WO2008037601A1 - Verfahren und vorrichtung zum testen eines sensors, insbesondere eines eindirektionalen oder bidirektionalen beschleunigungssensors oder drehratensensors - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum testen eines sensors, insbesondere eines eindirektionalen oder bidirektionalen beschleunigungssensors oder drehratensensors Download PDF

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WO2008037601A1
WO2008037601A1 PCT/EP2007/059661 EP2007059661W WO2008037601A1 WO 2008037601 A1 WO2008037601 A1 WO 2008037601A1 EP 2007059661 W EP2007059661 W EP 2007059661W WO 2008037601 A1 WO2008037601 A1 WO 2008037601A1
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WO
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signal
sensor
phases
test
value
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Application number
PCT/EP2007/059661
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Inventor
Michael Müllner
Bernd SCHÖRWERTH
Tobias Tyroller
Original Assignee
Continental Automotive Gmbh
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    • 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
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C25/00—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass
    • G01C25/005—Manufacturing, calibrating, cleaning, or repairing instruments or devices referred to in the other groups of this subclass initial alignment, calibration or starting-up of inertial devices

Definitions

  • Method and device for testing a sensor in particular a unidirectional or bidirectional acceleration sensor or yaw rate sensor
  • the invention relates to a method for testing a sensor, in particular an acceleration sensor contained in a motor vehicle personal protection system, in which a test signal is applied to the sensor, which leads to the generation ei ⁇ nes sensor output signal.
  • the invention relates fer ⁇ ner an apparatus for testing a sensor, in particular a contained in a motor vehicle passenger protection system, one-directional or bi-directional acceleration sensor.
  • Ignition circuit contained switch allow a check of the functionality of both comparators and associated upstream and downstream components.
  • the test signal is often superimposed on a noise ⁇ signal. This interference makes it difficult to over ⁇ test the sensor.
  • the sensor output ⁇ signal must be reliably detected even if a quiescent level of the sensor output signal, for example due to age-related circumstances or temperature-related circumstances, compared to a normal value varies. Normal value is also referred to as quiescent level or offset.
  • quiescent level the amplitude of the Störsig- Nals and / or the deviation from the rest level compared to the signal generated by the test signal level, the kriti ⁇ shear is the evaluation of the sensor.
  • An inventive method for testing a sensor in particular a contained in a motor vehicle personal protection system acceleration sensor or rotation rate sensor, in which a test signal is applied to the sensor, which leads to the generation of a sensor output signal, fol ⁇ ing steps are performed: the sensor output signal having a defined signal swing, is processed with a Refe rence ⁇ signal to an arithmetic signal, in particular multiplied; computing the signal is supplied to an integrator ⁇ leads, which is generated from the signal calculating an integration signal with temporally successive integration values, wherein the integration signal at the end of the test, has a first value, which is supplied to an evaluation device; there is calculated a second value from the test signal and the Re ⁇ conference signal; and a check is made by evaluating the first and second values as to whether the sensor is operating properly.
  • a device for testing a sensor, in particular a motor vehicle in a passenger protection System contained acceleration sensor or gyro sensor ⁇ sors, comprising the following features: first means for generating a test signal which can be applied to the sensor, wherein the test signal for generating a sensor output signal leads to a defined signal swing; second means for generating a reference signal; third means, to which the sensor output signal can be supplied at a first input and to which the reference signal can be supplied at a second input, for generating a calculation signal; fourth means, to which the signal can be fed to generate an integration signal with temporally successive integration values, the integration signal having a first value at the end of the test; fifth means for determining a second value from the test signal and the reference signal; and sixth means for evaluating the first and second values and performing a check as to whether the sensor is operating properly.
  • the principle on which the invention is based is to process the sensor output signal produced on the basis of a test signal with a reference signal, a first value being determined by an arithmetic unit as a function of an interference signal applied to the sensor or a shift in the rest level of the sensor. Due to the known test signal and the known reference signal, the final value of this calculation can also mathematically he ⁇ forward. This second value is compared with the actual ermit ⁇ telten actual value, the first value. If the two values are too far apart, the deflection of the sensor in response to the test signal is considered to be faulty.
  • the invention is based on the so-called amplifiers known. Lock-m principle. This makes it possible to filter both an interference signal and a change in the rest level. It can thus be reliably checked whether the test signal applied to the sensor leads to the generation of a sensor output signal with known signal deviation.
  • the review fung whether the expected signal swing occurs in response to a Testsig ⁇ nal and verifying that the sensor operates limited hours ⁇ tion as may be performed in comparison to known processes in a much shorter test time, since no long mean value for making a reliable statement education is necessary.
  • the invention is suitable for testing sensors, in particular acceleration sensors, which operate in a reversed or bidirectional manner, or yaw rate sensors.
  • sensors in particular acceleration sensors, which operate in a reversed or bidirectional manner, or yaw rate sensors.
  • the fiction, modern ⁇ procedure has a strong band-pass characteristic which is defi ned ⁇ by the test signal and the reference signal.
  • the inventive procedure allows fer ⁇ ner to filter through suitable choice of the test signal and the reference signal also ramped noise.
  • sensors can also be tested in acceleration phases in which a measuring signal of the sensor rises or falls.
  • a square wave signal having a predetermined number of phases is generated with magnitude equal positive and negative signal swing.
  • the predetermined number of phases of the reference signal forms a cycle that determines a minimum duration of the test. So for example it is sufficient if a cycle has four phases single ⁇ Lich, wherein, depending on the type of sensor only in the first (emdiretationaler acceleration sensor) or in the first two phases (bidirectional ler acceleration sensor) the test signal to the input of the sensor is created. Conveniently, the phases of a cycle have an equal duration.
