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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf eine Halteeinrichtung
für ein
Sensorsignal, ein Verfahren zum Weiterleiten eines Sensorsignals
und ein entsprechendes Computerprogramm, im Speziellen auf eine
Halteeinrichtung, ein Verfahren und ein Computerprogramm zur Unterdrückung von
Störungen
in Sensorsystemen.
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Die
vorliegende Erfindung beschäftigt
sich mit der zuverlässigen
Erfassung von Messgrößen aus
einem gegebenen Prozess und deren Weitergabe an ein darüber liegendes
System für
eine beliebige Applikation. 10 zeigt
ein Schema eines Datenerfassungssystems gemäß dem Stand der Technik, das
auch als Sensor bezeichnet werden kann. Das Datenerfassungssystem
ist in seiner Gesamtheit mit 1000 bezeichnet. Das Datenerfassungssystem 1000 umfasst
hierbei einen zu überwachenden
Prozess 1010. Ein Sensorelement 1020 erfasst eine Messgröße 1024 des
zu überwachenden
Prozesses 1010. Das Sensorelement 1020 gibt weiterhin
eine oder mehrere elektrische Größen 1028 an
eine Datenaufbereitung 1030 weiter. Die Datenaufbereitung 1030 erzeugt
basierend auf der mindestens einen elektrischen Größe 1028 Messdaten 1034 und
gibt diese an eine Schnittstelle 1040 weiter. Die Schnittstelle 1040 bereitet
die Messdaten 1034 für
eine Weiterverarbeitung durch eine hier nicht gezeigte übergeordnete
Anordnung auf. Die Weiterleitung der Daten von der Schnittstelle 1040 zu
der übergeordneten Anordnung
ist durch einen Pfeil 1050 angedeutet.
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Es
sei hierbei darauf hingewiesen, dass in der Praxis verschiedene
Arten von Sensoren verwendet werden. So gibt es Sensoren mit externem Sensorelement,
bei denen das Sensorelement 1020 von der Datenaufbereitung 1030 und
der Schnittstelle 1040 getrennt ist. Beispielsweise kann
das Sensorelement 1020 räumlich getrennt von der Datenaufbereitung 1030 und
der Schnittstelle 1040 angeordnet sein. Andererseits sind
auch Sensoren mit integriertem Sensorelement gebräuchlich,
wobei Sensorelement, Datenaufbereitung und Schnittstelle als eine
Einheit (als der Sensor) betrachtet werden. Beispielsweise ist es
möglich,
dass das Sensorelement 1020, die Datenaufbereitung 1030 und
die Schnittstelle 1040 monolithisch integriert sind.
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Das
Sensorelement 1020 kann in dem betrachteten System (dem
Datenerfassungssystem 1000) – direkt oder indirekt, aktiv
oder passiv – eine beliebige
Messgröße 1024 aus
dem gegebenen Prozess 1010 erfassen. Im Übrigen wird
darauf hingewiesen, dass das Sensorelement 1020 freilich
auch mehrere beliebige Messgrößen 1024 erfassen
kann. In der Regel sind die dabei resultierten Größen als elektrische
Signale bzw. elektrische Größen 1028 für eine Weiterverarbeitung
in der Datenaufbereitung 1030 verfügbar.
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In
integrierten Sensorsystemen, aber durchaus auch in diskret aufgebauten
Systemen, können die
drei Funktionsblöcke
Sensorelement 1020, Datenaufbereitung 1030 und
Schnittstelle 1040 als eine gemeinsame Einheit – den „Sensor" – betrachtet werden.
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Es
existieren jedoch auch Systeme mit gemeinsam betriebener Datenaufbereitung 1030 und Schnittstelle 1040,
die von einem externen Sensorelement 1020 elektrische Größen 1028 erfassen
und somit ein Sensor-Datenaufbereitungssystem bilden.
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Unabhängig davon,
ob das Sensorelement fest mit der Datenaufbereitung 1030 und
der Schnittstelle 1040 verbunden ist, wird hierbei für alle beschriebenen
Möglichkeiten
in der weiteren Beschreibung der Ausdruck „Sensor" verwendet. Der Ausdruck „Sensor" bezeichnet also
beispielsweise die Kombination eines Sensorelements 1020 mit
einer Datenaufberei tung 1030 und einer Schnittstelle 1040.
Ebenso bezeichnet der Ausdruck „Sensor" die Kombination aus einer Datenaufbereitung 1030 für ein Sensorelement
in Verbindung mit einer geeigneten Schnittstelle 1040,
auch dann, wenn das Sensorelement 1020 gerade nicht mit
der Datenaufbereitung 1030 gekoppelt ist, oder die elektrischen
Größen beziehungsweise
Messdaten wiederum von einer vorgelagerten Datenverarbeitungseinheit
bezieht.
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Es
kann somit festgehalten werden, dass im Folgenden auch Systeme mit
gemeinsam betriebener Datenaufbereitung und Schnittstelle, die von
einem externen Sensorelement elektrische Größen erfassen (etwa im Form
eines Sensor-Datenaufbereitungssystems),
als Sensor bezeichnet werden. In anderen Worten, generell wird Bezug
nehmend auf die hier beschriebenen Möglichkeiten im Folgenden ganz
allgemein der Ausdruck „Sensor" verwendet.
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Das
Verhalten eines Sensors unter Berücksichtigung von Störeinflüssen ist
in der Applikationstechnik von entscheidender Bedeutung. Idealerweise
sollte ein Sensor auch bei Vorliegen einer externen Störung, die
beispielsweise durch eine elektromagnetische Koppelung, ein Problem
der elektromagnetischen Verträglichkeit
(Electromagnetic Compatibility, EMC) oder durch einen Versorgungsspannungseinbruch
bedingt sein kann, ohne Beeinträchtigung
korrekte Messdaten an das übergeordnete
System weitergeben.
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Es
ist vorteilhaft, wenn ein Sensor eine Störung zumindest erkennen kann.
So werden Sensoren häufig
mit Überwachungsschaltungen
ausgestattet, um ein übergeordnetes
System, mit dem der jeweilige Sensor gekoppelt ist, auf ein mögliches
Fehlerverhalten hinzuweisen. Z.B. kann ein Sensor seine eigene Versorgungsspannung
mitmessen und bei Über- oder
Unterschreitung von Grenzwerten ein Signal weitergeben. Diese Funktionalität wird häufig als „Overvoltage/Undervoltage
Detect" bezeichnet.
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Die
Problematik bei herkömmlichen
Sensorsystemen besteht darin, dass eine Störung die Auswerteschaltung
(Datenaufbereitung 1030) und die Schnittstellenschaltung
(Schnittstelle 1040) insofern beeinflussen kann, dass eine
Re-Initialisierung
oder eine zeitintensive Normalisierung der Sensordaten nötig sind.
Während
der Re-Initialisierung oder der zeitintensiven Normalisierung sind
die an das übergeordnete
System gelieferten Sensordaten bzw. Ausgangsdaten für eine bestimmte
Zeit nicht mehr gültig
und daher auch unbrauchbar. Beispielsweise müssen die Ausgangsdaten aufgrund
eines internen Tiefpassverhaltens nach einer Störung bzw. einer Re-Initialisierung
oder Normalisierung der Sensordaten erst wieder zu einer Ausgangslage
zurückkehren. In
anderen Worten: der Sensor muss nach einer Störung erst wieder einschwingen.
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11 zeigt eine schematische
Darstellung eines einfachen Sensorsystems mit drei Anschlüssen. Das
in 11 gezeigte Sensorsystem
ist in ihrer Gesamtheit mit 1100 bezeichnet. Kern des Sensorsystems 1100 ist
ein Sensor 1110. Der Sensor 1110 ist ausgelegt,
um eine Messgröße 1120 zu
erfassen. Ferner ist der Sensor 1110 zum Zwecke der Spannungsversorgung
mit einem Bezugspotential GND und einem Versorgungspotential 1130 gekoppelt.
An einem Ausgang 1140 des Sensors 1110 liegen
Ausgangsdaten 1144 an. Die Ausgangsdaten 1144 basieren
auf der Messgröße 1120 und
sind ferner abhängig
von der Spannungsversorgung des Sensors 1110, also einer
Spannung zwischen dem Versorgungspotential 1130 und dem
Bezugspotential GND.
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12 zeigt eine graphische
Darstellung der Ausgangsdaten von beispielhaften Sensorsystemen gemäß dem Stand
der Technik als Antwort auf eine Störung der Spannungsversorgung.
Die graphische Darstellung der 12 ist
in ihrer Gesamtheit mit 1200 bezeichnet. Eine erste zeitliche
Darstellung 1210 beschreibt die Versorgungsspannung, die
den Sensor 1110 versorgt, als Funktion der Zeit. An einer Abszisse 1212 ist
somit die Zeit eingetragen. Eine Ordinate 1214 zeigt die
Versorgungsspannung des Sensors 1110, also die Differenz
zwischen dem Versorgungspotential 1130 und dem Bezugspotential GND.
Eine erste Kurve 1216 beschreibt einen zeitlichen Verlauf
der Versorgungsspannung. Die erste zeitliche Darstellung 1212 zeigt
ferner einen Einbruch 1218 der Versorgungsspannung, der
eine Störung
der Spannungsversorgung darstellt.
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Eine
zweite zeitliche Darstellung 1230 beschreibt die Ausgangsdaten 1144 eines
beispielhaften Sensors 1110 als Funktion der Zeit. Die
zweite zeitliche Darstellung 1230 zeigt somit eine erste
mögliche
Reaktion eines beispielhaften Sensors 1110. Eine Abszisse 1232 der
zweiten zeitlichen Darstellung 1230 beschreibt wiederum
die Zeit. Eine Ordinate 1234 beschreibt ferner die Ausgangsdaten 1144 eines
beispielhaften Sensors 1110. Eine zweite Kurve 1236 beschreibt
einen zeitlichen Verlauf der Ausgangsdaten 1144 an dem
Ausgang 1140 des beispielhaften Sensors 1110.
Es wird hierbei darauf verwiesen, dass die Ausgangsdaten 1144 als
analoges oder als digitales Signal vorliegen können. Die zweite zeitliche
Darstellung 1230 zeigt die Größe eines solchen Ausgangssignals.
Es ist aus der zweiten zeitlichen Darstellung 1230 erkennbar,
dass die durch die zweite Kurve 1236 gezeigten Ausgangsdaten
einen Einbruch 1238 aufweisen, der in etwa zu der gleichen Zeit
erfolgt, wie der in der ersten zeitlichen Darstellung gezeigte Einbruch 1218 der
Versorgungsspannung. Ferner zeigt die zweite zeitliche Darstellung 1230 ein
Aufstarten 1240 der Ausgangsdaten 1144 des beispielhaften
Sensors 1110. In anderen Worten, nach dem Einbruch 1238 der
Ausgangdaten 1144 nehmen die Ausgangsdaten erst für eine kurze
Zeit wieder einen hohen Wert an, der etwa gleich dem Wert der Ausgangsdaten
vor dem Einbruch 1238 ist, um daraufhin auf Null zurückzugehen.
Während
des Aufstartens 1240 bewegen sich dann die Ausgangsdaten 1144 langsam
auf einen ursprünglichen
Wert, der vor dem Einbruch 1238 vorlag, zurück.
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Eine
dritte zeitliche Darstellung 1250 zeigt einen weiteren
beispielhaften Verlauf der Ausgangsdaten 1144 eines beispielhaften
Sensors 1110. In anderen Worten, die dritte zeitliche Darstellung 1250 beschreibt
eine zweite mögliche
Reaktion eines beispielhaften Sensors 1110 auf einen Einbruch 1218 der
Spannungsversorgung. Eine Abszisse 1252 der dritten zeitlichen
Darstellung 1250 beschreibt wiederum die Zeit. Eine Ordinate 1254 der
dritten zeitlichen Darstellung 1250 zeigt hingegen die
Ausgangsdaten 1144 des beispielhaften Sensors 1110.
Eine dritte Kurve 1256 beschreibt den zeitlichen Verlauf
der Ausgangsdaten.
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Die
dritte Kurve 1256 zeigt einen Einbruch 1258 der
Ausgangsdaten, der etwa zu der gleichen Zeit stattfindet wie der
Einbruch 1218 der Versorgungsspannung. Kurz nach dem Einbruch 1258 der Ausgangsdaten 1144 nehmen
die Ausgangsdaten wieder den Wert vor dem Einbruch 1258 an.
Es folgt allerdings ein gedämpft
oszillierendes Aufstarten 1260, währenddessen die Ausgangsdaten 1144 um den
Endwert herum oszillieren. Nach einer bestimmten Zeitdauer wird
dann wieder ein konstanter Endwert angenommen
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In
anderen Worten, die graphische Darstellung 1200 zeigt zwei
mögliche
Verhalten von Sensoren mit einer zu der Versorgung ratiometrischen
Ausgangsspannung in Folge eines Versorgungsspannungseinbruchs 1218.
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In
beiden in der zweiten zeitlichen Darstellung 1230 und der
dritten zeitlichen Darstellung 1250 gezeigten Fällen, folgen
die Ausgangsdaten (bzw. der Ausgang) zunächst dem Einbruch 1218 der
Versorgungsspannung. Dies ist zu erwarten, da hier ein ratiometrischer
Sensor angenommen wird, bei dem die Ausgangsspannung für einen
festen Wert der Messgröße 1120 proportional
zu der Versorgungsspannung ist. In beiden gezeigten Fällen müssen interne
Funktionsblöcke
des Sensors als Sicherheitsmerkmal (Sicherheitsfeature) neu initialisiert
werden, da der Einbruch 1218 der Versorgungsspannung so stark
ist, dass dies zu funktionellen Inkon sistenzen führen könnte. Speziell, wenn ein System
bzw. Sensorsystem nur mit wenigen Steuerleitungen ausgestattet werden
kann, kann es problematisch sein, diesen Zustand (also die Neu-Initialisierung
der Funktionsblöcke)
nach außen
weiterzugeben.
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Bei
der ersten, in der zweiten zeitlichen Darstellung 1230 gezeigten
Reaktion folgt auf einen Neustart (bzw. eine Neuinitialisierung
der Funktionsblöcke
des Sensors) ein sichtbares Aufstarten 1240 der Ausgangsspannung,
die durch die zweite Kurze 1236 dargestellt ist. Es sei
hier bemerkt, dass die Ausgangsspannung im Wesentlichen den Ausgangsdaten
entspricht. Wie in der dritten zeitlichen Darstellung 1250 gezeigt,
kann bei einer zweiten möglichen Reaktion
der Ausgangsdaten (Ausgangsspannung) als Reaktion auf eine Störung (Einbruch)
der Spannungsversorgung bei einem Neustart (Neu-Initialisierung der Funktionsblöcke des
Sensors) auch ein gedämpft-oszillierendes
Aufstarten 1260 folgen. Die Art des Verhaltens nach dem
Neustart bzw. der Neu-Initialisierung der Funktionsblöcke des
Sensors hängt generell
von der zugrunde liegenden Funktion und Konzeption des Sensorsystems
ab. Somit sind die beschriebenen Verhalten auch nur beispielhaft
zu sehen, aufgrund der vielfältigen
Möglichkeiten
des Detailaufbaus eines Sensorsystems sind auch beliebige andere
Signalformen zwischen der Störung
und dem wiederhergestellten Zustand denkbar.
