專利名稱：識別在一個信號傳感器上極性改變的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及識別在一個信號傳感器上極性改變的方法和裝置，特別是按照主權(quán)利要求分類的電感傳感器。
現(xiàn)有技術(shù)將信號傳感器，特別是將按照電感原理工作的信號傳感器目前使用在不同的應(yīng)用上。例如將電感信號傳感器使用在回轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速測量或使用在角度位置測量上。特別是使用信號傳感器求出載重汽車的曲軸或另外軸的角度位置，在其上一個固定的接收器掃描回轉(zhuǎn)軸或者掃描與回轉(zhuǎn)軸連接的傳感器盤。傳感器盤在其表面上有很多角度標(biāo)記，當(dāng)其移過接收器時在接收器上感應(yīng)出正的和負的半振動的交流電壓。這個交流電壓反映了傳感器盤的表面。一般來說為了比較好地繼續(xù)處理將電壓轉(zhuǎn)換為矩形電壓。為此將其在處理電路上與可預(yù)先規(guī)定的閾值進行比較和各自在達到這個閾值時進行矩形輸出信號的電平交換。因為例如在馬達控制儀或者微處理器上對于處理這個信號是重要的，高電平是否由于角度標(biāo)記升高的側(cè)邊或下降的側(cè)邊引起的，必須監(jiān)控是否傳感器極性改變或沒有極性改變。這個是要求的，因為一般來說電感傳感器有兩種連接可能性。
用于識別信號傳感器正確或不正確極性的一種方法和一個裝置在DE-OS 197 23 866中是已知的。在這種已知的方法或者已知的裝置中是從以下情況出發(fā)的，準備掃描的傳感器盤有很多同樣形狀的角度標(biāo)記，其中角度標(biāo)記的結(jié)構(gòu)是這樣的，在接收器上產(chǎn)生的信號在轉(zhuǎn)換為矩形信號之后有依賴于運動方向的曲線。在接收器的輸出信號轉(zhuǎn)換為矩形信號時其中應(yīng)該考慮兩個閾值，當(dāng)達到閾值時各自釋放一個電平轉(zhuǎn)換。
本發(fā)明的優(yōu)點用于識別信號傳感器極性改變的具有權(quán)利要求1特征的按照本發(fā)明的方法和按照本發(fā)明的裝置的優(yōu)點是，它工作非?？煽亢退梢允褂迷诰哂泻芏嗤瑯有螤罱嵌葮?biāo)記和一個參考標(biāo)記的任意傳感器盤上，其中在角度標(biāo)記形狀或在角度標(biāo)記長度基礎(chǔ)上對于角度標(biāo)記之間的距離沒有提出特別要求。特別有益的是按照本發(fā)明的方法或者按照本發(fā)明的裝置可以使用與一個傳感器盤連接在一起，如同現(xiàn)在內(nèi)燃機上常用的。這種傳感器盤在其表面上有60-2有規(guī)則分布的角度標(biāo)記，將參考標(biāo)記由兩個欠缺的角度標(biāo)記構(gòu)成。將這種所謂的增量盤用于測量內(nèi)燃機曲軸的角度位置。角度確定的計算使內(nèi)燃機控制儀停止。按照本發(fā)明附加在這種計算方法上可以識別傳感器的極性改變。用特別有益的方法這種極性改變識別與普通的信號計算無關(guān)。在什么樣的條件下應(yīng)該進行極性改變識別，可以用優(yōu)異的方法實施。這種條件之一例如可以是可預(yù)先規(guī)定的轉(zhuǎn)速范圍或?qū)O性改變識別只在內(nèi)燃機沖擊運行中進行或只在恒定轉(zhuǎn)速或只在一旦轉(zhuǎn)速波動保持在可預(yù)先規(guī)定的臨界值時。
用其他特別有益的方法進行可預(yù)先規(guī)定的角度標(biāo)記之間的時間測量用于極性改變識別，在其中例如設(shè)置確定的時窗，在時窗內(nèi)必須出現(xiàn)所期望的信號側(cè)邊，一旦沒有極性改變出現(xiàn)。
通過在從屬權(quán)利要求中敘述的措施達到本發(fā)明的其他優(yōu)點。
附圖將本發(fā)明的實施例表示在附圖上和在以下的說明中詳細敘述。附

圖1為了了解本發(fā)明詳細敘述了用于控制內(nèi)燃機的一個系統(tǒng)的重要組成部分，在其中可以優(yōu)異地使用按照本發(fā)明的裝置或者按照本發(fā)明的方法。