  • the time duration of the phases of the reference signal is such that a frequency of Refe rence ⁇ signal is in a frequency region outside a potential, perceptible by the sensor malfunction. This can increase the accuracy of the test and at the same time to carry out the tests re ⁇ cute.
  • an equal number of periods of positive and nega ⁇ tivem signs are selected within a cycle.
  • the sequence of the phases within the cycle with positive and negative signs can be chosen arbitrarily.
  • a first and at least a second cycle are provided, wherein the first cycle has a first number of first phases and the second cycle has a second number of second phases.
  • the first number of first phases and the second number of second phases may be chosen arbitrarily.
  • the duration of the first phases and the duration of the second phases may be chosen differently.
  • the difference between the first and the second value is determined and further checked whether the difference in a predetermined tolerance range is located around the first value.
  • the intended function of the sensor can be checked in a simple manner.
  • the test signal is inserted at a different ⁇ from a measurement signal input.
  • the length of the phases of a cycle and the arrangement of the phases with positive and negative signs are adapted to a noise signal to be filtered out.
  • Fig. 2 shows a first embodiment of the signals occurring in Reakti ⁇ on to a test signal
  • Fig. 3 shows a second embodiment of the in reaction to a test signal in the invention passing on ⁇ signals
  • Test signal is superimposed with a noise signal, the reference signal has a different course, and
  • Fig. 5A to 9B selected embodiments of Verläu ⁇ fen a test signal and a reference signal.
  • FIG. 1 DAR An inventive apparatus for testing a sensor, in particular an acceleration sensor contained in a motor vehicle passenger protection ⁇ system is provided in Fig. 1 DAR.
  • the invention makes it possible to test both functionally and bidirectionally operating acceleration sensors for their functionality.
  • the sensor to be tested is identified in FIG. 1 by the reference numeral 10.
  • the sensor 10 has an input 12.
  • the input 12 forms a test signal input to which from a controller 11 a
  • Test signal SA can be applied.
  • an interference signal STS may also act, such as a variation of a rest ⁇ level of a sensor output signal SAS, for example, due to aging or temperature effects.
  • the interference signal STS can also be caused by a driving situation, which leads to ei ⁇ nem response of the sensor 10.
  • the signal at an output of the sensor 10, the sensor-off ⁇ input signal is fed through an analog-to-digital converter 14 of an arithmetic processing unit, in the exemplary embodiment a multiplier.
  • a reference signal VZ At a second input of the multiplier 15 is a reference signal VZ, which is generated by the controller 11.
  • An output of the multimetal tiplizierers a so-called.
  • Computational signal is marked with the glovesszei ⁇ chen MAS and is applied to an output of the Mul ⁇ tiplizierers 15th
  • the calculation signal MAS is fed to an integrator 16, an integration signal IS being fed to an evaluation device 17 on the output side. Since the sensor deflection is known when the test signal SA is present and, furthermore, the reference signal generated by the controller 11 is also known, the final value of the integral can be predicted. This can be done for example by the controller 11 or the evaluation device 17.
  • the value determined via the integrator 16 is compared with the calculated value. If the difference between the two values is too large, this indicates a faulty sensor deflection and thus a malfunction of the sensor 10.
  • FIGS. 2 and 3 each show a complete test cycle.
  • One cycle comprises a number of phases, designated by I to IV in the figures. It has ⁇ Tge provides that it is sufficient to carry out a test cycle with four phases.
  • Each of the phases I, II, III, IV has an equal length of time t.
  • the beginning of the test cycle is marked with Ta and the end of the test cycle with Te. The duration is 4t.
  • the test signal SA is applied to the input 12 of the sensor 10.
  • the sensor output signal In the rest position points the sensor output signal to a quiescent level rp, which is in the off ⁇ operation example greater than 0th
  • a sensor output signal SAS during phase I on.
  • the reference signal VZ is formed as a rectangular signal ⁇ and has the same amount in terms of positive and negative signal, which may be arbitrary in principle. In the following, the reference signal VZ with positive signal deviation is marked with the symbol "+" and a reference signal VZ with a negative signal signal with the symbol "-".
  • the signal MAS Integrie ⁇ rer 16 results in the course of the integration signal IS shown in Fig. 2.
  • a first value EW of the integration signal IS results. This represents an actual value.
  • a theoretical value, the second value can also be calculated from the test signal SA and the reference signal VZ. To check whether the functional capability of the test sensor is given, it is checked whether the first value is located within a specified differently EW enclosed area around the second value.
  • the procedure shown in FIG. 2 can be applied, for example, to a unidirectional acceleration sensor. In this it is sufficient to apply the test signal SA only currency ⁇ rend a single phase of the test cycle.
  • Fig. 3 shows a second embodiment, which is used to test a bidirectional acceleration sensor.
  • a test signal SA is applied during the first two phases I, II of the test cycle. The further procedure is as described above.
  • the resting level rp of the sensor output signal SAS is in a ⁇ range according to ⁇ .
  • FIGS. 4A and 4B each show an exemplary embodiment in which an interference signal STS acts on the sensor during the test cycle.
  • the interference signal STS is approximated by a straight line having the slope m.
  • the sensor to be tested should be a bidirectional acceleration sensor. According to the foregoing embodiment of FIG. 3 will therefore be ⁇ sets during the first phase I and second phase II, a test signal. From the test signal SA and the interference signal STS it is ⁇ on the sensor output a sensor output signal SAS, which is located with a thick line in the figures.
  • FIGS. 4A and 4B differ in the reference signal VZ output by the controller 11.