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Weiterhin
sei angemerkt, dass gerade in modernen Sensorsystem die Häufigkeit
der digitalen Signalauswertung zunimmt. Eine digitale Signalauswertung
bringt nämlich
zumindest zwei wichtige Vorteile. So ermöglicht eine digitale Signalauswertung eine
deterministische Abarbeitung von implementierten Algorithmen und
Verfahren. Weiterhin eröffnet eine
digitale Signalauswertung eine effiziente und einfache Testmöglichkeit
der entsprechenden Funktionsblöcke
an dem Ende einer Produktionslinie.
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Allerdings
sind digitale Schaltungen in ihrem Störverhalten in Bezug auf diverse
Störungen
schwer zu beurteilen. Ebenso sind Maßnahmen zur Behebung der beschriebenen
Probleme bei digitalen Schaltungen nur schwer zu beurteilen.
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Im
Folgenden werden bekannte Maßnahmen
zur Verbesserung des Verhaltens von Sensoren bei Vorhandensein von
externen Störungen
kurz beschrieben. Das wichtigste und beste Mittel zur Minimierung
der Problematik der Störbeeinflussung
war es bisher, ein Sensorsystem selbst durch Bereitstellung einer
stabilen Spannungsversorgung und durch geeignete Maßnahmen
zur Störfilterung
robust zu gestalten, um die Schwellen für das Erkennen und Auslösen einer
Reaktion auf eine Störung,
also z.B. ein Aufstarten bzw. Neu-Initialisieren von Funktionsblöcken des
Sensors, so gering wie möglich
zu halten.
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Weiterhin
ist es möglich,
durch geeignete Techniken das Aufstarten so kurz wie möglich zu
gestalten. In der Analogschaltungstechnik kann man auch versuchen,
Spannungen (und ggfs. Ströme)
so weit abzupuffern, dass ein komplett neues Aufstarten verhindert
wird.
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Es
sollte allerdings darauf hingewiesen werden, dass speziell beim
Einsatz von digitalen Auswertemethoden, digitalen Filtern und ähnlichen
Digitalschaltungen eine hinreichend störungssichere Auslegung bisher
nicht möglich
ist, was ein komplettes Aufstarten im Störungsfall unumgänglich macht. Es
kann nämlich
ein Spannungseinbruch während
einer Taktflanke eines Digitalsystems zu unvorhersehbaren Reaktionen
führen.
Beispielsweise können sich
Zähler
verzählen.
Auch können
Daten bei einer Störung
einer digitalen Schaltung unvollständig gespeichert werden.
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Die
oben genannten Maßnahmen
zur Verbesserung der Störfestigkeit
von Sensoren lassen es also nicht zu, eine vollständige Unterdrückung von Störungen zu
realisieren. Vielmehr gibt es bei herkömmlichen Sensoren eine Vielzahl
von Störfällen, die
den Wunsch nach einer völligen
Unterdrückung von
Störereignissen
nicht genügen.
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Es
ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halteeinrichtung
für einen
Sensorsignal von einem Sensor zu schaffen, die es ermöglicht,
an einem Signalausgang ein auf dem Sensorsignal basierendes Ausgangssignal
zu liefern, in dem durch Störungen
auf den Versorgungsspannungen bedingte Störanteile minimiert sind.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Halteeinrichtung gemäß Anspruch 1, ein Verfahren
zum Weiterleiten eines Sensorsignals gemäß Anspruch 24 und ein Computerprogramm
gemäß Anspruch
35 gelöst.
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Die
vorliegende Erfindung schafft eine Halteeinrichtung für ein Sensorsignal
von einen Sensor mit einem Signaleingang zum Empfangen des Sensorsignals
von dem Sensor und einem Signalausgang. Die erfindungsgemäße Halteeinrichtung
umfasst ferner eine Speichereinrichtung, die mit dem Signaleingang
und dem Signalausgang gekoppelt ist, die ausgelegt ist, um in einem
ersten Zustand einen Signalwert zu speichern, und die ferner ausgelegt
ist, um in einem zweiten Zustand den Signalwert basierend auf dem
Sensorsignal zu aktualisieren. Die Speichereinrichtung ist weiterhin
ausgelegt, um den Signalwert für
einen Zeitraum, der größer ist
als eine vorgegebene erste Zeitdauer, unabhängig von einer Versorgungsspannung
der Speichereinrichtung zu speichern. Die Halteeinrichtung ist ausgelegt,
um den in der Speichereinrichtung vorliegenden Signalwert an dem
Signalausgang auszugeben. Ferner umfasst die erfindungsgemäße Halteeinrichtung
eine Überwachungseinrichtung,
die mit der Speichereinrichtung wirksam gekoppelt ist, und die ausgelegt
ist, um zu bestimmen, ob das an dem Signaleingang anliegende Sensorsignal
gültig
ist, und um sicherzustellen, dass die Speichereinrichtung sich nur
dann in dem zweiten Zustand befindet, wenn die Überwachungseinrichtung erkennt,
dass das Sensorsignal an dem Signaleingang gültig ist.
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Es
ist der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung, dass es vorteilhaft
ist, ein Sensorsignal von einen Sensor nur dann an eine nachfolgende Schaltung
weiterzuleiten, wenn das Sensorsignal von dem Sensor auch gültig ist,
und dass es ferner einen besonderen Vorteil bringt, im Falle eines
ungültigen
Sensorsignals einen Signalwert, der auf dem letzten gültigen Sensorsignal
basiert, festzuhalten und an einem Signalausgang für eine nachfolgende Verarbeitung
bereitzustellen. In anderen Worten, die erfindungsgemäße Halteeinrichtung
ist ausgelegt, um mittels der Überwachungseinrichtung
zu erkennen, ob das Sensorsignal an dem Signaleingang gültig ist.
Falls das Sensorsignal an dem Signaleingang gültig ist, kann in dem zweiten
Zustand die Speichereinrichtung basierend auf dem Sensorsignal aktualisiert
werden. Falls aber die Überwachungseinrichtung
erkennt, dass das Sensorsignal an dem Signaleingang die Halteeinrichtung
nicht gültig
ist, so speichert die Speichereinrichtung in dem ersten Zustand den
letzten gültigen
Signalwert. Entsprechend steht an dem Signalausgang stets der letzte
gültige
von der Halteeinrichtung empfangene Signalwert des Sensorssignals
an. Tritt aber eine Störung
in dem Sensor auf, die beispielsweise durch eine Schwankung einer
Versorgungsspannung des Sensors bedingt sein kann, so kann die Halteeinrichtung
erkennen, dass das Sensorsignal ungültig ist und entsprechend veranlassen,
dass die Speichereinrichtung den letzten gültigen Signalwert beibehält.
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Ferner
ist festzuhalten, dass die Speichereinrichtung ausgelegt ist, für eine gewisse
Zeit den gespeicherten Signalwert unabhängig von der Versorgungsspannung
der Speichereinrichtung zu speichern. Damit hält die Speichereinrichtung
den gespeicherten Signalwert auch dann bei, wenn die Versorgungsspannung
des Sensors einen Einbruch zeigt, so dass Signalwerte in anderen
Digitalschaltungen, beispielsweise der Auswerteeinrichtung, verloren
gehen. Ferner erreicht die erfindungsgemäße Halteeinrichtung, dass während eines
Aufstartens des Sensors (bzw. einer Datenaufbe reitungseinrichtung
des Sensors) genau wie während
einer Störung des
Sensors keine unzuverlässigen
bzw. falschen Messwerte weitergegeben werden. Vielmehr steht an dem
Signalausgang der Halteeinrichtung der letzte gültige Messwert zur Verfügung, da
die Überwachungseinrichtung
der Halteeinrichtung erkennen kann, dass während des Aufstartens des Sensors (oder
während
einer Neu-Initialisierung des Sensors) das von dem Sensor gelieferte
Sensorsignal ungültig ist.
Somit gibt die erfindungsgemäße Halteeinrichtung
Messdaten von dem Sensor erst dann wieder weiter, wenn das Aufstarten
des Sensors (bzw. die Neu-Initialisierung des Sensors) im Anschluss
an eine Störung
beendet ist und damit das von dem Sensor gelieferte Sensorsignal
als gültig
akzeptiert wird.
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Es
wurde weiterhin erkannt, dass bei einer Vielzahl von Sensoren das
Aufstarten des Sensors (bzw. die Neuinitialisierung der in dem Sensor
enthaltenen Datenaufbereitung) schnell gegenüber einer Veränderung
der Messdaten erfolgt. In diesem Fall bringt die erfindungsgemäße Halteeinrichtung
den Vorteil mit sich, dass an dem Signalausgang der Halteeinrichtung
stets korrekte oder näherungsweise korrekte
Messwerte anliegen. Tritt eine Störung auf, die den Sensor bzw.
die in dem Sensor enthaltene Datenaufbereitung zu einem Neustart
zwingt, so unterbricht die erfindungsgemäße Halteeinrichtung die Aktualisierung
der Speichereinrichtung. Die Halteeinrichtung gibt damit an dem
Signalausgang auch nach einem kurzzeitigen Ausfall der Versorgungsspannung
(des Sensors und gegebenenfalls auch der Speichereinrichtung) die
letzten gültigen
Messdaten aus. Während
also in einem kurzen Zeitintervall nach einer Störung das Sensorsignal aufgrund
des Aufstartens des Sensors gestört
ist, liegt an dem Signalausgang der Halteeinrichtung ein zeitlich
konstantes Signal an, das sehr nahe bei dem tatsächlichen Messwert ist. Sobald
der Sensor wieder zuverlässig arbeitet,
d.h. ein zuverlässiges
und damit gültiges Sensorsignal
liefert, wird das Sensorsignal wieder an den Ausgang der Halteeinrichtung
weitergeleitet. Somit werden Störungen des
Sensorsignals, die durch das Aufstarten bzw. Neu-Initialisierung des Sensor entstehen,
an dem Signalausgang der Halteeinrichtung unterdrückt. Die
Halteeinrichtung liefert im Falle einer Störung des Sensors vielmehr ein
konstantes Signal. Das Signal an dem Signalausgang der Halteeinrichtung
ist daher bei einem kurzzeitigen Einbruch der Versorgungsspannung
nur für
die kurze Zeit des Einbruchs, nicht aber darüber hinaus, gestört.
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Eine
erfindungsgemäße Halteeinrichtung bringt
eine Reihe von wesentlichen Vorteilen mit sich. Wie schon beschrieben
kann durch eine erfindungsgemäße Halteeinrichtung
in Verbindung mit einem Sensor gewährleistet werden, dass an dem
Signalausgang der Halteeinrichtung stets ein näherungsweise korrektes Messsignal
anliegt. Artefakte, die durch ein Aufstarten des Sensors erzeugt
werden können,
werden an dem Signalausgang der Halteeinrichtung unterdrückt. Selbst
bei einem Spannungseinbruch liegt ein korrektes Ausgangssignal an
dem Signalausgang der Halteeinrichtung sofort nach der Wiederherstellung
der Spannungsversorgung vor und nicht erst, wie bei herkömmlichen
Sensoren üblich,
nach einem Aufstarten des Sensors. Somit werden Oszillationen und
ein Einschwingverhalten des Sensors an dem Signalausgang der Halteeinrichtung unterdrückt und
können
eine an den Sensor angeschlossene weitere Verarbeitungseinrichtung
nicht stören.
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Ferner
ermöglicht
es der Einsatz einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung, dass
das Störungsverhalten
eines Sensorsystems bestehend aus einem Sensor und der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung
im Wesentlichen durch die Charakteristik der Halteeinrichtung bestimmt
wird. Kann die Halteeinrichtung Störungsfälle, die das Sensorsignal ungültig machen
zuverlässig
erkennen und ferner den gültigen
Signalwert zuverlässig
in der Speichereinrichtung speichern, so ist alleine dadurch das
Ausgangsverhalten des Sensorssystems bestehend aus dem Sensor und
der erfindungsgemäßen Halteeinrichtung festgelegt.
Bei einem Schaltungsentwurf ist somit lediglich das Störungsverhalten
der Halteeinrichtung kritisch, solange bei der restlichen Sensorschaltung erkannt
werden kann, wenn ein Sensorsignal ungültig ist. In anderen Worten,
bei dem Entwurf eines Sensorsystems muss lediglich die Speichereinrichtung
zum Halten des letzten gültigen
Signalwerts störsicher
implementiert werden. Alle Untersuchungen und Beobachtungen während eines
Störfalls können auf
die Speichereinrichtung konzentriert werden.
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Ferner
kann die Überwachung
eines Sensorsystems mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung komplett
unabhängig
von dem Sensor durchgeführt
werden. Vielmehr können
beliebige Größen des Sensorsystems
in Betracht gezogen werden, wobei es freilich vorteilhaft ist, beispielsweise
die Betriebsspannung des Sensors zu überwachen. Zusätzlich können freilich
abnormale Verläufe
des von dem Sensor gelieferten Sensorsignals erkannt werden, woraus
ebenso gefolgert werden kann, dass das Sensorsignal ungültig ist.
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Weiter
ist festzuhalten, dass die Bestimmung, ob ein Sensorsignal gültig ist,
aufgrund einfacher Kriterien erfolgen kann. So kann beispielsweise von
der Überwachungseinrichtung
geprüft
werden, ob die Versorgungsspannung des Sensors innerhalb eines gültigen Bereichs
liegen. Ferner kann die Überwachungseinrichtung
abfragen, ob sich der Sensor in einem Rücksetz-Zustand (Reset-Zustand)
befindet. Auch weitere Selbstdiagnoseeinrichtungen der Datenaufbereitung
können
selbstverständlich
ausgewertet werden. Damit kann der Schaltungsaufwand für die Überwachungseinrichtung
sehr gering gehalten werden.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung ist die Überwachungseinrichtung
ausgelegt, um ein Sensorsignal immer dann als ungültig zu
erkennen, wenn eine Versorgungsspannung des Sensors eine Störung aufweist.
