCE NUMBERS
iHS1 bis iHS6 intelligente HallsensoreniHS1 to iHS6 intelligent Hall sensors
HS HallsensorHS Hall sensor
HP HallplatteHP Hall plate
B MagnetfeldB magnetic field
MCU MikrocontrollerMCU microcontroller
R1 bis R8, Rup Widerstände (ohmsche, aktive, diodisch etc.)R1 to R8, R up resistors (ohmic, active, diodic etc.)
SW1.SW2 Schalter (Halbleiterschalter, Transistoren)SW1.SW2 switches (semiconductor switches, transistors)
BUF AusgangstreiberBUF output driver
EXOR Exklusiv-Oder GatterEXOR Exclusive-Or gate
FF Flip-FlopFF flip-flop
T1 Feldeffekttransistor, SchalttransistorT1 field effect transistor, switching transistor
T2,T3 Bipolartransistor, SchalttransistorT2, T3 bipolar transistor, switching transistor
ZD1.ZD2.ZD3 ZenerdiodeZD1.ZD2.ZD3 Zener diode
SU Sicherung (dünne Aluminiumbahn, Diode etc.)SU fuse (thin aluminum sheet, diode etc.)
TY1 ThyristorTY1 thyristor
ST StabilisierungST stabilization
I/O, l/OHa„ Ein- und AusgangI / O, l / O Ha “Entry and exit
I nur EingangI only input
GND Masse ub VersorgungsspannungGND ground u b supply voltage
Uyar variable VersorgungsspannungUy a r variable supply voltage
Ustab stabilisierte SpannungUstab stabilized tension
Ηall HallstromHallall Hall current
IST steuerbare (schaltbare) StromquelleIS controllable (switchable) power source
Datal bis Data6 Datenverbindung (unidirektional/bidirektional)Datal to Data6 data connection (unidirectional / bidirectional)
Dab SteuerverbindungD from the tax connection
Uref1 bis UrΘf3 ReferenzspannungenU ref1 to U rΘf3 reference voltages
OP1 ,OP2,OP3 Komparatoren (Operationsverstärker)OP1, OP2, OP3 comparators (operational amplifiers)
NET Widerstandsnetzwerk (mit Spannungsteilern)NET resistor network (with voltage dividers)
CON KontrolleinrichtungCON control device
UHι(t), uH2(t) zeitliche veränderliche Hallspannungen zweier PrüflingeU H ι (t), u H2 (t) temporally variable Hall voltages of two test objects
SPH,SPL oberer und unterer Prüfschwellwert SH, SL oberer und unterer (Betriebs-)Schwellwert t Zeit S P H, S P L upper and lower test threshold S H , S L upper and lower (operating) threshold t time

Claims

Patentansprüche claims
1. Vorrichtung zum Erfassen mindestens einer Kenngröße einer Bewegung von zuein- ander beweglichen Teilen, insbesondere für Versteilantriebe in Kraftfahrzeugen, mit1. Device for detecting at least one parameter of a movement of parts that are movable relative to one another, in particular for adjusting drives in motor vehicles
- einem Sensor (iHS1 bis iHS6) mit einem Seπsorelement (HP) und einer Auswerteelektronik und- A sensor (iHS1 to iHS6) with a sensor element (HP) and evaluation electronics and
- einem in seiner Lage oder seiner Position zum Sensorelement (HP) relativ beweglichen Meßgeber, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (iHS1 bis iHS6) Mittel zum Schalten einer Empfindlichkeit der Vorrichtung für mindestens einen Prüfmodus aufweist, wobei eine Sensorhilfsgröße (lHaιι) des Sensorelementes (HP) und/oder mindestens ein Schwellwert (SH,SL,Urefi bis Uref3) der Auswerteelektronik so schaltbar ist, daß die durch eine Amplitude einer Meßgröße (UH, UHι(t), UH2(t)) des Sensorelementes- In its position or its position relative to the sensor element (HP) relatively movable sensor, characterized in that the sensor (iHS1 to iHS6) has means for switching a sensitivity of the device for at least one test mode, with an auxiliary sensor variable (l Ha ιι) of Sensor element (HP) and / or at least one threshold value (S H , S L , U ref i to U ref3 ) of the evaluation electronics can be switched such that the amplitude of a measured variable (U H , U H ι (t), U H2 (t)) of the sensor element