  • the reference signal VZ has the sequence +, -, -, +
  • the reference signal in Fig. 4B has the sequence +, -, +, -.
  • Equations (1) to (4) show in each case the integrals of phases I, II, III, IV.
  • EW is a measure that is used to evaluate the test signal SA.
  • the first value EW does not depend on the supply sti ⁇ m of the interference signal STS and the offset b of the interference signal.
  • the tested sensor is as ⁇ seeks good functioning or be, if the first value is EW gr Jetger as a festgegebe- ner threshold.
  • the threshold value Go Toleran ⁇ zen of the signal swing p and the lengths of time t a of the individual phases I to IV. Tolerances of the offsets need in the threshold value ⁇ not be considered.
  • a safety margin may be provided in the selection of the threshold, since interference signals STS are not formed in practice as a straight line.
  • EW (2p + 2b + mt - 2b + 2p - 3mt + 2b + 5mt - 2b - Imi) - * 7 ⁇ * Reformulated results in the first value EW to:
  • FIG. 5A shows the course for a bidirectional or two-pulse sensor.
  • FIG. 5B shows the profile for a high-sensitivity or unidirectional sensor.
  • the sensor signal SA in each case varies by one
  • Fig. 6 shows a possible for a unidirectional sensor variant in which the last two phases are arbitrary, if they are chosen consistently.
  • FIGS. 7A, 7C show the variant of a unidirectional sensor, wherein the levels of the first two phases are arbitrary, if they are consistent.
  • FIG. 8A shows the course of the reference signal VZ and the test signal SA for a bidirectional sensor, during
  • FIG. 9A shows the course of the reference signal VZ and the test signal SA for a bi-directional sensor
  • Fig. 9B again shows the signals for a unidirectional sensor.
  • the invention allows the testing of a sensor, in particular a emdiredgingalen or bi-directional acceleration sensor contained in motor vehicle passenger protection system, wherein the checking whether the sensor is intended processing ⁇ tet, can be undertaken in a short time.
  • the principle according to the invention is based on exciting the sensor by means of a test signal and carrying out an evaluation according to the Lock-m-Prmzip.
  • the method has a strong bandpass characteristic, which can be set by the test signal and a reference signal required for evaluation.
  • the method offers the advantage of being able to filter out also ramp-shaped disturbances, whereby a test can also be carried out in acceleration phases or braking phases. He can ⁇ result of the review of the test signal regardless of caused due to external events and noise are made due to an offset distortion due geeigne ⁇ te choice of the test signal and the reference signal.

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Abstract

Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zum Testen eines Sensors (10), insbesondere eines in einem Kraftfahrzeug-Personenschutzsystem enthaltenen Beschleunigungssensors oder Drehratensensors. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Testsignal (SA) an den Sensor (10) angelegt, das zur Erzeugung eines Sensor-Ausgangssignals (SAS) führt. Das Sensor-Ausgangssignal (SAS) weist einen definierten Signalhub (p) auf und wird mit einem Referenzsignal (VZ) zu einem Rechensignal (MAS) verarbeitet. Ferner wird das Rechensignal (MAS) einem Integrierer (16) zugeführt, wodurch aus dem Rechensignal (MAS) ein Integrationssignal (IS) mit zeitlich aufeinander folgenden Integrationswerten erzeugt wird. Dabei weist das Integrationssignal (IS) am Ende des Tests einen ersten Wert (EW) auf, der einer Auswertevorrichtung (17) zugeführt wird. Weiterhin wird ein zweiter Wert aus dem Testsignal (SA) und dem Referenzsignal (VZ) errechnet. Durch eine Bewertung des ersten und des zweiten Werts wird eine Überprüfung durchgeführt, ob der Sensor (10) bestimmungsgemäß arbeitet.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Testen eines Sensors, insbesondere eines eindirektionalen oder bidirektionalen Beschleuni- gungssensors oder Drehratensensors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Testen eines Sensors, insbesondere eines in einem Kraftfahrzeug-Personenschutzsystem enthaltenen Beschleunigungssensors, bei dem ein Testsignal an den Sensor angelegt wird, das zur Erzeugung ei¬ nes Sensor-Ausgangssignals führt. Die Erfindung betrifft fer¬ ner eine Vorrichtung zum Testen eines Sensors, insbesondere eines in einem Kraftfahrzeug-Personenschutzsystem enthaltenen, eindirektionalen oder bidirektionalen Beschleunigungs- sensors.
Aus der EP 1 035 415 Al ist ein gattungsgemäßes Verfahren zum Testen eines insbesondere in einem Kraftfahrzeug-Insassen¬ schutzsystem vorhandenen bidirektionalen Beschleunigungs- Schalters bekannt. Es sind zwei das Beschleunigungssensor- Ausgangssignal mit Schwellwerten vergleichende Vergleicher und ein in Abhängigkeit von den Vergleicher-Ausgangssignalen gesteuerter Schalter vorgesehen. Die Anordnung umfasst ferner eine Steuereinrichtung zum Anlegen eines Testsignals an den Beschleunigungssensor und zum Auswerten des als Reaktion auf das Testsignal erhaltenen Schalterzustands. Eine Schaltungs¬ anordnung formt das Sensor-Ausgangssignal und/oder die Vergleicher-Schwellwerte derart um, dass beide Vergleicher zeitversetzt aktiviert werden. Die durch die sequentiellen Vergleicher-Ausgangssignale bedingten Umschaltungen des im
Zündkreis enthaltenen Schalters erlauben eine Überprüfung der Funktionsfähigkeit beider Vergleicher und dazugehörigen vor- und nachgeschalteten Komponenten.