附圖2表示了在不改變極性或極性改變的傳感器上得到的不同信號曲線，附加地記錄在傳感器盤所屬的角度標(biāo)記上。
說明為了了解本發(fā)明在附圖1上敘述了用于控制內(nèi)燃機的一個系統(tǒng)的重要組成部分，本發(fā)明可以使用在這個系統(tǒng)中。其中用10表示一個傳感器盤，傳感器盤與內(nèi)燃機的曲軸11固定地連接在一起和在其圓周有很多同樣形狀的，相互有同樣距離的角度標(biāo)記12。除了這些同樣形狀的角度標(biāo)記12之外安排了一個參考標(biāo)記13，這個例如是由兩個欠缺的角度標(biāo)記構(gòu)成的，從而在兩個相鄰的同樣形狀的角度標(biāo)記之間出現(xiàn)比較大的距離。
傳感器盤10被接收器20掃描，當(dāng)接收器經(jīng)過角度標(biāo)記時提供了具有正的和負的半振動的輸出信號，這些是各自由角度標(biāo)記側(cè)邊產(chǎn)生的。也被稱為所謂的增量盤的傳感器盤10和屬于它的接收器20共同構(gòu)成傳感器20A，應(yīng)該將其輸出信號U20進行處理。因為應(yīng)該將輸出信號U20在繼續(xù)處理之前轉(zhuǎn)換為矩形信號，將其輸入給模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器21，這個將數(shù)字化信號隨后輸入給進行信號處理的處理器23。處理器23例如是內(nèi)燃機控制儀的組成部分，將模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換的傳感器20A的輸出信號U20也被稱為增量信號INK。
第二個傳感器盤14是與內(nèi)燃機凸輪軸15連接在一起的和在其圓周上有一定數(shù)目的角度標(biāo)記，所謂的扇形塊，其數(shù)目例如相當(dāng)于內(nèi)燃機汽缸的數(shù)目，將這些角度標(biāo)記中的一個構(gòu)成為雙標(biāo)記和用于將曲軸角度分配給汽缸1。包括單個標(biāo)記19a，19b的這個角度標(biāo)記被稱為19，其余的角度標(biāo)記被稱為16，17和18。角度標(biāo)記后側(cè)邊之間的距離是同樣大小的。將傳感器盤14用接收器21掃描，接收器當(dāng)經(jīng)過角度標(biāo)記時提供被產(chǎn)生的具有正的和負的半振動的輸出信號U21。在模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換之后在模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器24上產(chǎn)生矩形信號，這些也被稱為扇形塊信號SEG。將它們同樣輸入給處理器23。扇形塊盤14和接收器21也被稱為扇形塊傳感器21A。
微處理器處理增量信號和扇形決信號為了產(chǎn)生控制脈沖25，例如為了燃料噴射。這些脈沖被稱為25。為此需要其他的信息26，這些信息是經(jīng)過其他入口E輸入給處理器23的。例如關(guān)于借助于適當(dāng)?shù)膫鞲衅鞯玫竭@些信息在這里不需要詳細敘述。
如果兩個傳感器20A，21A中的一個是錯誤的極性運行時，其輸出信號U20或者U21以附圖2表示的方法改變。因此可以可靠地識別正確的極性或者極性改變，下面還要詳細敘述用于識別極性改變的方法。這種方法是在處理器23中進行的。如果處理器23是內(nèi)燃機控制儀的組成部分時，例如按照本發(fā)明的方法是附加在目前普通的噴油控制方法或者調(diào)節(jié)方法上運行的。如果將處理器只用于處理傳感器的輸出信號時，可以將處理器只使用于信號處理和極性改變識別。