(HP) und den Schwellwert (SH,SL,SPH,SPL,Urefi bis Uref3) charakterisierte Empfindlichkeit der Vorrichtung im Prüfmodus, abweichend von einem Betriebsmodus, reduziert ist.(HP) and the threshold value (S H , S L , S PH , S PL , U ref i to U ref3 ) characterized sensitivity of the device in the test mode, deviating from an operating mode, is reduced.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert (SH,SL,Urefi bis Uref3) oder die Sensorhilfsgröße (lHaιι) durch ein gesteuertes Schaltelement (SW1 ,SW2,T1 ,T2,T3,IST) schaltbar ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the threshold value (S H , S L , U r e f i to U ref3 ) or the auxiliary sensor variable (l Ha ιι) by a controlled switching element (SW1, SW2, T1, T2, T3, IST) is switchable.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert (S ,SL,Urefi bis UrΘf3) durch einen mit einem Spannungsteiler (R1 ,R2,R3,NET) verbundenen Schalttransistor (T1 bis T3) als Schaltelement (T1 bis T3) schaltbar ist, wobei der Schalttransistor (T1 bis T3) eine Ausgangsspannung (Uref1 bis Urθf3) des Spannungsteilers (R1 ,R2,R3,NET) schaltet.3. Device according to claim 2, characterized in that the threshold value (S, S L , U ref i to U rΘf3 ) by a switching transistor (T1 to T3) connected to a voltage divider (R1, R2, R3, NET) as switching element ( T1 to T3) can be switched, the switching transistor (T1 to T3) switching an output voltage (U ref1 to U rθf 3) of the voltage divider (R1, R2, R3, NET).
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert (SH,S ) durch eine schaltbare Spannungsquelle als Schaltelement schaltbar ist.4. The device according to claim 2, characterized in that the threshold value (S H , S) by a switchable voltage source as a switching element is switchable.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (HP) eine Hallplatte (HP) aufweist, und eine Änderung eines Hallstromes (Iπaii) als Sensorhilfsgröße (lHaii) durch eine mit der Hallplatte (HP) verbundene, schaltbare Stromquelle (IST) als Schaltelement (IST) schaltbar ist.5. The device according to claim 2, characterized in that the sensor element (HP) has a Hall plate (HP), and a change in a Hall current (Iπaii) as a sensor auxiliary variable (l H aii) by a switchable current source connected to the Hall plate (HP) (IST) is switchable as a switching element (IST).
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (SW1 ,SW2,T1 ,T2,T3,IST) mit einer Steuerungsvorrichtung (FF.EXOR, ZD1 bis ZD3, CON) der Auswerteelektronik verbunden ist, die das Schaltelement (SW1 ,SW2,T1 ,T2,T3,IST) steuert.6. Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that the switching element (SW1, SW2, T1, T2, T3, IST) is connected to a control device (FF.EXOR, ZD1 to ZD3, CON) of the evaluation electronics, which controls the switching element (SW1, SW2, T1, T2, T3, IST).
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (SW1 ,SW2,T1 ,T2,T3,IST) zur Steuerung mit einem Speicherausgang eines Speichers (FF) der Steuerungsvorrichtung verbunden ist.7. The device according to claim 6, characterized in that the switching element (SW1, SW2, T1, T2, T3, IST) is connected for control with a memory output of a memory (FF) of the control device.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (SW1 ,SW2,T1 ,T2,T3,IST) zur Steuerung mit einer Zenerdiode (ZD1 bis ZD3) als Steuerungsvorrichtung verbunden ist.8. The device according to claim 6, characterized in that the switching element (SW1, SW2, T1, T2, T3, IST) is connected for control with a Zener diode (ZD1 to ZD3) as a control device.