Problematisch ist dabei, dass dem Testsignal häufig ein Stör¬ signal überlagert ist. Dieses Störsignal erschwert die Über¬ prüfung des Sensors. Darüber hinaus muss das Sensor-Ausgangs¬ signal auch dann sicher erkannt werden, wenn ein Ruhepegel des Sensor-Ausgangssignals, z.B. aufgrund alterungsbedingter Umstände oder temperaturbedingter Umstände, gegenüber einem Normalwert variiert. Der Normalwert wird auch als Ruhepegel oder Offset bezeichnet. Je größer die Amplitude des Störsig- nals und/oder die Abweichung vom Ruhepegel im Vergleich zu der von dem Testsignal erzeugten Signalhöhe ist, umso kriti¬ scher wird die Auswertung des Sensors.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfah- ren und eine Vorrichtung zum Testen eines Sensors anzugeben, welche ein durch ein Testsignal erzeugtes Ausgangssignal im Wesentlichen unabhängig von einer Abweichung vom Ruhepegel und überlagertem Störsignal zuverlässig erkennt.
Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Em erfindungsgemäßes Verfahren zum Testen eines Sensors, insbesondere eines in einem Kraftfahrzeug-Personenschutzsystem enthaltenen Beschleunigungssensors oder Drehratensensors, bei dem ein Testsignal an den Sensor angelegt wird, das zur Erzeugung eines Sensor-Ausgangssignals führt, werden fol¬ gende Schritte durchgeführt: das Sensor-Ausgangssignal, das einen definierten Signalhub aufweist, wird mit einem Refe¬ renzsignal zu einem Rechensignal verarbeitet, insbesondere multipliziert; das Rechensignal wird einem Integrierer zuge¬ führt, wodurch aus dem Rechensignal ein Integrationssignal mit zeitlich aufeinander folgenden Integrationswerten erzeugt wird, wobei das Integrationssignal am Ende des Tests einen ersten Wert aufweist, der einer Auswertevorrichtung zugeführt wird; es wird ein zweiter Wert aus dem Testsignal und dem Re¬ ferenzsignal errechnet; und es wird durch eine Bewertung des ersten und des zweiten Werts eine Überprüfung durchgeführt, ob der Sensor bestimmungsgemäß arbeitet.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Testen eines Sensors, insbesondere eines in einem Kraftfahrzeug-Personenschutz- System enthaltenen Beschleunigungssensors oder Drehratensen¬ sors, umfasst folgende Merkmale: erste Mittel zum Erzeugen eines Testsignals, welches an den Sensor anlegbar ist, wobei das Testsignal zur Erzeugung eines Sensor-Ausgangssignals mit einem definierten Signalhub führt; zweite Mittel zum Erzeugen eines Referenzsignals; dritte Mittel, denen an einem ersten Eingang das Sensor-Ausgangssignal zuführbar ist und denen an einem zweiten Eingang das Referenzsignal zuführbar ist, zum Erzeugen eines Rechensignals; vierte Mittel, denen das Re- chensignal zuführbar ist zur Erzeugung eines Integrationssig- nals mit zeitlich aufeinander folgenden Integrationswerten, wobei das Integrationssignal am Ende des Tests einen ersten Wert aufweist; fünfte Mittel zur Ermittlung eines zweiten Werts aus dem Testsignal und dem Referenzsignal; und sechste Mittel zur Bewertung des ersten und des zweiten Werts und zur Durchführung einer Überprüfung, ob der Sensor bestimmungsgemäß arbeitet.
Das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip besteht darin, das aufgrund eines Testsignals hervorgerufene Sensor- Ausgangssignal mit einem Referenzsignal zu verarbeiten, wobei in Abhängigkeit eines an dem Sensor anliegenden Störsignals oder einer Verschiebung des Ruhepegels des Sensors ein erster Wert durch eine Recheneinheit ermittelt wird. Aufgrund des bekannten Testsignals und des bekannten Referenzsignals lässt sich der Endwert dieser Berechnung auch rein rechnerisch er¬ mitteln. Dieser zweite Wert wird mit dem tatsächlich ermit¬ telten Ist-Wert, dem ersten Wert, verglichen. Liegen die beiden Werte zuweit auseinander, so wird die Auslenkung des Sen- sors in Reaktion auf das Testsignal als fehlerhaft beatrach- tet .
Die Erfindung beruht auf dem von Verstärkern bekannten sog. Lock-m-Prinzip . Durch dieses ist es möglich, sowohl ein Störsignal als auch eine Veränderung des Ruhepegels auszufil- tern. Damit kann zuverlässig überprüft werden, ob das an den Sensor angelegte Testsignal zur Erzeugung eines Sensor- Ausgangssignals mit bekanntem Signalhub führt. Die Überprü- fung, ob der erwartete Signalhub in Reaktion auf ein Testsig¬ nal eintritt und damit die Überprüfung, ob der Sensor bestim¬ mungsgemäß arbeitet, kann im Vergleich zu bekannten Verfahren in wesentlich kürzerer Testzeit durchgeführt werden, da zum Treffen einer zuverlässigen Aussage keine lange Mittelwert- bildung notwendig ist.
Die Erfindung eignet sich zum Testen von Sensoren, insbesondere Beschleunigungssensoren, welche umdirektional oder bi- direktional arbeiten, oder Drehratensensoren. Das erfindungs¬ gemäße Vorgehen weist eine starke Bandpass-Charakteristik auf, welche durch das Testsignal und das Referenzsignal defi¬ niert ist. Das erfindungsgemäße Vorgehen ermöglicht es fer¬ ner, durch geeignete Wahl des Testsignals und des Referenz- Signals auch rampenförmige Störsignale auszufiltern . Dadurch können Sensoren auch in Beschleunigungsphasen, in denen ein Messsignal des Sensors ansteigt oder abfällt, geprüft werden.