在附圖2上記錄了關(guān)于不同條件的曲軸角度的信號曲線。附圖2A表示了具有角度標(biāo)記12以及參考標(biāo)記13的傳感器盤的表面，參考標(biāo)記是由兩個欠缺的角度標(biāo)記構(gòu)成的。在附圖2B上記錄了傳感器20A的輸出信號U20其先決條件是，將傳感器已經(jīng)連接成沒有極性改變和傳感器盤10用恒定轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn)。在這種情況下在從角度標(biāo)記到缺口的過渡上出現(xiàn)信號最大值和從缺口到角度標(biāo)記的過渡上出現(xiàn)信號最小值。如果將按照附圖2的信號U20在模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器中轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號或者轉(zhuǎn)換為矩形信號時，在附圖2C上得到被表示的信號其先決條件是，從低到高或者從0到1的過渡是在通過零中完成的和從高到低的過渡是在達到電路閾值S1時完成的。按照附圖2C信號曲線的分析顯示了，在恒定轉(zhuǎn)速時矩形信號的低相位始終是同樣的長而高相位在參考標(biāo)記區(qū)域顯著地長于其他角度標(biāo)記區(qū)域。
在附圖2D上記錄了已經(jīng)進行了極性改變連接的傳感器輸出信號U20。如果從缺口到角度標(biāo)記的過渡通過傳感器時然后輸出信號U20各自為最大值和如果從角度標(biāo)記到缺口的過渡通過傳感器時出現(xiàn)最小值。如果將按照附圖2A的信號如同按照附圖2A的信號用同樣的方法模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換時，得到附圖2E表示的矩形信號曲線。很明顯在這種信號曲線時低相位是不同長度的，其中在參考標(biāo)記區(qū)域出現(xiàn)的低相位明顯地比有規(guī)則的角度標(biāo)記區(qū)域的低相位長。得到不同長度的信號間隔，因為在缺口區(qū)域由于傳感器的剩余狀態(tài)電壓降低是非常大的。通過處理信號間隔可以識別，是否沒有極性改變或者極性改變連接傳感器。為此通常對處理器進行的可預(yù)先規(guī)定的角度標(biāo)記之間的時間測量進行分析，附加詢問，是否出現(xiàn)不同長度的低相位。
在附圖3上表示了其他信號曲線，借助于這些敘述第二種處理方法。附圖3A又表示了沒有極性改變的傳感器的信號曲線。在兩個通過零之間的時間一旦涉及到有規(guī)則的角度標(biāo)記時為t和一旦涉及到參考標(biāo)記時為3t。為了識別是否傳感器是正確的極性構(gòu)成所謂的可信度窗，在其中期望信號通過零。如果傳感器是錯誤極性時它提供如同附圖2B表示的輸出信號。其中應(yīng)該考慮，錯誤極性傳感器的信號曲線相對于按照附圖3A表示的信號曲線移位半個角度標(biāo)記距離，則在有規(guī)則的角度標(biāo)記時各自相互處于最大值和最小值。如果將按照附圖3A和3B的信號轉(zhuǎn)換為矩形信號(附圖3C)，可以在一個所謂的門陣列中安排一個可信度窗P和可信度窗監(jiān)控，是否在可信度窗P內(nèi)出現(xiàn)一個通過零。如果不是這種情況得到按照附圖3C的信號曲線和通過零位于可信度窗P的外邊，而在可信度窗內(nèi)沒有識別通過零。通過檢查這個事實真相可以識別錯誤的極性。
轉(zhuǎn)換為矩形信號例如是這樣完成的，矩形信號的電平改變各自是在模擬信號通過零(電路閾值S0)和達到電路閾值S1(附圖2)或S2(附圖3)時完成的。
如果在高轉(zhuǎn)速時進行信號分析，必須特別準確地處理信號分析系統(tǒng)決定的信號曲線。于是可以設(shè)置非常窄的可信度窗，在可信度窗內(nèi)應(yīng)該期望一個通過零。極性改變識別原則上可以用一個簡單的系統(tǒng)進行，在其中只進行轉(zhuǎn)速傳感器的信號處理。我們將本發(fā)明與信號處理聯(lián)系在一起使用在汽車控制儀上，極性改變識別可以附加在其余的信號處理中進行和充分利用毫無問題存在的硬件配置。例如這就可以將參考標(biāo)記缺口區(qū)域的一個門陣列的動態(tài)可信度考慮用于極性改變識別。