Somit überwacht
die Überwachungseinrichtung
bevorzugt mindestens eine Betriebsspannung des Sensors. Weiterhin
wird hier davon ausgegangen, dass eine Schwankung der Betriebsspan nung
des Sensors, die einen gewissen Toleranzbereich überschreitet, in einem ungültigen Sensorsignal
resultiert. Es sei hierbei angemerkt, dass eine Analogschaltung
in dem Sensor im Wesentlichen empfindlich auf langsame Änderungen
der Versorgungsspannung reagiert, während digitale Schaltungsteile
in dem Sensor störungsanfällig gegen
kurze Einbrüche
oder Überspannungsspitzen
auf den Versorgungsspannungen (also schnelle Veränderungen) sind. Entsprechend
kann die Überwachungseinrichtung
ausgelegt sein, um eben solche Störungen aus der Versorgungsspannung
zu erkennen, die einen ordnungsgemäßen Betrieb des Sensors beeinträchtigen
und somit in unzulässigen bzw.
ungültigen
Sensorsignalen resultieren.
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Bei
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Überwachungseinrichtung
ausgelegt, um ein Sensorsignal immer dann als ungültig zu
erkennen, wenn das Sensorsignal eine zeitliche Änderung aufweist, die schneller
als eine vorgegeben zeitliche Änderung
ist. Eine solche Auswertung ist zweckmäßig, wenn davon ausgegangen
werden kann, dass bei einem ordnungsgemäßen Betrieb des Sensors sich
das Sensorsignal nur langsam ändert. Diese
langsame Änderung
des Sensorsignals kann beispielsweise durch die zu überwachende
Messgröße bestimmt
sein, deren Änderungsgeschwindigkeit freilich
in einem physikalisch sinnvollen Bereich liegt. Eine sehr schnelle Änderung
des Sensorsignals deutet somit auf eine Störung des Sensors, beispielsweise
durch einen Einbruch der Betriebsspannung oder durch einen sonstigen
ungültigen
Sensorzustand, hin. Folglich ist es möglich, die Gültigkeit
des Sensorssignals rein aufgrund des Sensorsignals selbst festzustellen,
so dass beispielsweise ein Zugriff auf die Versorgungsspannung des
Sensors für
eine Überwachung
nicht nötig
ist.
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Bei
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Speichereinrichtung ferner ausgelegt, um den Signalwert
als Antwort auf ein Vorladesignal auf einen vorbestimmten Vorladewert
zu setzen. In anderen Worten, die Speichereinrich tung ist eine vorladbare
Speichereinrichtung. Das Vorladen der Speichereinrichtung ist beispielsweise
wünschenswert,
um die Speichereinrichtung auf einen definierten Anfangswert zu
setzen, wenn der Sensor und somit auch die Halteeinrichtung nach
einer längeren
Betriebsunterbrechung wieder in Betrieb genommen werden. Im Falle
einer längeren
Unterbrechung des Betriebs ist nämlich
zu erwarten, dass der in der Speichereinrichtung gespeicherte Signalwert nicht
mehr gültig
ist. Dies kann beispielsweise der Fall sein, falls eine Betriebsunterbrechung
des Sensors so lange ist, dass sich während der Betriebsunterbrechung
die Messgröße stark
verändert
haben kann. Ferner verliert bei manchen Ausführungsformen die Speichereinrichtung
nach einer Zeit, die größer als
die erste vorbestimmte Zeitdauer ist, den gespeicherten Signalwert.
Auch in diesem Fall ist es notwendig, die Speichereinrichtung auf
einen Anfangswert vorzuladen. Schließlich sollte erwähnt werden,
dass der Vorladewert bevorzugt so gewählt ist, dass er einer an dem
Signalausgang der Halteeinrichtung angeschlossene Verarbeitungseinrichtung anzeigt,
dass die Halteeinrichtung auf den Vorladewert zurückgesetzt
wurde. Der Vorladewert ist also bevorzugt ein Wert, der während eines
normalen Betriebs des Sensors und der Halteeinrichtung nicht auftritt.
Vielmehr ist der Vorladewert bevorzugter Weise geeignet, um einer
an dem Signalausgang gehaltene Einrichtung angeschlossenen Auswerteeinrichtung
mitzuteilen, dass von der Halteeinrichtung momentan kein gültiger Messwert
ausgegeben wird.
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Bei
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die Speichereinrichtung ausgelegt, um den Signalwert unabhängig von
Störimpulsen aus
der Versorgungsspannung der Speichereinrichtung zu speichern. Es
wird also bevorzugt, die Speichereinrichtung störsicher auszulegen. Dies ist
vorteilhaft, da es gerade die Aufgabe der Speichereinrichtung ist,
einen Signalwert auch dann zu speichern, wenn Störungen aus mindestens einer
Versorgungsspannungsleitung für
den Sensor vorliegen. Da die Halteeinrichtung zur Minimierung eines
Verkabelungsaufwands bevorzugt über
die gleiche Stromversorgungsleitung oder die gleichen Stromversorgungsleitungen
wie der Sensor mit elektrischer Energie versorgt wird, ist davon
auszugehen, dass Störungen
auf der Versorgungsspannung des Sensors sich zugleich als Störungen auf
der Versorgungsspannung der Halteeinrichtung äußern. Während es aber sehr schwierig
ist, den gesamten Sensor einschließlich einer analogen und einer
digitalen Signalverarbeitungseinrichtung bzw. Datenaufbereitungseinrichtung
störsicher
aufzubauen, ist es ohne größere Probleme
möglich,
die Halteeinrichtung störsicher auszulegen.
Die Halteeinrichtung umfasst nämlich nur
eine kleine Anzahl von Bauelementen. Auch ist es die Kernanforderung
an die Speichereinrichtung, einen Signalwert zuverlässig und
unabhängig
von Störungen
(z.B. Spannungseinbrüchen
oder Überspannungsspitzen)
auf der Versorgungsspannung zu speichern. Entsprechend kann die
Speichereinrichtung für
diesen Zweck optimiert werden, während
die Datenaufbereitung typischerweise wesentlich komplexere Funktionen
(z.B. Berechnungsfunktionen, Filterfunktionen oder Normalisierungsfunktionen) ausführt und
daher nicht in einer einfachen Weise bezüglich Störsicherheit optimiert werden
kann.
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Ist
die Speichereinrichtung ausgelegt, um den Signalwert unabhängig von
Störimpulsen
auf der Versorgungsspannung zu speichern, so können sich auch Untersuchungen
von Störfällen auf
die Speichereinrichtung konzentrieren, während die Datenaufbereitungseinrichtung
im Wesentlichen außer Acht
gelassen werden kann.
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Bei
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist die Überwachungseinrichtung ausgelegt,
um zu überwachen,
ob der Sensor eine Störung
aufweist, und um sicherzustellen, dass sich die Speichereinrichtung nur
dann in den zweiten Zustand befindet, wenn der Sensor keine Störung aufweist.
Eine solche Auslegung der Überwachungseinrichtung
ist vorteilhaft, da hierdurch sichergestellt werden kann, dass ein
Sensorsignal von dem Signaleingang der Halteeinrichtung nur dann
zu dem Signal ausgang der Halteeinrichtung weitergeleitet wird, wenn
der Sensor keine Störung
aufweist, d.h. ein zuverlässiges
und gültiges Signal
liefert. Zur Bestimmung, ob der Sensor eine Störung aufweist, kann die Überwachungseinrichtung
beispielsweise ein Signal von einer Selbstdiagnoseeinrichtung des
Sensors verwenden. Eine solche Selbstdiagnoseeinrichtung ist in
vielen modernen Sensoren bereits vorhanden. So kann der Sensor beispielsweise überwachen,
ob eine in dem Sensor vorhandene Signalverarbeitungseinrichtung
ordnungsgemäß arbeitet.
Es kann beispielsweise eine korrekte Abarbeitung eines Programms
durch einen sogenannten Watchdog-Timer überwacht
werden. Auch können
die Speicherinhalte von Registern und anderen Speichern in dem Sensor
durch Paritätsbits bzw.
Prüfbits
laufend auf ihre Gültigkeit
hin überprüft werden.
Zusätzlich
kann eine Datenaufbereitungseinrichtung in dem Sensor auch überwachen,
ob von dem Sensorelement gelieferte Werte gültig sind. Erkennt beispielsweise
die Datenaufbereitungseinrichtung in dem Sensor, dass ein elektrisches
Signal von einem Sensorelement gestört ist, so kann die Datenaufbereitungseinrichtung
des Sensors an die Halteeinrichtung eine Störung weitermelden, und die
Halteeinrichtung kann in diesem Fall eine Aktualisierung des in
der Speichereinrichtung gespeicherten Signalwerts unterbinden, so
dass der Signalausgang der Halteeinrichtung den konstanten Wert
aufweist, bis der Fehlerfall behoben wurde.
-
Weiterhin
wird es bevorzugt, dass die Überwachungseinrichtung
ausgelegt ist, um mindestens eine Betriebsspannung des Sensors zu überwachen, und
um sicherzustellen, dass sich die Speichereinrichtung nur dann in
dem zweiten Zustand befindet, wenn sie mindestens eine Betriebsspannung
des Sensors sich in einem zulässigen
Betriebsspannungsbereich befindet. In dem zweiten Zustand, erlaubt
die Speichereinrichtung eine Aktualisierung des Signalwerts, so
dass das Sensorsignal von dem Signaleingang der Halteeinrichtung
zu dem Signalausgang der Halteeinrichtung weitergeleitet werden kann.
Ein zulässiger
Betriebsspannungsbereich kann hierbei ein Intervall zwischen einem
unteren zulässigen
Betriebsspannungswert und einem oberen zulässigen Betriebsspannungswert
sein. Ebenso ist es möglich,
lediglich eine untere Grenze für
die zulässige
Betriebsspannung festzulegen. Ferner ist es möglich, die Überwachungseinrichtung so auszulegen, dass
sie nur solche Einbrüche
oder Spitzen der Betriebsspannung erkennt, die länger als eine vorgegebene Zeitdauer
sind. Dies ist beispielsweise zweckmäßig, wenn der Sensor eine im
Wesentlichen analoge Datenaufbereitung umfasst, die kurzzeitige
Störungen
der Betriebsspannung tolerieren kann. Andererseits kann die Überwachungseinrichtung
aber auch ausgelegt sein, um schon sehr kurze Einbrüche oder
Spitzen auf der Spannungsversorgung des Sensors zu erkennen, da
Digitalschaltungen oft sehr sensibel auf kurze Einbrüche der
Versorgungsspannung reagieren.
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Weiterhin
ist es möglich,
dass der Sensor getrennte Betriebsspannungen für einen analogen Schaltungsteil
und einen digitalen Schaltungsteil aufweist. Hierbei kann es zweckmäßig sein,
die Überwachung
der Betriebsspannung an dem jeweiligen Schaltungsteil anzupassen,
so dass sichergestellt ist, dass die Überwachungseinrichtung solche
Schwankungen der Betriebsspannung(en) des Sensors erkennt, bei denen
der Sensor kein zuverlässiges
Sensorsignal liefert. Es wird ferner bevorzugt, die Überwachungseinrichtung
so auszulegen, dass die Überwachungseinrichtung
Störungen
auf den Betriebsspannungen des Sensors dann und nur dann erkennt,
wenn ein zuverlässiger
Betrieb des Sensors nicht mehr sichergestellt ist. Dadurch wird
verhindert, dass die Überwachungseinrichtung öfter als
unbedingt erforderlich anspricht, ein ungültiges Sensorsignal annimmt
und die Weitergabe des Sensorsignals von dem Signaleingang der Halteeinrichtung
zu dem Signalausgang der Halteeinrichtung unterbindet.
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Ferner
wird es bevorzugt, dass die Überwachungseinrichtung
ausgelegt ist, um eine Betriebsspannung des Sensors zu überwachen
und um die Speichereinrichtung unverzüglich in den ersten Zustand
zu versetzen, wenn eine Störung
auf der Betriebsspannung des Sensors auftritt, und um die Speichereinrichtung
nach Beendigung der Störung auf
der Betriebsspannung des Sensors für eine zweite vorbestimmte
Zeit in dem ersten Betriebszustand zu halten. Es muss nämlich davon
ausgegangen werden, dass ein Sensorsignal sofort nach dem Auftreten
der Störung
ungültig
ist. Somit ist die Überwachungseinrichtung
ausgelegt, um zu verhindern, dass ein ungültiges Sensorsignal von dem
Signaleingang der Halteeinrichtung zu dem Signalausgang der Halteeinrichtung
weitergegeben wird. Es ist vorteilhaft, wenn die Überwachungseinrichtung
schneller anspricht als die Datenaufbereitungseinrichtung des Sensors
ein neues Sensorsignal dem Signaleingang der Halteeinrichtung zur
Verfügung
stellt. Somit wird sicher verhindert, dass ein unzuverlässiges bzw.
ungültiges
Sensorsignal an die Halteeinrichtung weitergeleitet wird. Im Übrigen muss
auch davon ausgegangen werden, dass nach Beendigung der Störung auf
der Betriebsspannung des Sensors der Sensor nicht sofort ein gültiges Sensorsignal
liefert. Vielmehr ist meist ein Einschwingen des Sensors oder eine Neu-Initialisierung
des Sensors erforderlich. Somit benötigt der Sensor eine gewisse
Zeit, bevor er nach Beendigung der Störung auf der Betriebsspannung wieder
ein zuverlässiges
Sensorsignal liefert. Die zweite vorbestimmte Zeit, für die die Überwachungseinrichtung
die Speichereinrichtung nach Beendigung der Störung auf der Betriebsspannung
des Sensors in dem ersten Betriebszustand hält, ist bevorzugterweise größer als
eine Einschwingzeit des Sensors, wobei die Einschwingzeit des Sensors
eine Zeitdauer ist, die der Sensor benötigt, bis nach Beendigung der
Störung
auf der Betriebsspannung des Sensors das Sensorsignal einen stabilen
und zuverlässigen
Wert erreicht.