Als Referenzsignal wird gemäß einer Ausführungsform ein Rechtecksignal mit einer vorbestimmten Anzahl an Phasen mit betragsmäßig gleichem positiven und negativen Signalhub erzeugt .
Die vorbestimmte Anzahl an Phasen des Referenzsignals bildet einen Zyklus, der eine Mindest-Zeitdauer des Tests bestimmt. So ist es beispielsweise ausreichend, wenn ein Zyklus ledig¬ lich vier Phasen aufweist, wobei abhängig von der Art des Sensors lediglich in der ersten (emdirektionaler Beschleunigungssensor) oder in den ersten beiden Phasen (bidirektiona- ler Beschleunigungssensor) das Testsignal an den Eingang des Sensors angelegt wird. Zweckmäßigerweise weisen die Phasen eines Zyklus eine gleiche Zeitdauer auf.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Zeitdauer der Phasen des Referenzsignals derart bemessen, dass eine Frequenz des Refe¬ renzsignals in einem Frequenzbereich außerhalb einer potentiellen, durch den Sensor wahrnehmbaren, Störung liegt. Hierdurch lässt sich die Genauigkeit des Tests erhöhen und gleichzeitig die Zeitdauer für die Durchführung des Tests re¬ duzieren .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden innerhalb eines Zyklus eine gleiche Anzahl an Phasen mit positivem und nega¬ tivem Vorzeichen gewählt. Die Reihenfolge der Phasen inner¬ halb des Zyklus mit positivem und mit negativem Vorzeichen kann beliebig gewählt werden. Zur Durchführung des Sensortests sind ein erster und zumindest ein zweiter Zyklus vorge- sehen, wobei der erste Zyklus eine erste Anzahl an ersten Phasen und der zweite Zyklus eine zweite Anzahl an zweiten Phasen aufweist. Die erste Anzahl an ersten Phasen und die zweite Anzahl an zweiten Phasen können beliebig gewählt sein. Die Zeitdauer der ersten Phasen und die Zeitdauer der zweiten Phasen können unterschiedlich gewählt sein. Durch die beschriebenen Maßnahmen kann die Überprüfung des Sensors weiter verbessert werden. Wenn die Durchführung einer Mehrzahl an Zyklen mit unterschiedlichen Frequenzen (eingestellt durch die Zeitdauer der jeweiligen Phasen) erfolgt, so ist die FiI- terwirkung weiter verbessert, da spezifische Frequenzen eines Störsignals berücksichtigt werden können.
Bei der Bewertung des ersten und des zweiten Werts wird die Differenz zwischen dem ersten und dem zweiten Wert ermittelt und weiter überprüft, ob die Differenz in einem vorgegebenen Toleranzbereich um den ersten Wert gelegen ist. Hierdurch kann die bestimmungsgemäße Funktion des Sensors auf einfache Weise überprüft werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Testsignal an einem von einem Messsignal unterschiedlichen Eingang ange¬ legt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Länge der Pha- sen eines Zyklus und die Anordnung der Phasen mit positivem und negativem Vorzeichen an ein auszufilterndes Störsignal angepasst . Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand der Figuren er¬ läutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Erfindung,
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der in Reakti¬ on auf ein Testsignal auftretenden Signale,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der in Reak- tion auf ein Testsignal in der Erfindung auf¬ tretenden Signale,
Fig. 4A, 4B ein drittes Ausführungsbeispiel, bei dem das
Testsignal mit einem Störsignal überlagert ist, wobei das Referenzsignal jeweils einen unterschiedlichen Verlauf aufweist, und
Fig. 5A bis 9B ausgewählte Ausführungsbeispiele von Verläu¬ fen eines Testsignals sowie eines Referenz- Signals.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Testen eines Sensors, insbesondere eines in einem Kraftfahrzeug-Personenschutz¬ system enthaltenen Beschleunigungssensors, ist in Fig. 1 dar- gestellt. Die Erfindung ermöglicht es, sowohl emdirektional als auch bidirektional arbeitende Beschleunigungssensoren auf ihre Funktionsfähigkeit zu testen. Der zu testende Sensor ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet. Der Sensor 10 weist einen Eingang 12 auf. Der Eingang 12 bildet einen Testsignal-Eingang, an welchen von einer Steuerung 11 ein
Testsignal SA anlegbar ist. Auf den Sensor 10 kann ferner ein Störsignal STS einwirken, wie z.B. eine Variation eines Ruhe¬ pegels eines Sensor-Ausgangssignals SAS, z.B. aufgrund von Alterung oder Temperatureinwirkungen. Das Störsignal STS kann auch durch eine Fahrsituation verursacht sein, welche zu ei¬ nem Ansprechen des Sensors 10 führt. Das an einem Ausgang des Sensors 10 anliegende Sensor-Aus¬ gangssignal wird über einen Analog-Digital-Wandler 14 einer arithmetischen Recheneinheit, im Ausführungsbeispiel einem Multiplizierer, zugeführt. An einem zweiten Eingang des MuI- tiplizierers 15 liegt ein Referenzsignal VZ an, welches durch die Steuerung 11 erzeugt wird. Ein Ausgangssignal des MuI- tiplizierers, ein sog. Rechensignal, ist mit dem Bezugszei¬ chen MAS gekennzeichnet und liegt an einem Ausgang des Mul¬ tiplizierers 15 an. Das Rechensignal MAS wird einem Integrie- rer 16 zugeführt, wobei ausgangsseitig ein Integrationssignal IS einer Auswertevorrichtung 17 zugeführt wird. Da die Sensorauslenkung bei anliegendem Testsignal SA bekannt ist und ferner das von der Steuerung 11 erzeugte Referenzsignal ebenfalls bekannt ist, lässt sich der Endwert des Integrals vor- ausberechnen. Dies kann beispielsweise durch die Steuerung 11 oder die Auswertevorrichtung 17 erfolgen. Der über den Integrierer 16 ermittelte Wert wird mit dem errechneten Wert verglichen. Ist die Differenz der beiden Werte zu groß, so deutet dies auf eine fehlerhafte Sensorauslenkung und damit eine Fehlfunktion des Sensors 10 hin.