9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteelektronik ein oder mehrere durchbrennbare elektrische Elemente als Schaltelemente aufweist, die zum Schalten durch eine Leistungsstufe als Teil der Steuerungsvorrichtung durchbrennbar sind.9. The device according to claim 6, characterized in that the evaluation electronics has one or more burnable electrical elements as switching elements which can be blown for switching by a power stage as part of the control device.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsvorrichtung (FF.EXOR, CON) über eine Datenverbindung (Datal bis Data6) des Sensors (ι'HS1 bis ι'HS6) ansteuerbar ist.10. Device according to one of claims 6 to 9, characterized in that the control device (FF.EXOR, CON) via a data connection (Datal to Data6) of the sensor (ι ' HS1 to ι ' HS6) can be controlled.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Datenverbindung (Data2) durch eine externe Vorrichtung (MCU) gegen Masse kurzschließbar ist, und der Kurzschluß durch einen mit der Datenverbindung (Data2) verbundenen Auswerteschaltkreis (EXOR) der Steuerungsvorrichtung zum Steuern auswertbar ist.11. The device according to claim 10, characterized in that the data connection (Data2) can be short-circuited to ground by an external device (MCU), and the short circuit can be evaluated for control by an evaluation circuit (EXOR) connected to the data connection (Data2) ,
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerungsvorrichtung (ZD1 bis ZD3) über eine Versorgungsleitung des Sensors (iHS3 bis iHS5) ansteuerbar ist.12. Device according to one of claims 6 to 9, characterized in that the control device (ZD1 to ZD3) via a supply line of the sensor (iHS3 to iHS5) can be controlled.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ansteuerung eine Versorgungsspannung (Ub) der Versorgungsleitung durch eine schaltbare Spannungsquelle (Uvar) erhöht ist, und die Erhöhung durch einen mit der Versorgungsleitung verbundenen Auswerteschalt- kreis (ZD1 bis ZD3) der Steuerungsvorrichtung zum Steuern auswertbar ist.13. The apparatus according to claim 12, characterized in that for control a supply voltage (U b ) of the supply line is increased by a switchable voltage source (U var ), and the increase by an evaluation circuit (ZD1 to ZD3) connected to the supply line Control device for controlling can be evaluated.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorelement (HP) und die Auswerteelektronik auf einem Chip integriert sind.14. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor element (HP) and the evaluation electronics are integrated on a chip.
15. Verfahren zum Erfassen mindestens einer Kenngröße einer Bewegung von zueinander beweglichen Teilen, insbesondere für Versteilantriebe in Kraftfahrzeugen, durch eine Vorrichtung mit15. A method for detecting at least one parameter of a movement of parts that are movable relative to one another, in particular for adjusting drives in motor vehicles, using a device
- einem Sensor (iHS1 bis iHS6) mit einem Sensorelement (HP) und einer Auswer- teelektronik und- a sensor (iHS1 to iHS6) with a sensor element (HP) and evaluation electronics and
- einem in seiner Lage oder seiner Position zum Sensorelement (HP) relativ beweglichen Meßgeber, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Schwellwert für einen Prüfmodus (SH, SL) auf einen Prüfschwellwert (SPH, SP ) eingestellt wird, und der Schwellwert (SH, SJ durch ein Durchbrennen von durchbrennbaren elektrischen Elementen der Auswerteelektronik für einen Betriebsmodus auf einen Betriebsschwellwert (SH, SL) eingestellt wird, wobei die durch eine Amplitude einer Meßgröße (UH, UHι(t), UH2(t)) des Sensorelementes (HP) und den Schwellwert (SH, SL) charakterisierte Empfindlichkeit der Vorrichtung im Prüfmodus, abweichend von einem Betriebsmodus, reduziert ist.- In its position or its position relative to the sensor element (HP) relatively movable sensor, characterized in that at least one threshold value for a test mode (S H , S L ) is set to a test threshold value (S PH , S P ), and the threshold value (S H , SJ is set to an operating threshold value (SH, S L ) by burning through burnable electrical elements of the evaluation electronics for an operating mode, the amplitude being determined by an amplitude (UH, U H ι (t), U H2 (t)) of the sensor element (HP) and the threshold value (S H , S L ) characterized sensitivity of the device in the test mode, deviating from an operating mode, is reduced.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung des Prüfschwellwertes (SPH, SPL) im Prüfmodus durch das Durchbrennen von durchbrennbaren elektrischen Elementen der Auswerteelektronik erfolgt.16. The method according to claim 15, characterized in that the setting of the test threshold (S P H, S PL ) is carried out in the test mode by blowing through burnable electrical elements of the evaluation electronics.