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Bei
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist
die Überwachungseinrichtung
eine erste Rücksetzeinrichtung
auf, die ausgelegt ist, um eine Betriebsspannung eines analogen
Schaltungsteils des Sensors zu überwachen,
und um den analogen Schaltungsteil des Sensors zurückzusetzen,
wenn die Betriebsspannung des analogen Schaltungsteils des Sensors
eine erste Störungsbedingung
erfüllt, wobei
die Überwachungseinrichtung
ferner ausgelegt ist, um sicherzustellen, dass die Speichereinrichtung
sich nicht in dem zweiten Betriebszustand befindet, während die
erste Rücksetzeinrichtung
den analogen Schaltungsteil des Sensors zurücksetzt. Hierzu ist anzumerken,
dass es sich bei dem analogen Schaltungsteil des Sensors beispielsweise
um einen Verstärker
oder um einen Analog-Digital-Wandler handeln kann. Ferner ist festzuhalten,
dass die erste Störungsbedingung
erfüllt
ist, wenn ein zuverlässiger Betrieb
des analogen Schaltungsteils des Sensors aufgrund einer Störung auf
einer Betriebsspannung des analogen Schaltungsteils des Sensors
nicht gewährleistet
ist. Es hat sich nämlich
als vorteilhaft erwiesen, Rücksetzeinrichtungen
für den
Sensor mit der Überwachungseinrichtung
der Halteeinrichtung zu kombinieren. Ein Rücksetzen des Sensors ist nämlich immer
dann erforderlich, wenn der Sensor aufgrund einer Störung kein
zuverlässiges
Sensorsignal mehr liefert. In diesem Fall soll sich die Speichereinrichtung
in dem ersten Zustand befinden, in dem eine Aktualisierung des in
der Speichereinrichtung gespeicherten Signalwerts unterbunden ist.
Somit ist eine getrennte Implementierung einer Rücksetzschaltung für den Sensor
und einer Überwachungsschaltung
für die
Halteeinrichtung nicht nötig. Schließlich wurde
auch erkannt, dass eine Weitergabe eines Sensorsignals durch die
Speichereinrichtung nicht wünschenswert
ist, wenn der Sensor gerade zurückgesetzt
wird, auch wenn die für
das Rücksetzen
verantwortliche Störung
bereits beendet ist. Somit bietet die beschriebene Realisierung
die Möglichkeit,
die gesamte für
die Überwachung
und Initialisierung des Sensor nötige
Schaltungstechnik in einer effizienten Weise auszulegen. Die Rücksetzeinrichtung
erfüllt
gleichzeitig die Aufgabe, einen zuverlässigen Betrieb des Sensors
zu überwachen,
den Sensor zurückzusetzen
und die Weiterleitung von Sensorsignalen durch die Speicherschaltung
zu beeinflussen. Eine Reaktion auf das Vorliegen einer Störung auf
der Betriebsspannung des Sensors ist gleichzeitig ein Rücksetzen
des Sensors und eine Unterbindung der Weiterleitung von Sensorsignalen durch
die Speichereinrichtung.
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Da
auch der digitale Schaltungsteil des Sensors anfällig gegenüber Störungen auf der Betriebsspannung
des digitalen Schaltungsteils ist, wird es bevorzugt, dass die Überwachungseinrichtung
eine zweite Rücksetzeinrichtung
aufweist, die ausgelegt ist, um die Betriebsspannung des digitalen
Schaltungsteils des Sensors zu überwachen
und den digitalen Schaltungsteil zurückzusetzen, wenn die Betriebsspannung
des digitalen Schaltungsteils die zweite Störungsbedingung erfüllt. Dabei
ist die Überwachungseinrichtung
ferner ausgelegt, um sicherzustellen, dass sich die Speichereinrichtung
nicht in den zweiten Betriebszustand befindet, während die zweite Rücksetzeinrichtung
den digitalen Schaltungsteil des Sensors zurücksetzt. Die Betriebsspannung
des digitalen Schaltungsteils erfüllt die zweite Störungsbedingung,
wenn aufgrund einer Störung
der Betriebsspannung des digitalen Schaltungsteils ein zuverlässiger Betrieb
des digitalen Schaltungsteils nicht mehr gewährleistet ist.
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Es
sei weiterhin darauf hingewiesen, dass es sich bei dem digitalen
Schaltungsteil beispielsweise um eine Datenaufbereitungseinrichtung
bzw. Datenaufbereitungsschaltung handeln kann, die ausgelegt ist,
um Daten von einem Sensorelement aufzubereiten und das bei der Aufbereitung
entstehende Sensorsignal an die Halteeinrichtung zu liefern.
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Entsprechend
den Störungseigenschaften des
analogen Schaltungsteils und des digitalen Schaltungsteils wird
es bevorzugt, dass die erste Störungsbedingung
erfüllt
ist, wenn die Betriebsspannung des analogen Schaltungsteils über einem
langen Zeitraum zumindest eine kleine Abweichung von einem Sollwert
aufweist, und dass die zweite Störungsbedingung
erfüllt
ist, wenn die Betriebsspannung des digitalen Schaltungsteils zumindest über einen
kurzen Zeitraum eine große
Abweichung von einem Sollwert aufweist.
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In
anderen Worten, eine von der ersten Rücksetzeinrichtung als zulässig akzeptierte
Abweichung der Betriebsspannung des analogen Schaltungsteils von
einem Sollwert für
die Betriebsspannung des analogen Schaltungsteils ist kleiner als
eine von der zweiten Rücksetzeinrichtung
als zulässig
akzeptierte Abweichung der Betriebsspannung des digitalen Schaltungsteils
von dem Sollwert für
die Betriebsspannung des digitalen Schaltungsteils. Allerdings ist
die erste Rücksetzeinrichtung
ausgelegt, um nur auf eine längere
Abweichungen der Betriebsspannung des analogen Schaltungsteils von
dem Sollwert hin den analogen Schaltungsteil zurückzusetzen, während die
zweite Rücksetzschaltung
ausgelegt ist, um den digitalen Schaltungsteil bereits auf deutlich
kürzere
Abweichungen der Versorgungsspannung des digitalen Schaltungsteils
hin zurückzusetzen.
Durch eine derart ausgelegte Rücksetzschaltung
kann wiederum das Störungsverhalten
des digitalen Schaltungsteils und des analogen Schaltungsteils in
einfacher Weise nachvollzogen werden, da der digitale Schaltungsteil
bereits auf sehr kurze Störungen
der Versorgungsspannung des digitalen Schaltungsteils reagiert.
Der analoge Schaltungsteil hingegen ist im Wesentlichen empfindlich
gegenüber langsamen
Schwankungen der Versorgungsspannung des analogen Schaltungsteils,
selbst wenn die Schwankungen der Versorgungsspannung des analogen
Schaltungsteils nur eine geringe Amplitude aufweisen.
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Ferner
wird es bevorzugt, die Überwachungseinrichtung
so auszulegen, um die Speichereinrichtung nach einer Beendigung
des Rücksetzens des
analogen Schaltungsteils und des Rücksetzens des digitalen Schaltungsteils
für eine
dritte vorbestimmte Zeitdauer in dem ersten Zustand zu halten, so
dass eine Aktualisierung des in der Speichereinrichtung gespeicherten
Signalwerts unterbunden ist. Es wird nämlich nach dem Rücksetzen
des analogen Schaltungsteils des Sensors und des digitalen Schaltungsteils
des Sensors eine bestimmte Zeit benötigt, bis der Sensor neu initialisiert
bzw. eingeschwungen ist. Während
dieses Zeitraums, der auch als Aufstarten des Sensors bezeichnet
wird, ist das Sensor signal nicht zuverlässig und ist somit als ungültig zu
betrachten. Die Verzögerung
zwischen der Beendigung des Rücksetzens
der Schaltungsteile und einem Überführen der
Speichereinrichtung in den zweiten Betriebszustand, in dem der Signalwert
basierend auf dem Sensorsignal aktualisiert werden kann, verhindert
somit, dass in der Speichereinrichtung und somit an dem Ausgang
der Halteeinrichtung ungültige
Signalwerte anliegen.
-
Bei
einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
umfasst die Überwachungseinrichtung ferner
eine dritte Rücksetzeinrichtung,
die ausgelegt ist, um zu erkennen, ob eine langanhaltende Störung bzw.
Unterbrechung der Betriebsspannung der Halteeinrichtung oder des
Sensors, deren Dauer länger als
eine vorbestimmte vierte Zeitdauer ist, vorgelegen hat. Die dritte
Rücksetzeinrichtung
ist ausgelegt, um den Signalwert der Speichereinrichtung auf den vorbestimmten
Vorladewert zu setzen, falls die langanhaltende Störung der
Betriebsspannung der Halteeinrichtung oder des Sensors vorgelegen
hat. Es wird nämlich
davon ausgegangen, dass ein in der Speichereinrichtung gespeicherter
Wert nicht mehr gültig
ist, wenn die Betriebsspannung der Halteeinrichtung oder des Sensors
für einen
Zeitraum, der länger
als die vierte vorbestimmte Zeitdauer ist, unterbrochen war. Nach
einer langanhaltenden Störung der
Betriebsspannung kann nämlich
entweder der in der Speichereinrichtung gespeicherte Signalwert stark
von dem tatsächlichen
Sensorsignal abweichen oder aufgrund einer begrenzten Haltezeit
der Speichereinrichtung vollständig
verloren sein. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Speichereinrichtung
auf einen Vorladewert zu setzen, der beispielsweise geeignet ist,
um einer an den Signalausgang der Halteeinrichtung angeschlossenen
weiteren Verarbeitungseinrichtung anzuzeigen, dass an dem Signalausgang der
Halteeinrichtung kein gültiger
Wert, der einem tatsächlichen
Sensorsignal entspricht, anliegt.
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Die
dritte Rücksetzschaltung
kann bevorzugt ein R-C-Glied und einen Schmitt-Trigger, der mit
dem R-C-Glied gekoppelt ist, umfassen, wobei das Ausgangssignal
des Schmitt-Triggers
das Vorladesignal bildet. Das R-C-Glied wird während eines regulären Betriebs
von der Betriebsspannung der Halteeinrichtung bzw. des Sensors aufgeladen.
Bei Fehlen der Betriebsspannung der Halteeinrichtung bzw. des Sensors
entlädt
sich das R-C-Glied mit einer vorbestimmten Zeitkonstante. Aus einer
Kenntnis der momentanen Spannung, die nach dem Ende einer Betriebsspannungsunterbrechung
der Halteeinrichtung bzw. des Sensors an dem R-C-Glied anliegt,
kann also ermittelt werden, wie lange die Betriebsspannungsunterbrechung
vorgelegen ist. Der Schaltungsaufwand für eine derartige dritte Rücksetzeinrichtung ist
gering.
-
Weiterhin
wird es bevorzugt, wenn die Speichereinrichtung ausgelegt ist, um
in einem passiven Grundzustand den Signalwert zu speichern und in
einem aktiven Zustand eine Aktualisierung des Signalwerts basierend
auf dem Sensorsignal zu ermöglichen.
Ein passiver Grundzustand ist hierbei ein Zustand, der bei Fehlen
einer Versorgungsspannung der Speichereinrichtung, der Halteeinrichtung
oder des Sensors vorliegt. Der passive Grundzustand wird auch immer
dann angenommen, wenn nicht sichergestellt ist, dass das an dem
Signaleingang der Halteeinrichtung anliegende Signal gültig ist.
In anderen Worten, der Grundzustand ist ein Ruhezustand, der immer
dann angenommen wird, wenn nicht durch eine kontrollierte Aktivierung
von einem oder mehreren Signalen ein gültiges Sensorsignal angezeigt wird.
Somit ist sichergestellt, dass die Speichereinrichtung nicht unbeabsichtigt
mit dem Sensorsignal aktualisiert wird, sondern nur genau dann,
wenn sie sich in einem (aktiv herbeigeführten) aktiven Zustand befindet.
Hierbei ist es freilich vorteilhaft, wenn sichergestellt ist, dass
ein aktiver Zustand nicht unbeabsichtigt auftreten kann. Dies kann
erreicht werden, indem dafür
Sorge getragen wird, dass nach einem Einschalten der Versorgungsspannung
der Speichereinrichtung zunächst
automatisch der passive Grundzustand angenommen wird, in dem eine
Aktualisierung des Signalwerts unterbunden ist.
-
Mit
anderen Worten, es wird bevorzugt, dass die Speichereinrichtung
ausgelegt ist, um den passiven Grundzustand anzunehmen, wenn die
Versorgungsspannung der Speichereinrichtung eine vorgegebene Mindestspannung
unterschreitet.
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Weiterhin
wird es bevorzugt, dass die Speichereinrichtung ein analoges Halteglied
ist, das einen Kondensator umfasst, der in dem passiven Grundzustand
von dem Signaleingang abgekoppelt ist. Eine Ausführung der Speichereinrichtung
als analoges Halteglied ist besonders einfach realisierbar und ist
besonders vorteilhaft, wenn der Sensor an dem Signaleingang der
Halteeinrichtung ein analoges Sensorsignal liefert. Im Übrigen ist
ein Kondensator in der Lage, auch ohne das Vorliegen einer Versorgungsspannung
der Speichereinrichtung seine Ladung zu speichern und somit den
Signalwert unabhängig
von der Versorgungsspannung über
einen gewissen Zeitraum nahezu unverändert beizubehalten. Außerdem ist
ein Kondensator vergleichsweise einfach realisierbar. Aber auch
andere dem Stand der Technik entsprechende Halteglieder, oft auch „Sample
and Hold" Elemente
genannt, die die Eigenschaft besitzen, ohne Versorgungsspannung
einen eingespeicherten Wert über
einen gewissen Zeitraum fehlerfrei oder nahezu fehlerfrei zu halten,
können
zum Einsatz kommen.
-
In
anderen Fällen,
in denen das von dem Sensor an den Signaleingang der Halteeinrichtung gelieferte
Sensorsignal ein digitales Signal ist, wird es bevorzugt, dass die
Speichereinrichtung ein digitales Halteglied ist, das in dem passiven
Grundzustand von dem Signaleingang abgekoppelt ist. Ein digitales
Halteglied ist geeignet, um einen Signalwert eines digitalen Sensorsignals
speichern zu können. Auch
die Realisierung einer digitalen Halteeinrichtung ist mit geringem
Aufwand möglich,
wobei wiederum die Ladungsspeicherung in Kapazitäten, die in der digitalen Halteeinrichtung
auftreten, ausgenutzt werden kann.
-
Entsprechend
lässt sich
allgemein festhalten, dass die Speichereinrichtung bevorzugterweise mindestens
einen elektrischen Ladungsspeicher umfasst, der in dem passiven
Grundzustand über
mindestens eine geöffnete
Schalteinrichtung von dem Signaleingang abgekoppelt ist, und der
in dem aktiven zweiten Zustand mit dem Signaleingang gekoppelt werden
kann.
-
Weiterhin
wird es bevorzugt, dass die Speichereinrichtung ausgelegt ist, um
in dem zweiten Zustand den Signalwert basierend auf dem Sensorsignal
zu aktualisieren, wenn der Sensor durch ein Übernahmesignal ein Vorliegen
eines neuen Signalwerts des Sensorsignals anzeigt. In anderen Worten, wenn
sich die Speichereinrichtung in dem zweiten Zustand befindet, wird
das Sensorsignal nicht kontinuierlich übernommen, sondern erst auf
ein von dem Sensor geliefertes Übernahmesignal
hin. Dies ist zweckmäßig, da
eine Vielzahl von Sensoren ein zeitdiskretes Sensorsignal liefern,
das nur zu bestimmten Übernahmezeitpunkten übernommen
werden kann. Somit ermöglicht
es die Verwendung eines Übernahmesignals,
die Speichereinrichtung mit dem Sensor zu koordinieren.