Die Arbeitsweise der erfindunsgemäßen Vorrichtung wird besser aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, in denen jeweils ein Test¬ signal SA, das in Reaktion auf das Testsignal SA am Sensor- ausgang anliegende Sensor-Ausgangssignal SAS, das Referenz¬ signal VZ, das Rechensignal MAS sowie ein Integrationssignal IS, jeweils über der Zeit, dargestellt sind. In den Fig. 2 und 3 ist jeweils ein vollständiger Testzyklus dargestellt. Ein Zyklus umfasst eine Anzahl von Phasen, die in den Figuren jeweils mit I bis IV bezeichnet sind. Es hat sich herausge¬ stellt, dass es ausreichend ist, einen Testzyklus mit vier Phasen durchzuführen. Jede der Phasen I, II, III, IV weist eine gleich lange Zeitdauer t auf. Der Beginn des Testzyklus ist mit Ta und das Ende des Testzykus mit Te gekennzeichnet. Die Zeitdauer beträgt 4t.
In der ersten Phase I der Fig. 2 wird das Testsignal SA an den Eingang 12 des Sensors 10 angelegt. In der Ruhelage weist das Sensor-Ausgangssignal einen Ruhepegel rp auf, der im Aus¬ führungsbeispiel größer als 0 ist. In Reaktion auf das Test¬ signal SA liegt am Ausgang des Sensors 10 ein Sensor- Ausgangssignal SAS während der Phase I an. Dieses weist einen definierten und bekannten Signalhub p gegenüber der Ruhelage rp auf. Das Referenzsignal VZ ist als Rechtecksignal ausge¬ bildet und weist betragsmäßig gleiche positive und negative Signalhube auf, die prinzipiell beliebig sein können. Auf- grunddessen wird im Folgenden das Referenzsignal VZ mit posi- tivem Signalhub mit dem Zeichen "+" und ein Referenzsignal VZ mit negativem Signalhub mit dem Zeichen "-" gekennzeichnet. Das Sensor-Ausgangssignal SAS und das Referenzsignal VZ wer¬ den in dem Multiplizierer 15 miteinander multipliziert, so dass sich das mit dem Bezugszeichen MAS gekennzeichnete Re- chensignal ergibt. Nachdem das Rechensignal MAS dem Integrie¬ rer 16 zugeführt wird, ergibt sich der in Fig. 2 gezeigte Verlauf des Integrationssignals IS. Am Ende des Testzykluses Te ergibt sich dann ein erster Wert EW des Integrationssig- nals IS. Dieser stellt einen Ist-Wert dar. Ein theoretischer Wert, der zweite Wert, kann ferner aus dem Testsignal SA und dem Referenzsignal VZ errechnet werden. Um zu überprüfen, ob die Funktionsfähigkeit des zu testenden Sensors gegeben ist, wird überprüft, ob der erste Wert EW innerhalb eines vorgege¬ benen Bereichs um den zweiten Wert gelegen ist.
Das in Fig. 2 gezeigte Vorgehen kann beispielsweise bei einem unidirektionalen Beschleungungssensor angewendet werden. Bei diesem ist es ausreichend, das Testsignal SA lediglich wäh¬ rend einer einzigen Phase des Testzyklus anzulegen.
Demgegenüber zeigt Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel, welches zum Test eines bidirektionalen Beschleunigungssensors herangezogen wird. Bei diesem erfolgt das Anlegen eines Test¬ signals SA während der ersten beiden Phasen I, II des Test- zyklus. Das weitere Vorgehen ist wie vorstehend beschrieben.
In den Ausführungsbeispielen der Figuren 2 und 3 wirkt auf den zu testenden Sensor keinerlei Störung ein. Der Ruhepegel rp des Sensor-Ausgangssignals SAS liegt in einem bestimmungs¬ gemäßen Bereich.
In den Fig. 4A und 4B ist jeweils ein Ausführungsbeispiel dargestellt, in dem während des Testzyklus ein Störsignal STS auf den Sensor einwirkt. Das Störsignal STS wird durch eine Gerade approximiert, welche die Steigung m aufweist. Bei dem zu testenden Sensor soll es sich um einen bidirektionalen Beschleunigungssensor handeln. Entsprechend dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 wird deshalb während der ersten Phase I und der zweiten Phase II ein Testsignal ange¬ legt. Aufgrund des Testsignals SA und des Störsignals STS er¬ gibt sich am Sensorausgang ein Sensor-Ausgangssignal SAS, das in den Figuren mit dicker Linie eingezeichnet ist.
Die Ausführungsbeispiele in den Fig. 4A und 4B unterscheiden sich in dem von der Steuerung 11 abgegebenen Referenzsignal VZ. In Fig. 4A weist das Referenzsignal VZ die Folge +,-,-,+ auf, während das Referenzsignal in Fig. 4B die Folge +,-,+,- aufweist.