有選擇地將上述對于增量盤敘述的極性改變識別也可以在扇形塊盤上進行，在其上如附圖1表示的一個扇形塊標(biāo)記例如是由雙標(biāo)記構(gòu)成的。在這種情況下在雙標(biāo)記區(qū)域當(dāng)極性改變時也產(chǎn)生相對于傳感器正確連接時明顯不同的信號曲線。在已經(jīng)敘述過的一個內(nèi)燃機的處理系統(tǒng)中，在其中不僅將曲軸傳感器而且將凸輪軸傳感器進行處理可以進行極性改變識別，借助于這個可以將兩個傳感器進行極性改變分析。此時不應(yīng)該同時進行檢查，而是用可預(yù)先規(guī)定的方法先后進行。將被識別的極性改變可以進行顯示和/或進行電子修正。
作為本發(fā)明的實施例已經(jīng)敘述了專門的轉(zhuǎn)速傳感器。原則上還可以將本發(fā)明在另外的信號分析中進行，在其中在特性上出現(xiàn)依賴于運動方向的信號曲線或在其上原則上可以識別依賴于運動方向的信號曲線。
權(quán)利要求
1.識別在一個信號傳感器，特別是電感傳感器上極性改變的方法和裝置，信號傳感器掃描具有可預(yù)先規(guī)定數(shù)目的同樣形狀的角度標(biāo)記的傳感器盤，角度標(biāo)記相互有同樣的距離，和提供具有正的和負的半振動的輸出信號，這些是由各個角度標(biāo)記的側(cè)邊產(chǎn)生的和在處理裝置中轉(zhuǎn)換為矩形信號，其中當(dāng)各自達到第一個電路閾值時進行第一個電平改變和當(dāng)達到第二個可預(yù)先規(guī)定的電路閾值時進行第二個電平改變和將電平改變之間的時間距離進行處理用于識別極性改變，其特征為，傳感器盤有一個參考標(biāo)記，如果在參考標(biāo)記區(qū)域可預(yù)先規(guī)定的電平改變的時間距離不是相當(dāng)于所期望的時間距離時，參考標(biāo)記是通過兩個相鄰角度標(biāo)記之間比較大的距離標(biāo)志的和對極性改變識別。
2.按照權(quán)利要求1識別極性改變的方法，其特征為，如果傳感器盤的轉(zhuǎn)速滿足可預(yù)先規(guī)定條件和特別是高于一個可預(yù)先規(guī)定的轉(zhuǎn)速時，只進行極性改變識別。
3.按照權(quán)利要求1或2識別極性改變的方法，其特征為，第二個電路閾值相當(dāng)于一個零通過。
4.按照權(quán)利要求1，2或3識別極性改變的方法，其特征為，第一個電路閾值是一個可預(yù)先規(guī)定的正電壓，將其在處理裝置中產(chǎn)生和必要時依賴于前面的信號進行匹配。
5.按照上述權(quán)利要求之一的識別極性改變的方法，其特征為，一旦矩形信號從低到高電平改變的時間距離短于兩個有規(guī)則的角度標(biāo)記之間的低電平的時間時，進行極性改變識別。
6.按照上述權(quán)利要求之一的識別極性改變的方法，其特征為，設(shè)置依賴于在這之前求出的時間構(gòu)成的時窗，檢查是否在時窗內(nèi)出現(xiàn)所期望的信號側(cè)邊和一旦不是這種情況時將極性改變識別。
7.執(zhí)行按照權(quán)利要求1至5之一方法的裝置，其特征為，處理裝置包括執(zhí)行所要求的時間測量的微處理器。
全文摘要
規(guī)定了識別在信號傳感器上極性改變的一種方法和一個裝置，在其中信號傳感器有至少一個特性，將信號傳感器的輸出信號轉(zhuǎn)換為一個矩形信號。在特性的區(qū)域求出可預(yù)先規(guī)定的電平改變之間的時間距離或設(shè)置可信度窗，在可信度窗內(nèi)必須出現(xiàn)可預(yù)先規(guī)定的事件。如果時間距離不相當(dāng)于所期望的時間距離時或如果可預(yù)先規(guī)定的事件沒有出現(xiàn)在可預(yù)先規(guī)定的時窗或者可信度窗內(nèi)時，將極性改變識別。將識別極性改變的方法例如可以使用在具有很多有規(guī)則的角度標(biāo)記和一個參考標(biāo)記的信號傳感器上，但是不僅限于這樣的傳感器。
文檔編號G01D5/245GK1413302SQ00817705
公開日2003年4月23日 申請日期2000年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月24日
發(fā)明者J·貝克曼, R·克勒溫, A·薩耶爾, A·海拉斯 申請人:羅伯特-博希股份公司