-
Schließlich wird
es bevorzugt, dass die Überwachungseinrichtung
ausgelegt ist, um bei Vorliegen eines ungültigen Sensorsignals an dem
Signaleingang die Speichereinrichtung so schnell in den ersten Zustand
zu bringen, dass das ungültige
Sensorsignal nicht in die Speichereinrichtung übernommen wird. Beispielsweise
ist es vorteilhaft, dass die Überwachungseinrichtung
die Speichereinrichtung in den ersten Zustand versetzt, bevor die
Speichereinrichtung ein aktives Übernahmesignal
von dem Sensor empfängt.
Die Überwachungseinrichtung
sollte also bevorzugt so schnell arbeiten, dass ein ungültiges Sensorsignal
innerhalb einer Zeitdauer, die kürzer
ist als die Zeitdauer zwischen zwei aufeinander folgenden Übernahmesignalen,
erkannt werden kann. Dadurch ist sichergestellt, dass die Speichereinrichtung nur
mit einem gültigen
Sensorsignal aktualisiert wird.
-
Ferner
wird es bevorzugt, dass die Halteeinrichtung ausgelegt ist, um den
in der Speichereinrichtung gespeicherten Signalwert an eine Signalaufbereitungseinrichtung
des Sensors auszugeben, um eine beschleunigte Initialisierung des
Sensors nach einer Störung
zu ermöglichen.
Hierbei ist die Signalaufbereitungseinrichtung in dem Sensor bevorzugt ausgelegt,
um den Signalwert von der Halteeinrichtung zu empfangen und für eine Initialisierung
des Sensors zu verwenden. Beispielsweise kann der von der Halteeinrichtung
gelieferte Signalwert bei einer Neu-Initialisierung (Rücksetzung
bzw. Reset) der Signalaufbereitungseinrichtung (bzw. Datenaufbereitung)
verwendet werden.
-
Der
von der Halteeinrichtung gelieferte Signalwert kann beispielsweise
einem oder mehreren Registern eines digitalen Filters als Anfangswert
zugeführt
werden, um das Einschwingverhalten des digitalen Filters zu beschleunigen.
In ähnlicher
Weise kann der Signalwert von der Halteeinrichtung beispielsweise
einer Skalierungseinrichtung des Sensors zugeführt werden, wodurch die Skalierungseinrichtung
innerhalb kurzer Zeit eine geeignete Skalierung ermitteln kann.
Die Zuführung
des Signalwerts von der Halteeinrichtung zu der Signalaufbereitungseinrichtung
des Sensors ist besonders vorteilhaft nach einer kurzen Störung der
Betriebsspannung des Sensors, durch die eine Neuinitialisierung
des Sensors nötig
gemacht wird. Durch die Verwendung des in der Halteeinrichtung auch
während
eines Spannungseinbruchs gespeicherten Signalwerts muss die Signalaufbereitungseinrichtung
des Sensors erfindungsgemäßer Weise
nicht mehr mit willkürlichen
Anfangswerten initialisiert werden, sondern es können Werte verwendet werden,
die auf dem letzten gültigen
Signalwert des Sensorsignals beruhen.
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Wird
angenommen, dass während
der Störung
der Versorgungsspannung des Sensors sich das von dem Sensorelement
gelieferte elektrische Signal nur geringfügig verändert hat, so kann die Signalaufbereitungseinrichtung
unter Verwendung des in der Halteeinrichtung gespeicherten Signalwerts mit
Anfangswerten initialisiert werden, die nahe bei tatsächlichen
Werten, die ohne das Vorliegen einer Störung auf der Versorgungsspannung
vorhanden wären,
sind. Damit wird die Einschwingzeit des Sensors bzw. der Signalaufbereitungseinrichtung
des Sensors gegenüber
einem Einschwingen ausgehend von einmal willkürlich festgesetzten Anfangswerten drastisch
beschleunigt.
-
Der
von der Halteeinrichtung an die Signalaufbereitungseinrichtung des
Sensors gelieferte Signalwert kann in analoger oder digitaler Form
vorliegen, je nachdem, ob die Signalaufbereitungseinrichtung eine
analoge oder eine digitale Signalaufbereitungseinrichtung ist.
-
Die
vorstehend beschriebenen Abläufe
können
auch als Verfahren zum Weiterleiten eines Sensorsignals aufgefasst
werden. Das Weiterleiten des Sensorsignals erfolgt unter Verwendung
einer Speichereinrichtung, die ausgelegt ist, um einen Signalwert
für einen
Zeitraum, der länger
ist als eine vorgegebene erste Zeitdauer, unabhängig von der Versorgungsspannung
der Speichereinrichtung zu speichern. Das erfindungsgemäße Verfahren
umfasst das Empfangen eines Sensorsignals von einem Sensor, ein Überprüfen, ob
das Sensorsignal gültig
ist, ein Aktualisieren des in der Speichereinrichtung gespeicherten
Signalwerts basierend auf dem Sensorsignal, nur wenn sichergestellt
ist, dass das empfangene Sensorsignal gültig ist, und ein Ausgeben
des in der Speichereinrichtung gespeicherten Sensorsignals. Das
erfindungsgemäße Verfahren
gewährleistet
also, dass das Sensorsignal nur dann in die Speichereinrichtung übernommen
wird, wenn das Sensorsignal gültig
ist. Daher steht an einem Ausgang der Speichereinrichtung bevorzugterweise
stets ein gültiger
Signalwert an. Liefert der Sensor ein ungültiges Sensorsignal, so hält die Speichereinrichtung den
letzten gültigen
Signalwert und übernimmt
erst dann wieder Signalwerte von dem Sensorsignal, wenn sichergestellt
ist, dass das Sensorsignal gültig ist.
Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens
sind identisch mit den Vorteilen der schon oben beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung
und werden daher hier nicht noch einmal erläutert. Vielmehr wird auf die
obige Darstellung verwiesen.
-
Ferner
wird es bevorzugt, das erfindungsgemäße Verfahren in Form eines
Computerprogramms zu realisieren, das in einer digitalen Signalverarbeitungseinrichtung
ausgeführt
werden kann. Die Schritte des Computerprogramms und die entsprechenden Vorteile
entsprechen wiederum denen des Verfahrens bzw. der Vorrichtung.
-
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf
die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert.
Es zeigen:
-
1 ein
Blockschaltbild eines Sensorsystems mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
2 ein
Blockschaltbild eines Sensorsystems mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
3a eine
schematische Darstellung einer analogen Speichereinrichtung zum
Einsatz in einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung;
-
3b ein
Schaltbild eines Ausführungsbeispiels
einer analogen Halteeinrichtung zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung;
-
4a eine
schematische Darstellung einer digitalen Speichereinrichtung zum
Einsatz in einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung;
-
4b ein
Schaltbild eines Ausführungsbeispiels
einer digitalen Speichereinrichtung zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung;
-
5 eine
beispielhafte graphische Darstellung von an einem Signalausgang
einer erfindungsgemäßen Halteschaltung
als Antwort auf eine Störung
der Spannungsversorgung anliegenden Ausgangsdaten;
-
6 ein
vereinfachtes Blockschaltbild eines Sensorsystems mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
7 ein
Blockschaltbild eines Messaufbaus zum Test eines Sensorsystems mit
einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung;
-
8a eine
graphische Darstellung von Messergebnissen an einem Sensorsystem
mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung;
-
8b eine
graphische Darstellung von Messergebnissen an einem Sensorsystem
mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung;
-
9 ein
Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
-
10 ein
Schema eines Datenerfassungssystems gemäß dem Stand der Technik;
-
11 eine
schematische Darstellung eines einfachen Sensorsystems mit drei
Anschlüssen;
und
-
12 eine
graphische Darstellung von Ausgangsdaten von beispielhaften Sensorsignalen gemäß dem Stand
der Technik als Antwort auf eine Störung der Spannungsversorgung.
-
1 zeigt
ein Blockschaltbild eines Sensorsystems mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das in 1 gezeigte
Sensorsystem ist in seiner Gesamtheit mit 100 bezeichnet.
Das Sensorsystem 100 umfasst einen Sensor 110 sowie
eine Halteeinrichtung 112. Die Halteeinrichtung weist einen
Signaleingang 120 auf, der ein von dem Sensor 110 geliefertes
Sensorsignal 122 empfängt.
Die Halteeinrichtung 112 weist ferner einen Signalausgang 124 auf,
der beispielsweise mit einer weiteren übergeordneten Signalverarbeitungseinrichtung
gekoppelt sein kann. Die Halteeinrichtung 112 umfasst ferner
eine Speichereinrichtung 130 sowie eine Überwachungseinrichtung 132.
Die Speichereinrichtung 130 ist mit dem Signaleingang 120 und
mit dem Signalausgang 124 gekoppelt. Die Speichereinrichtung 130 ist
ferner mit der Überwachungseinrichtung 132 gekoppelt,
wobei die Überwachungseinrichtung 132 den
Zustand der Speichereinrichtung 130 festlegen kann. Die Überwachungseinrichtung 132 führt somit
der Speichereinrichtung 130 ein Steuersignal 134 zu.
Ferner ist die Überwachungseinrichtung 132 ausgelegt,
um Überwachungsinformationen 136 von
dem Sensor 110 zu erhalten, die der Überwachungseinrichtung 132 eine Aussage
ermöglichen,
ob das von dem Sensor 110 gelieferte Sensorsignal 120 gültig ist.
-
Basierend
auf der strukturellen Beschreibung wird im Folgenden die Funktionsweise
des gezeigten Sensorsystems 100 näher erläutert. Die Speichereinrichtung 130 ist
ausgelegt, um in dem ersten Zustand einen Signalwert zu speichern,
und um in einem zweiten Zustand den Signalwert basierend auf dem
Sensorsignal 122 zu aktualisieren. Ferner ist die Speichereinrichtung 130 ausgelegt,
um den gespeicherten Signalwert an dem Signalausgang 124 der
Halteeinrichtung 112 bereitzustellen. Weiterhin ist die
Speichereinrichtung 130 so ausgelegt, dass sie den Signalwert
für einen
vorgegebenen Zeitraum unabhängig
von einer Versorgungsspannung der Speichereinrichtung speichern
kann. Ein Versorgungsspannungsanschluss der Speichereinrichtung 130 ist
hierbei mit 140 bezeichnet, während ein Bezugspotentialanschluss
der Speichereinrichtung 130 mit 142 bezeichnet
ist.
-
Die Überwachungseinrichtung 132 ist
ausgelegt, um zu bestimmen, ob das von dem Sensor 110 gelieferte
Sensorsignal 122 gültig
ist. Zu diesem Zweck empfängt
die Überwachungseinrichtung 132 eine Überwachungsinformation 136 von
dem Sensor 110. Die Überwachungseinrichtung 132 ist
konfiguriert, um sicherzustellen, dass die Speichereinrichtung sich
nur dann in dem zweiten Zustand, in dem eine Aktualisierung des
gespeicherten Signalwerts möglich
ist, befindet, wenn die Überwachungseinrichtung 132 erkennt,
dass das Sensorsignal 122 an dem Signaleingang 120 gültig ist.
-
Es
ist hierbei anzumerken, dass sich das Steuersignal 134 bevorzugt
in einem passiven Grundzustand befindet, solange die Überwachungseinrichtung
nicht zuverlässig
festgestellt hat, dass das Sensorsignal 122 gültig ist.
In diesem Fall speichert die Speichereinrichtung 130 den
vorliegenden Signalwert und aktualisiert diesen nicht. Erst wenn die Überwachungseinrichtung
durch ein aktives Steuersignal 134 der Speichereinrichtung 130 anzeigt,
dass das an dem Signaleingang 120 anliegende Sensorsignal 122 gültig ist,
erlaubt die Speichereinrichtung 130 die Aktualisierung
des in ihr gespeicherten Signalwerts. Steuersignale, wie das Gültigkeitssignal 134,
können
neben dem Ausgangssignal 124 ebenso bei Bedarf an angeschlossene
oder übergeordnete
Einrichtungen weitergegeben werden, um Zustandsinformationen zur
Aktualität
des Ausgangssignals 124 oder des Eingangssignals 122 oder
der Zustände
von überwachten
Komponenten des Sensors mitzuteilen.
-
Der
in der Speichereinrichtung 130 gespeicherte Signalwert
kann jederzeit an dem Signalausgang 124 ausgegeben werden,
solange sichergestellt ist, dass die Versorgungsspannung an dem
Versorgungsspannungsanschluss 140 der Speichereinrichtung 130 anliegt.
-
Fällt beispielsweise
aus einem laufenden Betrieb des Sensors 110 heraus eine
Versorgungsspannung 150 des Sensors aus, so liefert der
Sensor kein zuverlässiges
Sensorsignal 122 mehr. In diesem Fall erkennt die Überwachungseinrichtung 132 aufgrund
der Überwachungsinformationen 136,
dass das von dem Sensor 110 gelieferte Sensorsignal 122 ungültig ist.
Die Überwachungseinrichtung 132 schaltet
dann die Speichereinrichtung 130 unverzüglich durch das Steuersignal 134 in
den ersten Betriebszustand, in dem die Speichereinrichtung 130 den
gespeicherten Signalwert beibehält,
aber eine Aktualisierung des gespeicherten Signalwerts basierend
auf dem Sensorsignal 122 nicht erlaubt bzw. unterbindet. Somit
wird an dem Signalausgang 124 konstant der in der Speichereinrichtung 130 gespeicherte
Signalwert ausgegeben während
die Speichereinrichtung 130 sich in dem ersten Betriebszustand
befindet. Es ist hierbei im Übrigen
anzumerken, dass an dem Signalausgang 124 kein Signalwert
ausgegeben werden kann, solange die Versorgungsspannung an dem Versorgungsspannungsanschluss 140 der
Speichereinrichtung 130 gestört ist. Sobald allerdings die
Versorgungsspannung an dem Versorgungsspannungsanschluss 140 der
Speichereinrichtung 130 wieder anliegt, gibt diese sofort
wieder den zuletzt eingespeicherten Signalwert an dem Signalausgang 124 aus.