In beiden Ausführungsbeispielen wird nun der Inhalt des In¬ tegrals am Ende der vierten Phase IV, d.h. der erste Wert EW ermittelt. Die Auswirkung des Referenzsignals VZ wird dabei deutlich.
In den Gleichungen (1) bis (4) sind jeweils die Integrale der Phasen I, II, III, IV dargestellt.
Phase I: (p +b) + (p + b+ m-t) t = (2p + 7b + m-t)—
Phase II: („ t + b-p) + φ + 2m t-p) f = (2b_2p + 3m t)_t (2]
Phase III: (b + 2m-t) + 2 (b + 3m-t) ■^ (\_2b + 5mm- t))■-^ (3 ' Phase IV : (b + 3m-t) + (b + Λm-t) = _ t ( 4 ;
2 2
Nach Berücksichtigung des Referenzsignals VZ ergibt sich im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4A
EW =(2p +2b+mt-2b+ 2p-3mt-2b-5mt+2b+lmt)-- ^ "
Im Ergebnis ergibt sich ein Endwert gemäß
EW = (Ap)-- = 2tp (6) *
EW ist eine Maßgröße, die zur Bewertung des Testsignals SA herangezogen wird. Wie ohne Weiteres anhand von Gleichung (6) ersichtlich ist, hängt der erste Wert EW nicht von der Stei¬ gung m des Störsignals STS sowie dem Offset b des Störsignals ab. Dadurch sind die geforderten Eigenschaften des Verfah- rens, Unabhängigkeit vom Offset-Verzug sowie eine weitestge- hende Unabhängigkeit von Störsignalen STS, erfüllt.
Der getestete Sensor wird als gut bzw. funktionierend be¬ trachtet, wenn der erste Wert EW größger als ein festgegebe- ner Schwellwert ist. In den Schwellwert gehen dabei Toleran¬ zen des Signalhubes p und der Zeitdauern t der einzelnen Phasen I bis IV ein. Toleranzen des Offsets brauchen im Schwell¬ wert nicht berücksichtigt werden. Gegebenenfalls kann bei der Wahl des Schwellwertes ein Sicherheitszuschlag vorgesehen werden, da Störsignale STS in der Praxis nicht als Geraden ausgebildet sind.
Demgegenüber ergibt sich bei dem Referenzsignal VZ gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Fig. 4B ein erster Wert EW gemäß
EW = (2p + 2b + mt - 2b + 2p - 3mt + 2b + 5mt - 2b - Imi) -- * 7 ^ * Umformuliert ergibt sich der erste Wert EW zu:
EW = (Ap -Amt)-- = 2tp -2m-t2 (8) •
Durch die andere Wahl des Referenzsignals VZ ergibt sich kei¬ ne Unabhängigkeit von der Steigung m des Störsignals STS, während der Offset-Verzug b eliminiert ist.
Es wird deshalb ohne Weiteres ersichtlich, dass es vorteil¬ haft ist, das Referenzsignal VZ an den Verlauf einer erwarte¬ ten Störung anzupassen. Um zu verhindern, dass der Test des Sensors durch ein periodisches Störsignal mit einer Frequenz von ungefähr l/(2-t) negativ beeinflusst wird, kann es vor- teilhaft sein, eine Mehrzahl an Testzyklen mit vorzugsweise unterschiedlichen Zeitdauern der Phasen durchzuführen.
In den Fig. 5 bis 9 sind jeweils Varianten des Referenzsig¬ nals VZ und des Testsignals SA dargestellt, welche im Rahmen eines Sensortests vorteilhaft einsetzbar sind.
In Fig. 5A ist der Verlauf für einen bidirektionalen oder zweipulsigen Sensor dargestellt. In Fig. 5B ist der Verlauf für einen empulsigen oder unidirektionalen Sensor darge- stellt. Das Sensorsignal SA variiert dabei jeweils um eine
Ruhelage, die mit der dünnen Linie schematisch gekennzeichnet ist. Die Pegel der letzten beiden Phasen III und IV sind im Beispiel gemäß Fig. 5A und 5B beliebig wählbar, sofern sie übereinstimmend gewählt werden.
Fig. 6 zeigt eine für einen unidirektionalen Sensor mögliche Variante, bei der die letzten beiden Phasen beliebig wählbar sind, sofern sie übereinstimmend gewählt werden.
Fig. 7A zeigt eine Variante eines bidirektionalen Sensors und die Fig. 7B, 7C die Variante eines unidirektionalen Sensors, wobei die Pegel der beiden ersten Phasen beliebig wählbar sind, sofern diese übereinstimmend sind.
Die Fig. 8A zeigt den Verlauf des Referenzsignals VZ und des Testsignals SA für einen bidirektionalen Sensor, während
Fig. 8B wiederum die Signale für einen unidirektionalen Sen¬ sor zeigt.
Die Fig. 9A zeigt den Verlauf des Referenzsignals VZ und des Testsignals SA für einen bidirektionalen Sensor, während
Fig. 9B wiederum die Signale für einen unidirektionalen Sensor zeigt.