17. Verfahren zur Ansteuerung einer Vorrichtung zur Bewegungserfassung mit - einem Sensor (iHS1 bis iHS6) mit einem Sensorelement (HP) und einer Auswerteelektronik,17. Method for controlling a device for motion detection with - a sensor (iHS1 to iHS6) with a sensor element (HP) and evaluation electronics,
- einem in seiner Lage oder seiner Position zum Sensorelement (HP) relativ beweglichen Meßgeber, und- One in its position or its position to the sensor element (HP) relatively movable transducer, and
- einer mit dem Sensor (iHS1 bis iHS6) über mindestens eine Verbindung (Datal bis Data6) verbundenen Kontrollvorrichtung (MCU), dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollvorichtung (MCU) den Sensor (iHS1 bis iHS6) über die Verbindung (Datal bis Data6) in einen Prüfmodus schaltet, und im Prüfmodus die Empfindlichkeit der Vorrichtung gegenüber einem Betriebsmodus reduziert wird.- A control device (MCU) connected to the sensor (iHS1 to iHS6) via at least one connection (Datal to Data6), characterized in that the control device (MCU) connects the sensor (iHS1 to iHS6) via the connection (Datal to Data6) switches a test mode, and in the test mode the sensitivity of the device to an operating mode is reduced.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (Datal bis Dataθ) als Datenverbindung (Datal bis Dataδ) von der Kontrollvorrichtung (MCU) zum Einschalten des Prüfmodus gegen Masse (GND) kurzgeschlossen wird, der Kurzschluß von einem Auswerteschaltkreis (EXOR) des Sensors (ι'HS2) ausgewertet und ein Schaltzustand eines Schaltelementes (T1) für den Prüfmodus in einem Speicher (FF) gespeichert wird. 18. The method according to claim 17, characterized in that the connection (Datal to Dataθ) as a data connection (Datal to Dataδ) is short-circuited by the control device (MCU) to switch on the test mode to ground (GND), the short circuit by an evaluation circuit (EXOR ) of the sensor (ι ' HS2) is evaluated and a switching state of a switching element (T1) for the test mode is stored in a memory (FF).
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (FF) mit einer Betriebsspannungsunterbrechung zurückgesetzt wird, und mit dem zurückgesetzten Speicher (FF) der Betriebsmodus gestartet wird.19. The method according to claim 18, characterized in that the memory (FF) is reset with an operating voltage interruption, and the operating mode is started with the reset memory (FF).
20. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß zum Schalten in den Prüfmodus zwischen der Kontrollvorrichtung (MCU) und dem Sensor (iHS6) ein Protokoll über die Initialisierung des Prüfmodus übertragen wird.20. The method according to claim 17, characterized in that for switching to the test mode between the control device (MCU) and the sensor (iHS6), a protocol for the initialization of the test mode is transmitted.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert nach dem Prüfmodus für den Betriebsmodus unter Auswertung der Bewegungssignale optimiert wird.21. The method according to any one of claims 17 or 20, characterized in that the threshold value after the test mode for the operating mode is optimized by evaluating the motion signals.
22. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollvorichtung (MCU) den Sensor (iHS3 bis iHS5) über eine Versorg ungslei- tung als Verbindung in den Prüfmodus schaltet, indem die Versorgungsspannung (Uvar) verändert wird, und die Veränderung der Versorgungsspannung (Uvar) durch einen Spannungsdetektor (ZD1 bis ZD3) des Sensors (iHS3 bis iHS5) detektiert wird. 22. The method according to claim 17, characterized in that the control device (MCU) switches the sensor (iHS3 to iHS5) via a supply line as a connection to the test mode by changing the supply voltage (U var ), and the change in Supply voltage (U var ) is detected by a voltage detector (ZD1 to ZD3) of the sensor (iHS3 to iHS5).
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