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Der
Sensor 110 hingegen benötigt
eine bestimmte Zeit, um nach Wiederherstellung der Versorgungsspannung 150 des
Sensors 110 wieder ein korrektes Sensorsignal 122 zu
liefern. Beispielsweise muss der Sensor 110 nach einer
Störung
der Versorgungsspannung 150 des Sensors 110 neu
initialisiert werden. Dies bringt typischerweise ein Aufstarten des
Sensorsignals 122 bzw. einen Einschwingvorgang des Sensorsignals 122 mit
sich. Die Überwachungseinrichtung 132 aber
erkennt aufgrund der Überwachungsinformation 136,
ob das Sensorsignal 122 gültig ist. Beispielsweise kann
die Überwa chungseinrichtung 132 eine
Störung
der Versorgungsspannung 150 des Sensors 110 detektieren und
ferner berücksichtigen,
dass der Sensor 110 nach Beendigung der Störung der
Versorgungsspannung 150 eine bestimmte Zeit benötigt, um
wieder ein gültiges
Sensorsignal 122 zu liefern. Während des genannten Zeitraums,
während
dessen der Sensor 110 nach einer Störung seiner Versorgungsspannung 150 eine
Neu-Initialisierung
bzw. ein Aufstarten durchführt,
stellt die Überwachungseinrichtung 132 sicher,
dass die Speichereinrichtung 130 sich in dem ersten Zustand
befindet und daher den gespeicherten Signalwert nicht mit dem Sensorsignal 122 aktualisiert.
Erst wenn die Überwachungseinrichtung 132 sicher
feststellt, dass ein zuverlässiges
und damit gültiges
Sensorsignal 122 an dem Signaleingang 120 der
Halteeinrichtung 112 vorliegt, erlaubt die Überwachungseinrichtung 132 über das
Steuersignal 134 der Speichereinrichtung 130,
in den zweiten Betriebszustand zurückzukehren, in dem die in der Speichereinrichtung 130 gespeicherten
Signalwerte mit dem an dem Signaleingang 120 anliegenden Sensorsignal 122 des
Sensors 110 aktualisiert werden.
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Somit
wird an dem Signalausgang 124 während einer Störung des
Sensors 110, also beispielsweise während einer Störung der
Versorgungsspannung 150 des Sensors 110, ein konstanter
Signalwert ausgegeben, der auf dem letzten gültigen Sensorsignal basiert
bzw. das letzte gültige
Sensorsignal darstellt. Erst wenn die Überwachungseinrichtung 132 feststellt,
dass das Sensorsignal 122 nach einer Störung des Sensors 110 wieder
gültig
ist, wird der in der Speichereinrichtung 130 gespeicherte
Signalwert wieder mit dem Sensorsignal 122 aktualisiert
und somit das Sensorsignal 122 an den Signalausgang 124 weitergeleitet.
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Während einer
Störung
des Sensors, also während
der Zeit, während
der das Sensorsignal 122 ungültig ist, wird somit an dem
Signalausgang ein Signalwert ausgegeben, der auf dem letzten gültigen Sensorsignal
basiert. Dies gilt auch dann, wenn die Störung des Sensors durch einen
Einbruch der Ver sorgungsspannung 150 des Sensors hervorgerufen wurde,
und ferner auch dann, wenn eine Versorgungsspannung and dem Versorgungsspannungsanschluss 140 der
Speichereinrichtung 130 eine Störung aufgewiesen hat. Die Speichereinrichtung 130 ist
nämlich
ausgelegt, um den gespeicherten Signalwert für eine bestimmte Zeit auch
unabhängig
von der Versorgungsspannung 140 der Speichereinrichtung
beizubehalten bzw. zu speichern. Somit ist durch die erfindungsgemäße Halteeinrichtung
sichergestellt, dass auch nach einer kurzen Störung der Versorgungsspannung
des Sensors bzw. der Speichereinrichtung an dem Signalausgang 124 ein
Signalwert anliegt, der dem letzten gültigen Signalwert des Sensorsignals 122 entspricht.
Eine Störung
der Versorgungsspannung 150 des Sensors ist somit an dem
Signalausgang 124 der Halteeinrichtung nicht sichtbar. Ändert sich
das Messsignal während
der Störung
des Sensors 110 nur minimal, so liegt an dem Signalausgang 124 der
Halteeinrichtung stets ein korrekter Signalwert an, abgesehen von
den Zeitpunkten, zu denen auch die Versorgungsspannung and dem Versorgungsspannungsanschluss 140 der Speichereinrichtung 130 eine
Störung
aufweist. Ein Einschwingvorgang bzw. Aufstartvorgang bzw. eine Neuinitialisierung
des Sensors 110 und die damit verbundenen unerwünschten
Signalverläufe
des Sensorsignals 122 bleiben an dem Signalausgang 124 der
Halteeinrichtung verborgen.
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Es
sollte hierbei angemerkt werden, dass es sich bei dem Sensor 110 um
einen beliebigen Sensor handeln kann. Der Sensor 110 kann
ein Sensorelement umfassen, das Sensorelement kann jedoch auch genauso
gut ein externes Sensorelement haben. Bevorzugterweise umfasst der
Sensor eine Schaltungsanordnung zur Datenaufbereitung, die als analoge
oder digitale Schaltung ausgeführt
sein kann. Der Sensor kann ferner eine Schnittstelle umfassen, um
das Sensorsignal 122 bereitzustellen. Das Sensorsignal 122 kann
wiederum als analoges oder digitalisiertes Signal vorliegen.
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Dementsprechend
kann auch die Speichereinrichtung eine analoge Speichereinrichtung
oder eine digitale Speichereinrichtung sein. Das an dem Signalausgang 124 anliegende
Signal kann ebenso ein analoges oder ein digitales Signal sein.
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Schließlich kann
die Überwachungseinrichtung 132 die
Gültigkeit
des Sensorsignals 122 auf beliebige Art überwachen.
Eine mögliche
Realisierungsform ist die Überwachung
der mindestens einen Versorgungsspannung 150 des Sensors 110.
Es ist jedoch auch möglich,
dass die Überwachungseinrichtung 132 beispielsweise
aus den Eigenschaften des Sensorsignals 122 selbst eine
Schlussfolgerung trifft, ob das Sensorsignal 122 gültig ist.
Beispielsweise kann eine sehr schnelle zeitliche Veränderung,
die schneller als eine in einem ordnungsgemäßen Betrieb auftretende zeitliche
Verzögerung
ist, darauf hindeuten, dass das Sensorsignal 122 ungültig ist. Ferner
können
auch Oszillationen auf dem Sensorsignal 122 ein Indiz dafür sein,
dass das Sensorsignal 122 ungültig ist, weil der Sensor 110 gerade
einer Störung
oder einem Einschwingvorgang unterliegt. In all diesen Fällen kann
die Überwachungseinrichtung 132 die
Speichereinrichtung 130 in den ersten Zustand bringen,
in dem eine Aktualisierung des in der Speichereinrichtung 130 gespeicherten
Signalwerts unterbunden ist.
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Wie
anhand des Sensorsystems 100 gezeigt, ist es die grundsätzliche
Idee der vorliegenden Erfindung, Fehlerzustände, in denen definitionsgemäß das Sensorsignal 122 ungültig ist,
unabhängig von
einer Datenaufbereitung in dem Sensor (auch als Sensorverarbeitung
bezeichnet) oder innerhalb der Datenaufbereitung in dem Sensor (auch
als Sensorverarbeitung bezeichnet) zu erkennen und eine Datenweitergabe
von Messdaten (also des Sensorsignals 122) an eine Schnittstelle
(die beispielsweise an dem Signalausgang 124 der Halteeinrichtung 112 angeschlossen
sein kann) im Fehlerfall zu unterbrechen. Dadurch kann sichergestellt
werden, dass die letzten gültigen
Daten des Sensorsignals, also die Daten des Sensorsignals vor dem
Auftreten des Fehlerzustands bzw. Fehlerfalls (auch kurz als Fehler bezeichnet),
gehalten werden. Eine Freigabe der Datenweitergabe erfolgt erst
dann wieder, wenn der Fehlerzustand bzw. Fehlerfall verlassen wurde
und das System bzw. Sensorsystem wieder stabil arbeitet, wenn also
das Sensorsignal 122 definitionsgemäß wieder gültig ist.
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Das
beschriebene Vorgehen ist beispielsweise in Messanordnungen, in
denen die Messgröße im Vergleich
zu einem zu unterdrückenden
Startverhalten (des Sensors) langsam ist, vorteilhaft. In anderen Worten, ändert sich
die Messgröße während eines Aufstartens
bzw. während
einer Neu-Initialisierung des
Sensors 110 (bzw. einer in dem Sensor enthaltenen Datenaufbereitungsanordnung)
nur geringfügig, so
liegt an dem Signalausgang 124 der Halteeinrichtung 112 zu
jedem Zeitpunkt in Signal an, das sich von einem korrekten Signal,
wie es bei einem ungestörten
Betrieb des Sensors 110 auftreten würde, nur geringfügig unterscheidet.
Dies gilt auch dann, wenn der Sensor 110 aufgrund einer
Störung,
beispielsweise aufgrund einer Störung
seiner Versorgungsspannung 150, neu aufstarten muss (bzw.
eine Neu-Initialisierung
durchführen
muss).
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Bei
der Verwendung einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung 112 muss
ferner lediglich das Element zum Halten eines letzten (gültigen)
Datums (bzw. Signalwerts) störsicher
implementiert werden. Alle Untersuchungen und Beobachtungen während des
Störfalls
(also während
der Sensor 110 und damit das Sensorsignal 122 gestört sind)
können
auf das Element zum Halten des letzten (gültigen) Datums konzentriert
werden. Bei dem Sensorsystem 100 ist das Element zum Halten
des letzten gültigen
Datums beispielsweise ein Teil der Speichereinrichtung 130 bzw.
die gesamte Speichereinrichtung 130.
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Eine Überwachung
des gezeigten Sensorsystems 100 kann erfindungsgemäßer Weise
ebenso komplett unabhängig
von dem Sensor 110 durchgeführt werden und beliebige Größen des
Sensorsystems 100 in Betracht ziehen.
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2 zeigt
ein Blockschaltbild eines Sensorsystems mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung
gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das in 2 gezeigte
Sensorsystem ist in seiner Gesamtheit mit 200 bezeichnet.
Das Sensorsystem 200 ist hierbei ausgelegt, um einen Prozess 210 zu überwachen.
Ein Sensorelement 212 ist ausgelegt, um eine Messgröße 214,
die im dem Prozess 210 auftritt, zu erfassen. Das Sensorelement 220 liefert
basierend auf der Messgröße 214 eine
elektrische Größe oder
mehrere elektrische Größen, die
mit 222 bezeichnet sind, an eine Datenaufbereitung 230.
Die Datenaufbereitung 230 liefert aufbereitete Messdaten 234 an
ein Halteelement 240. Ferner liefert die Datenaufbereitung 230 über eine
Schalteinrichtung 244 ein Übernahmesignal 248 an
das Halteelement 240. Das Halteelement 240 wiederum
liefert gehaltene Messdaten 250 an eine Schnittstelle 254.
Die Schnittstelle 254 leitet die gehaltenen Messdaten 250 an
eine hier nicht gezeigte Weiterverarbeitungseinrichtung zur Weiterverarbeitung
weiter, wobei die Weiterleitung hier mit 258 angedeutet
ist. Die Schalteinrichtung 244, die das von der Datenaufbereitung 230 an
das Halteelement 240 gelieferte Übernahmesignal 248 weiterleiten
oder unterbrechen kann, wird von einer Betriebsüberwachung 270 angesteuert.
Die Betriebsüberwachung 270 überwacht
den Prozess 210, das Sensorelement 220 und die
Datenaufbereitung 230, was durch die Pfeile 274 angedeutet
ist. Die Betriebsüberwachung 270 liefert
also ein Steuersignal 278 an die Schalteinrichtung 244.
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Es
wird darauf hingewiesen, dass die aufbereiteten Messdaten 234 im
Folgenden auch als Sensorsignal bezeichnet werden. Das Halteelement 240 stellt
ferner eine Speichereinrichtung dar. Die Betriebsüberwachung 270 kann
auch als Überwachungseinrichtung
bezeichnet werden. Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass das Halteelement (Speichereinrich tung) 240 zusammen
mit der Schalteinrichtung 249 und der Betriebsüberwachung
(Überwachungseinrichtung) 270 eine
Halteeinrichtung bildet.
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Es
sei ferner darauf hingewiesen, dass eine Kombination bestehend aus
dem Sensorelement 220 und der Datenaufbereitung 230 einen
Sensor bildet.
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Das
in 2 gezeigte Sensorsystem 200 realisiert
den Kerngedanken der vorliegenden Erfindung. Das Sensorsystem 200 ist
gegenüber
dem in 10 gezeigten Datenerfassungssystem 1000 gemäß dem Stand
der Technik um das Halteelement (bzw. Speichereinrichtung) 240 ergänzt. Die
Speichereinrichtung 240 wird von der Datenaufbereitung 230 (Datenaufbereitungsblock)
angesteuert, wobei die Datenaufbereitung 230 über die
Schalteinrichtung 244 das Übernahmesignal 248 an
die Speichereinrichtung 240 liefert. Die Speichereinrichtung 240 übernimmt
ein von der Datenaufbereitung 230 geliefertes Sensorsignal 234 (aufbereitete
Messdaten), wenn das Übernahmesignal 248 anzeigt,
dass das Sensorsignal 234 übernommen werden kann. In anderen
Worten, das Übernahmesignal 248 kann
als „Datum-Gültig-Signal" aufgefasst werden,
wobei das Übernahmesignal 248 allerdings
lediglich das Vorliegen eines neuen Sensorsignals anzeigt aber keine Aussage über die
Zuverlässigkeit
des Sensorsignal erlaubt. Somit übernimmt
die Speichereinrichtung 240 neue Daten, beispielsweise
einen neuen Signalwert, definiert nach der Datenaufbereitung und
hält die
entsprechenden Daten bzw. den entsprechenden Signalwert. Die Überwachungseinrichtung 270 (Betriebsüberwachung)
kann diesen Vorgang, also die Übernahme
von Daten bzw. Signalwerten von der Datenaufbereitung 230 durch
das Halteelement 240, unterbinden. Zu diesem Zweck kann
die Überwachungseinrichtung 270 das
Steuersignal 278, das der Schalteinrichtung 244 zugeführt wird,
verwenden. Das Steuersignal 278 kann somit als „System-bereit-Signal" aufgefasst werden.