Die Erfindung erlaubt den Test eines Sensors, insbesondere eines in Kraftfahrzeug-Personenschutzsystemen enthaltenen emdirektionalen oder bidirektionalen Beschleunigungssensors, wobei die Überprüfung, ob der Sensor bestimmungsgemäß arbei¬ tet, in kurzer Zeit vornehmbar ist. Das erfindungsgemäße Prinzip beruht darauf, den Sensor durch ein Testsignal anzu- regen und eine Auswertung nach dem Lock-m-Prmzip vorzunehmen. Hierdurch weist das Verfahren eine starke Bandpass- Charakteπstik auf, welche durch das Testsignal und ein zur Auswertung benötigtes Referenzsignal einstellbar ist. Das Verfahren bietet den Vorteil, auch rampenförmige Störungen ausfiltern zu können, wodurch ein Test auch in Beschleunigungsphasen oder Bremsphasen durchführbar ist. Durch geeigne¬ te Wahl des Testsignals und des Referenzsignals kann das Er¬ gebnis der Überprüfung des Testsignals unabhängig von aufgrund äußerer Ereignisse hervorgerufenen Störsignalen sowie aufgrund von einem Offset-Verzug gemacht werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Testen eines Sensors (10), insbesondere ei¬ nes in einem Kraftfahrzeug-Personenschutzsystem enthaltenen Beschleunigungssensors oder Drehratensensors, bei dem ein
Testsignal (SA) an den Sensor (10) angelegt wird, das zur Er¬ zeugung eines Sensor-Ausgangssignals (SAS) führt, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Sensor-Ausgangssignal (SAS) einen definierten Sig- nalhub (p) aufweist und mit einem Referenzsignal (VZ) zu einem Rechensignal (MAS) verarbeitet wird; das Rechensignal (MAS) einem Integrierer (16) zugeführt wird, wodurch aus dem Rechensignal (MAS) ein Integrati¬ onssignal (IS) mit zeitlich aufeinander folgenden Integ- rationswerten erzeugt wird, wobei das Integrationssignal (IS) am Ende des Tests einen ersten Wert (EW) aufweist, der einer Auswertevorrichtung (17) zugeführt wird; ein zweiter Wert aus dem Testsignal (SA) und dem Refe¬ renzsignal (VZ) errechnet wird; und - durch eine Bewertung des ersten und des zweiten Werts eine Überprüfung durchgeführt wird, ob der Sensor (10) bestimmungsgemäß arbeitet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem als Referenzsignal ein Rechtecksignal mit einer vorbestimmten Anzahl an Phasen mit betragsmäßig gleichem positiven und negativen Signalhub er¬ zeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die vorbestimmte Anzahl an Phasen des Referenzsignals (VZ) einen Zyklus bil¬ det, der eine Mindest-Zeitdauer des Tests bestimmt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Phasen eines Zyklus eine gleiche Zeitdauer aufweisen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Zeitdauer der Phasen des Referenzsignals (VZ) derart bemessen ist, dass eine Frequenz des Referenzsignals (VZ) in einem Frequenzbereich außerhalb eines potentiellen, durch den Sensor (10) wahrnehm¬ baren, Störung liegt.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem inner- halb eines Zyklus eine gleiche Anzahl an Phasen mit positiven und negativen Vorzeichen gewählt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die Reihenfolge der Phasen innerhalb des Zyklus mit positivem und mit negativem Vorzeichen beliebig gewählt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei dem zur Durchführung des Sensortests ein erster und zumindest ein zweiter Zyklus vorgesehen sind, wobei der erste Zyklus eine erste Anzahl an ersten Phasen und der zweite Zyklus eine zweite Anzahl an zweiten Phasen aufweist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die erste Anzahl an ersten Phasen und die zweite Anzahl an zweiten Phasen belie- big gewählt sind.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem die Zeitdauer der ersten Phasen und die Zeitdauer der zweiten Phasen unter¬ schiedlich gewählt ist.
11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem bei der Bewertung des ersten und des zweiten Werts die Diffe¬ renz zwischen dem ersten und zweiten Wert ermittelt und weiter überprüft wird, ob die Differenz in einem vorgegebenen Toleranzbereich um den ersten Wert (EW) gelegen ist.
12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Länge der Phasen eines Zyklus und die Anordnung der Pha¬ sen mit positivem und negativem Vorzeichen an ein auszufil- terndes Störsignal (STS) angepasst sind.
13. Vorrichtung zum Testen eines Sensors (10), insbesondere eines in einem Kraftfahrzeug-Personenschutzsystem enthaltenen Beschleunigungssensors oder Drehratensensors, umfassend: erste Mittel (11) zum Erzeugen eines Testsignals (SA), welches an den Sensor (10) anlegbar ist, wobei das Test¬ signal (SA) zur Erzeugung eines Sensor-Ausgangssignals (SAS) mit einem definierten Signalhub (p) führt; zweite Mittel (11) zum Erzeugen eines Referenzsignals (VZ) ; - dritte Mittel (15), dem an einem ersten Eingang das Sen¬ sor-Ausgangssignal (SAS) zuführbar ist und dem an einem zweiten Eingang das Referenzsignal (VZ) zuführbar ist, zum Erzeugen eines Rechensignals (MAS) ; vierte Mittel, denen das Rechensignal (MAS) zuführbar ist, zur Erzeugung eines Integrationssignais (IS) mit zeitlich aufeinander folgenden Integrationswerten, wobei das Integrationssignal (IS) am Ende des Tests einen ers¬ ten Wert (EW) aufweist; fünfte Mittel (11) zur Ermittlung eines zweiten Werts aus dem Testsignal (SA) und dem Referenzsignal (VZ) ; und sechste Mittel (17) zur Bewertung des ersten und des zweiten Werts und zur Durchführung einer Überprüfung, ob der Sensor (10) bestimmungsgemäß arbeitet.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei der siebte Mittel (14) zur Umwandlung des analogen Sensor-Ausgangssignals (SAS) in ein digitales Ausgangssignal vorgesehen sind, welches dem ersten Eingang des dritten Mittels (15) zuführbar ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, bei der der Beschleunigungssensor eindirektional oder bidirektional arbei¬ tet.
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