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In
anderen Worten, die Überwachungseinrichtung 270 ist
ausgelegt, um das Steuersignal 278 so anzusteuern, dass
eine Übernahme
von Daten durch die Speichereinrichtung nur dann möglich ist, wenn
die Überwachungseinrichtung 270 erkannt
hat, dass das Sensorsignal 234 gültig ist. Die Schalteinrichtung 244 ist
somit in einem passiven Grundzustand geöffnet, wodurch eine Übernahme
von Daten durch die Speichereinrichtung 240 unterbrochen
ist. Nur in einem aktiven Zustand ist die Schalteinrichtung 244 geschlossen,
so dass eine Übernahme
von Daten bzw. des Sensorsignals 234 in die Speichereinrichtung 240 möglich ist.
Die Übernahme
der aufbereiteten Messdaten, also des Sensorsignals 234, in
die Speichereinrichtung 240 erfolgt, wenn die Datenaufbereitung 230 zusätzlich das Übernahmesignal 248 aktiviert.
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Die Überwachungseinrichtung 270 kann ausgelegt
sein, um den Prozess 210 und/oder das Sensorelement 220 und/oder
die Datenaufbereitung 230 zu überwachen. Es wird beispielsweise
bevorzugt, dass die Überwachungseinrichtung 270 mindestens
eine Versorgungsspannung der Datenaufbereitung 230 und/oder
des Sensorelements 220 überwacht.
Weiterhin ist die Überwachungseinrichtung 270 bevorzugt
so konfiguriert, dass sie die Übernahme
des Sensorsignals 234 in die Speichereinrichtung 240 (beispielsweise
durch Öffnen
der Schalteinrichtung 244) unterbindet, sobald die Überwachungseinrichtung 270 eine
Störung
auf einer Versorgungsspannung der Datenaufbereitung 230 und/oder
des Sensorelements 220 feststellt.
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Es
sei hier betont, dass die Speichereinrichtung 250 bevorzugt
in einem (passiven) Grundzustand einen in der Speichereinrichtung 240 gespeicherten
Signalwert (bzw. eine in der Speichereinrichtung 240 gespeicherte
Messgröße) hält. Erst
durch eine eindeutige Aktivierung eines Signals übernimmt die Speichereinrichtung
(Halteelement) 240 den neuen Signalwert bzw. ein neues
Datum (basierend auf dem Sensorsignal 234). Ferner kann
die Speichereinrichtung 240 eine Vorrichtung zur Vorladung
des in der Speichereinrichtung 240 gespeicherten Signalwerts
(bzw. Datums) umfassen. Diese Vorrichtung zur Vorladung des Signalwerts
kann beispielsweise bei einem erstmaligen Start, auch als „Power-on-Reset" bezeichnet, aktiviert
werden, und ausgelegt sein, um die Speichereinrichtung auf einen
vorgegebenen Wert zu setzen.
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Ferner
ist die Überwachungseinrichtung 270 (Betriebsüberwachung)
ausgelegt, um im Fehlerfall (d. h. falls das Sensorsignal 234 ungültig ist)
sofort eine Datenaktualisierungsleitung zu sperren. Die Datenaktualisierungsleitung
ist in dem Beispiel 200 beispielsweise diejenige Leitung,
die das Übernahmesignal 248 von
der Datenaufbereitung 230 zu der Speichereinrichtung 240 führt. Die
Sperrung der Datenaktualisierungsleitung erfolgt entsprechend durch Öffnen der
Schalteinrichtung 244. Folglich ist in dem passiven Zustand
eine Sperre aktiv, d. h. die Datenaktualisierungsleitung ist gesperrt
und das Übernahmesignal 248 wird
nicht an die Speichereinrichtung 240 weitergeleitet. Die
Schalteinrichtung 244 ist geöffnet. Nur bei einem fehlerfreien
Betrieb wird die Sperre inaktiv, d. h. nur bei einem fehlerfreien
Betrieb ermöglicht
die Überwachungseinrichtung 270 eine Weiterleitung
des Übernahmesignals 248 von
der Datenaufbereitung 230 zu der Speichereinrichtung 240.
In anderen Worten, nur wenn die Überwachungseinrichtung 270 einen
fehlerfreien Betrieb erkennt, ist die Schalteinrichtung 244 geschlossen. Eine
Freigabe der Datenaktualisierungsleitung kann bevorzugterweise nach
Beendigung des Fehlerfalls verzögert
erfolgen, damit ein Startverhalten des Sensorelements 220 bzw.
der Datenaufbereitung 230 nicht an die Schnittstelle 254 weitergegeben
wird. In anderen Worten, die Freigabe der Datenaktualisierungsleitung
erfolgt verzögert,
um ein Startverhalten sicher zu unterbinden. In anderen Worten,
das Übernahmesignal 248 wird
erst mit einer gewissen Verzögerung
nach der Beendigung eines Fehlerfalls wieder zu der Speichereinrichtung 240 durchgeschaltet, die
Schalteinrichtung 244 wird erst mit einer gewissen Verzögerung nach
der Beendigung eines Fehlerfalls wieder geschlossen.
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Ferner
kann eine Freigabe der Datenaktualisierungsleitung auch über eine
Größe der Datenaufbereitung 230 erfolgen.
In anderen Worten, die Datenaufbereitung 230 selbst kann
feststellen, ob das von ihr gelieferte Sensorsignal 234 (aufbereitete Messdaten)
gültig
ist. Wenn die Datenaufbereitung 230 erkennt, dass das Sensorsignal 234 gültig ist, kann
die Datenaufbereitung selbst veranlassen, dass die Schalteinrichtung 244 geschlossen
wird, wodurch die Speichereinrichtung 240 auf ein Übernahmesignal 248 hin
den in der Speichereinrichtung gespeicherten Signalwert basierend
auf dem Sensorsignal 234 aktualisiert.
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In
einem Fehlerfall hingegen wird allerdings die Sperre sofort wieder
aktiviert, wodurch eine Aktualisierung der Speichereinrichtung 240 (Halteglied) sicher
unterbunden wird.
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Das
Sensorsystem 200 kann in einem weiten Bereich variiert
werden. So ist es beispielsweise möglich, dass das Sensorsignal 234 (aufbereitete Messdaten)
ein analoges und zeitkontinuierliches Signal ist. In diesem Fall
kann die Speichereinrichtung 240 eine analoge Speichereinrichtung
sein. Die Datenaufbereitung 230 erzeugt in diesem Fall
allerdings möglicherweise
kein Übernahmesignal 248.
Ein Übernahmesignal
ist nämlich
beispielsweise entbehrlich, wenn das Sensorsignal 234 zeitkontinuierlich
ist. Dennoch wird auch in diesem Fall eine Datenaktualisierung in
der Speichereinrichtung 240 durch eine geeignete Einrichtung
(beispielsweise eine Schalteinrichtung) unterbunden, solange die Überwachungseinrichtung 270 nicht
festgestellt hat, dass das von der Datenaufbereitung 230 gelieferte
Sensorsignal 234 gültig
ist. In anderen Worten, anstelle der gezeigten zeitdiskreten Aktualisierung
von in der Speichereinrichtung 240 gespeicherten Signalwerten kann
eine zeitkontinuierliche Datenaktualisierung treten, die allerdings
von der Überwachungseinrichtung 240 unterbrochen
werden kann.
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Ferner
kann die Schnittstelle 250 entfallen. Es ist lediglich
bevorzugter Weise zu gewährleisten, dass
ein in der Speichereinrichtung 240 gespeicherter Signalwert
zuverlässig
zu einer Weiterverarbeitung weitergegeben werden kann.
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Die Überwachungseinrichtung 270 (Betriebsüberwachung)
kann ausgelegt sein, um lediglich die Datenaufbereitung 230,
lediglich das Sensorelement 220 oder lediglich den Prozess 210 zu überwachen.
Ferner kann die Überwachungseinrichtung 270 auch
eine beliebige Kombination der Datenaufbereitung 230, des
Sensorelements 220 und des Prozesses 210 überwachen.
Ferner können
andere Größen in die Überwachungseinrichtung 270 eingehen. So
ist es auch möglich,
dass die Überwachungseinrichtung 270 die
Funktion der Speichereinrichtung 240 selbst überwacht.
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Die Überwachungseinrichtung 270 kann
ferner ausgelegt sein, um die Speichereinrichtung 240 auf
einen vorgegebenen Vorladewert vorzuladen, wenn die Überwachungseinrichtung 270 einen
langanhaltenden Ausfall der Stromversorgung erkennt, dessen Dauer
länger
als eine vorgegebene Zeitdauer ist. Ferner kann die Überwachungseinrichtung 240 die
Speichereinrichtung 240 auch auf einen zweiten vorgegebenen
Vorladewert vorladen, wenn sie einen schwerwiegenden und nicht nur
vorübergehenden Fehler
erkennt.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer
Speichereinrichtung zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung.
Die in 3a gezeigte analoge Speichereinrichtung
ist in ihrer Gesamtheit mit 300 bezeichnet. Die analoge
Speichereinrichtung 300 kann auch als „Latch" bezeichnet werden. 3b zeigt
ein Schaltbild eines beispielhaften Ausführungsbeispiels eines analogen
Halteglieds 300. Das analoge Halteglied 300 weist
einen analogen Eingang 310 sowie einen analogen Ausgang 320 auf.
Ferner weist die analoge Speichereinrichtung 300 einen
Abtasteingang („Sample") auf, der mit 330 bezeichnet
ist. Im Übrigen
sei hier darauf hingewiesen, dass gleiche Bezugszeichen in den 3a und 3b gleiche
Einrichtungen bezeichnen.
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Die 3b beschreibt,
wie die analoge Speichereinrichtung 300 (auch als analoges
Halteglied bezeichnet) durch eine analoge „Sample-and-Hold"-Schaltung realisiert
werden kann. Eine derartige „Sample-and-Hold"-Schaltung umfasst
einen Schalter 340, über
den eine Kapazität 342 mit dem
analogen Eingang 310 verbunden werden kann. Der Schalter 340 dient
also dazu, die Kapazität 342 auf
eine Spannung aufzuladen, die an dem analogen Eingang 310 anliegt.
Die Kapazität 342 dient
ferner zur Ladungserhaltung bzw. zum Ladungsspeichern, während der
Schalter 340 geöffnet
ist. Ferner ist anzumerken, dass die Kapazität 342 mit dem analogen Ausgang 320 der „Sample-and-Hold"-Schaltung verbunden
ist, so dass die über
der Kapazität 342 anliegende
Spannung an dem analogen Ausgang 320 abgegriffen werden
kann.
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Die
analoge Speichereinrichtung 300, die beispielsweise, wie
in 3b gezeigt, als „Sample-and-Hold"-Schaltung ausgeführt sein
kann, ermöglicht
es hierbei, dass die Ladung unabhängig von einer Versorgungsspannung
und anderen äußeren Einflüssen in
der Kapazität 342 gehalten
wird. Somit erfüllt
die gezeigte analoge Speichereinrichtung die Anforderung der vorliegenden
Erfindung.
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4a zeigt
eine schematische Darstellung einer digitalen Speichereinrichtung
zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung. Die in 4a gezeigte
digitale Speichereinrichtung ist in ihrer Gesamtheit mit 400 bezeichnet. 4b zeigt
ein Schaltbild eines beispielhaften Ausführungsbeispiels einer digitalen
Speichereinrichtung 400 zum Einsatz in einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung.
Die Schaltungsanordnung der 4b stellt
eine Realisierung der in 4a schematisch
dargestellten digitalen Speichereinrichtung dar. Entsprechend bezeichnen
gleiche Bezugszeichen in den 4a und 4b gleiche
Einrichtungen.
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Die
digitale Speichereinrichtung 400 umfasst einen digitalen
Eingang 410, einen digitalen Ausgang 420 sowie
einen Ladeeingang 430. Die digitale Speichereinrichtung 400 kann
auch als digitales Halteglied bzw. „Latch" aufgefasst werden und umfasst in einer
bevorzugten Realisierung beispielsweise eine rückgekoppelte Inverterstruktur
mit einem Ladeeingang, die auch als „Latch" bezeichnet wird.
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Die
digitale Speichereinrichtung 400 umfasst einen ersten Inverter 440 mit
einem Freigabeeingang (enable) 442, einen zweiten Inverter 450 sowie
einen dritten Inverter 460 mit einem invertierten Freigabeeingang
(enable) 462. Ein Eingang des ersten Inverters 440 ist
mit dem digitalen Eingang 410 gekoppelt. Ein Ausgang des
ersten Inverters 440 ist mit dem Eingang des zweiten Inverters 450 sowie
mit einem Ausgang des dritten Inverters 460 verbunden.
Ein Ausgang des zweiten Inverters 450 ist mit einem Eingang
des dritten Inverters 460 verbunden und ferner mit dem
digitalen Ausgang 420 gekoppelt. Der Freigabeeingang 442 des
ersten Inverters und der invertierte Freigabeeingang 462 des
dritten Inverters 460 sind beide mit dem Ladeeingang 430 verbunden.
Somit ist ein Zustand auf einer Verbindungsleitung, die den Ausgang
des ersten Inverters 440, den Ausgang des dritten Inverters 460 und
den Eingang des zweiten Inverters 450 verbindet, durch
den Ladeeingang 430 gesteuert. Der digitale Ausgang 420 empfängt unabhängig von
einem an dem Ladeeingang anliegenden Pegel immer ein Signal (von
dem zweiten Inverter 450).
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Der
erste Inverter 440, der zweite Inverter 450 und
der dritte Inverter 460 bilden somit bei der beschriebenen
Beschaltung ein digitales Halteglied, also ein „Latch". Hierbei kann beispielsweise auch bei
fehlender Versorgungsspannung eine Ladung an Gates von Invertertransistoren
gehalten werden, wenn eine CMOS-Technologie eingesetzt wird, um die
Inverter 440, 450, 460 zu realisieren.
Daher ist, wenn die Versorgungsspannung der Inverter 440, 450, 460 nach
einem Ausfall der Versorgungsspannung wieder angelegt wird, ein vor
dem Ausfall der Versorgungsspannung in der digitalen Speichereinrichtung 400 gespeichertes
digitales Datum nach wie vor an dem digitalen Ausgang 420 der
digitalen Speichereinrichtung 400 verfügbar.
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Es
wird weiterhin darauf hingewiesen, dass sowohl bei der analogen
Speichereinrichtung 300 als auch bei der digitalen Speichereinrichtung 400 eine wichtige
Gemeinsamkeit darin besteht, dass in einem passiven Grundzustand
eine (gespeicherte) Messgröße gehalten
wird, und dass durch eine eindeutige Aktivierung eines Signals eine
neue Messgröße (Datum) übernommen
wird. Somit ist ein aktives Signal nötig, um eine Veränderung
der in der analogen Speichereinrichtung 300 oder der digitalen
Speichereinrichtung 400 gespeicherten Messgröße (Datum)
zu ermöglichen.
Weiterhin kann bei den Speichereinrichtungen 300, 400 eine
Vorrichtung zur Vorladung des Wertes vorgesehen sein, die beispielsweise
bei einem erstmaligen Start (nach einer langanhaltenden Unterbrechung
der Stromversorgung) eine Vorladung des Wertes der Speichereinrichtung 300, 400 ermöglicht.
Ein solcher erstmaliger Start nach einer langanhaltenden Unterbrechung
der Spannungsversorgung wird auch als „Power-on-Reset" bezeichnet.
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5 zeigt
eine beispielhafte graphische Darstellung der an einem Signalausgang
einer erfindungsgemäßen Halteschaltung
als Antwort auf eine Störung
der Spannungsversorgung anliegenden Ausgangsdaten. Die in 5 gezeigte
graphische Darstellung ist in ihrer Gesamtheit mit 500 bezeichnet.
Es sei hier im Übrigen
erwähnt,
dass die graphische Darstellung 500 für ein einfaches Sensorsystem mit
drei Anschlüssen,
wie es beispielsweise anhand der 11 beschrieben
wurde, aufgenommen wurde, wobei das einfache Sensorsystem freilich
um eine erfindungsgemäße Halteeinrichtung
ergänzt wurde.
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Eine
erste graphische Darstellung 510 zeigt einen zeitlichen
Verlauf einer Versorgungsspannung, die das betrachtete Sensorsystem
versorgt. Eine Abszisse 512 beschreibt hierbei die Zeit.
An einer Ordinate 514 ist die Versorgungsspannung des Sensorsystems
angetragen. Eine erste Kurve 516 zeigt den zeitlichen Verlauf
der Versorgungsspannung, die einen Einbruch 518 aufweist.
Der Einbruch der Versorgungsspannung stellt somit eine Störung dar.
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Eine
zweite zeitliche Darstellung 530 beschreibt die von dem
betrachteten Sensorsystem als Antwort auf den Einbruch 518 (Störung) der
Spannungsversorgung gelieferten Ausgangsdaten. Eine Abszisse 532 zeigt
die Zeit. Eine Ordinate 534 beschreibt die Ausgangsdaten
an einem Ausgang eines Halteglieds des betrachteten Sensorsystems
mit dem erfindungsgemäßen Halteglied.
Eine zweite Kurve 536 beschreibt den zeitlichen Verlauf
der Ausgangsdaten, wobei die Ausgangsdaten einen Einbruch 538 aufweisen.
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Die
zweite zeitliche Darstellung 530 zeigt also ein mögliches
Verhalten eines Sensorsystems mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung
und mit einer zur Versorgung ratiometrischen Ausgangsspannung infolge
eines Versorgungsspannungseinbruchs 518. Wie aus der zweiten
zeitlichen Darstellung 530 ersichtlich, folgen die an dem
Ausgang des betrachteten Sensorsystems anliegenden Ausgangsdaten
zunächst
dem Einbruch 518 der Versorgungsspannung, was zu erwarten
ist. Aufgrund des Einbruchs 518 der Versorgungsspannung
müssen
interne Funktionsblöcke
des Sensorsystems als Sicherheitsmerkmal (Sicherheitsfeature) neu
initialisiert werden, da der Einbruch 518 so stark ist,
dass der Einbruch 518 zu funktionalen Inkonsistenzen führen könnte. Speziell
wenn das betrachtete Sensorsystem nur mit wenigen Steuerleitungen
ausgestattet werden kann, kann es problematisch sein, den Zustand der
Neuinitialisierung nach außen
weiterzugeben.
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Wie
in der zweiten zeitlichen Darstellung 530 gezeigt, weist
das Sensorsystem mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung allerdings
ein gewünschtes
Verhalten auf, bei dem ein mit dem Ausgang des Sensorsystems verbundenes
nachfolgendes System keinerlei weitere Beeinträchtigung aufgrund des Einbruchs 518 der
Versorgungsspannung (allgemein: der Störung) erfährt. Da ein zuverlässiges Weitermessen
während
einer Neu-Initialisierung bzw. eines Neustarts des betrachteten
Sensorsystems nicht in Betracht gezogen werden kann, wird erfindungsgemäß ein Wert
an dem Ausgang des Sensorsystems während des Neustarts gehalten.
Diese Aufgabe erfüllt
die erfindungsgemäße Halteeinrichtung.
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Es
sei hier darauf hingewiesen, dass sich das Verhalten eines Sensorsystems
mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung
wesentlich von dem anhand der 12 gezeigten
Verhalten herkömmlicher
Sensorsysteme ohne Halteeinrichtung unterscheidet. Ein Sensorsystem
mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung
weist nämlich
nicht ein unerwünschtes
Aufstarten 1240 oder eine unerwünschte gedämpfte Oszillation 1260 des
an dem Ausgang des Sensorsystems anliegenden Ausgangssignals (Ausgangsdaten)
auf. Vielmehr weist ein Sensor mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung
lediglich einen kurzen Einbruch 538 des Signals an dem
Ausgang des Sensorsystems (Ausgangsdaten) auf, der in dem ratiometrischen
Prinzip des betrachteten Sensorsystems begründet ist.
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6 zeigt
ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Sensorsystems mit einer
erfindungsgemäßen Halteeinrichtung
gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das in 6 gezeigte
Sensorsystem ist in seiner Gesamtheit mit 600 bezeichnet.
Das Sensorsystem 600 umfasst einen Sensor 610,
eine erfindungsgemäße Halteeinrichtung 612 sowie
eine Schnittstelleneinrichtung 614. Der Sensor 610 umfasst
ein Hall-Element 620, das ein Ausgangssignal an einen Analog-Digital-Wandler 622 liefert.
Ein digitales Ausgangssignal des Analog-Digital-Wandlers 622 wird
einem digitalen Filter 624 zugeführt. Bei dem digitalen Filter
kann es sich beispielsweise um ein Tiefpassfilter handeln. Das digitale
Filter 624 kann beispielsweise etwa 50 μs pro Abtastwert (Sample) aufwenden
bzw. eine Signalverzögerung von
etwa 50 μs
aufweisen. Mit anderen Worten, das digitale Filter 624 kann
etwa alle 50 μs einen
Abtastwert einlesen bzw. verarbeiten. Ein Ausgangssignal des digitalen
Filters 624 wird einem digitalen Signalprozessor 626 zugeführt. Der
digitale Signalprozessor 626 empfängt weiterhin über einen Temperaturpfad
eine Information über
die Temperatur, auf der sich der Sensor befindet. Der digitale Signalprozessor 626 gibt
schließlich
ein Sensorsignal 628 aus. Das Sensorsignal 628 beschreibt
die von dem Sensor 610 ausgewertete Messgröße bzw.
die ermittelten Messdaten und wird einem Datentor (data gate) 640 der
Halteeinrichtung 612 zugeführt. Das Datentor 640 kann
auch als Speichereinrichtung betrachtet werden.
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Die
Halteeinrichtung 612 umfasst ferner eine erste Rücksetzeinrichtung 642,
die auch als „genauer Reset" bezeichnet wird.
Die erste Rücksetzeinrichtung 642 liefert
ein „analoges" Resetsignal bzw.
Analog-Resetsignal 644 an den Analog-Digital-Wandler 622.
Die Halteeinrichtung 612 umfasst ferner eine zweite Rücksetzeinrichtung 646,
die auch als „schneller
Reset" bezeichnet
wird. Die zweite Rücksetzeinrichtung 646 liefert
ein „digitales" Resetsignal bzw.
Digital-Reset-Signal 648 an das digitale Filter 624.
Die zweite Rücksetzeinrichtung 646 liefert
ferner ein DSP-Resetsignal 650 an den digitalen Signalprozessor 626.
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Die
Halteeinrichtung 612 umfasst ferner eine OR-Verknüpfung (OR-Gatter) 654.
Die OR-Verknüpfung 654 empfängt das „analoge" Resetsignal 644, das „digitale" Resetsignal 648 und
das DSP-Resetsignal 650. Ferner empfängt die OR-Verknüpfung 654 optional
ein Fehlersignal 658 von dem digitalen Signalprozessor 626.
Ein Ausgangssignal 662 der OR-Verknüpfung 654 wird dem
Datentor 640 zugeführt.
Ferner wird das Ausgangssignal 662 der OR-Verknüpfung einer
Verzögerungsschaltung 664 zugeführt. Die
Verzögerungsschaltung 664 erzeugt ein
verzögertes
Signal 666, das ebenso wie das Ausgangssignal 662 der
OR-Verknüpfung
dem Datentor 640 zugeführt
wird. Das Ausgangssignal 662 der OR-Verknüpfung und
das verzöger te
Signal 666 können
beide wirken, um die Auffrischung (uptdate) des Datentors 640 abzuschalten.
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Die
Halteeinrichtung 612 umfasst ferner eine dritte Rücksetzeinrichtung 670,
die auch als „langsamer
Reset" bezeichnet
wird. Die dritte Rücksetzeinrichtung 670 wirkt
direkt auf das Datentor 640. Die dritte Rücksetzeinrichtung 670 ist
ausgelegt, um das Datentor so einzustellen, dass eine Ausgangsspannung
Vout des Sensorsystems 0 Volt beträgt, wenn der Sensor wirklich
eingeschaltet wird (real-power-on),
also wenn die Versorgungsspannung des Sensorsystems für einen
längeren
Zeitraum unterbrochen war. Es ist allerdings auch möglich, die
Ausgangsspannung Vout auf die Versorgungsspannung Vdd (die Versorgungsspannung
des Sensorsystems) zu setzen, wenn ein wirkliches Einschalten (real-power-on)
vorliegt.
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Das
Sensorsystem 600 umfasst, wie schon erwähnt, eine Schnittstelleneinrichtung 614.
Die Schnittstelleneinrichtung 614 empfängt von dem Datentor ein gehaltenes
Sensorsignal 674. Das gehaltene Sensorsignal 674 liegt
als ein digitales Signal vor und wird einem Digital-Analog-Wandler 676,
der Teil der Schnittstelleneinrichtung 614 ist, zugeführt. Ein Ausgangssignal
des Digital-Analog-Wandlers 676 wird schließlich einem
Ausgangsverstärker 678 zugeführt. Der
Ausgangsverstärker 678 empfängt ferner
ein Signal von einer On-Board-Diagnoseeinrichtung 680.
Der Ausgangsverstärker
(bzw. Ausgangspuffer) erzeugt schließlich ein Ausgangssignal 682 des
Sensorsystems.
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Basierend
auf der strukturellen Beschreibung des Sensorsystems 600 wird
im Folgenden die Funktionsweise des Sensorsystems 600 beschrieben.
Der Sensor 600 liefert hierbei in einem normalen Betrieb
ein Sensorsignal 628, das dem Datentor 640 zugeführt wird.
Erkennt die erste Rücksetzeinrichtung 642 („genauer
Reset") eine geringfügige Schwankung
einer Versorgungsspannung des Sensors 610, so löst die erste
Rücksetzeinrichtung 642 daraufhin
einen Reset aus. In ähn licher
Weise kann auch durch die zweite Rücksetzenrichtung 646 ein Reset
ausgelöst
werden. Es sollte allerdings angemerkt werden, dass die erste Rücksetzeinrichtung 642 eine
Abweichung der Versorgungsspannung des Sensors 610 nur
dann erkennt, wenn diese Abweichung über einen vergleichsweise langen
Zeitraum vorliegt. Die zweite Rücksetzeinrichtung 646 („schneller
Reset") hingegen
erkennt Einbrüche
bzw. Überspannungsspitzen
der Versorgungsspannung des Sensors 610 auch dann, wenn
diese nur für
vergleichsweise kurze Zeit anliegen, wobei eine Abweichung der Versorgungsspannung
von einem Sollwert allerdings größer sein
muss als dies zur Erkennung durch die erste Rücksetzeinrichtung 642 nötig ist.
Mit anderen Worten, die erste Rücksetzeinrichtung 642 überwacht
die Einhaltung des zulässigen
Betriebsspannungsbereichs der Betriebsspannung des Sensors 610 vergleichsweise
genau (genauer als die zweite Rücksetzeinrichtung 646),
spricht aber vergleichsweise langsam (langsamer als die zweite Rücksetzeinrichtung 646)
an, wenn die Betriebsspannung des Sensors 610 einen zulässigen Bereich verlässt.
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In
anderen Worten, die erste Rücksetzeinrichtung 642 kann
nur vergleichsweise lange (längere
als die zweite Rücksetzeinrichtung 646)
Einbrüche der
Versorgungsspannung oder Überspannungsspitzen
erkennen. Umgekehrt erkennt die zweite Rücksetzeinrichtung 646 nur
vergleichsweise starke Abweichungen der Versorgungsspannung des
Sensors 610 von einem zulässigen Bereich, d. h. die zweite Rücksetzeinrichtung 646 wird
erst bei stärkeren
Abweichungen aktiv als die erste Rücksetzeinrichtung 642.
Allerdings spricht die zweite Rücksetzeinrichtung 646 schneller
auf Spannungseinbrüche
und Überspannungsspitzen
der Versorgungsspannung des Sensors 610 an und kann somit
kürzere
Störungen
erkennen als dies der ersten Rücksetzeinrichtung 642 möglich ist.
-
Als
Beispiel sei hier angeführt,
dass beispielsweise die erste Rücksetzeinrichtung 642 ein langsames
Absinken der Versorgungsspannung erkennt, welches nicht von der
zweiten Rücksetzeinrichtung 646 erkannt
werden kann. Im Gegensatz dazu erkennt die zweite Rücksetzeinrichtung 646 beispielsweise
einen sehr kurzen aber starken Impuls auf der Versorgungsspannung
des Sensors 610, der von der ersten Rücksetzeinrichtung 642 nicht
detektiert werden könnte.
Im Übrigen
sei darauf hingewiesen, dass die erste Rücksetzeinrichtung 642 und die
zweite Rücksetzeinrichtung 646 eine
oder mehrere Betriebsspannungen des Sensors 610 überwachen
können.
Weiterhin sei hier als Beispiel angegeben, dass die zweite Rücksetzeinrichtung
nur Spannungsschwankungen erkennt, die mindestens 20 % der nominellen
Versorgungsspannung des Sensors 610 betragen.
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Die
erste Rücksetzeinrichtung 642 und
die zweite Rücksetzeinrichtung 646 dienen
also als Überwachungsschaltungen
für eine
Versorgungsspannung des Sensors 610 bzw. mehrere Versorgungsspannungen
des Sensors 610. Im Übrigen
ist anzumerken, dass die erste Rücksetzeinrichtung 642 und
die zweite Rücksetzeinrichtung 646 als
Reset-Schaltungen des Systems selbst betrachtet werden können, da
sie für
das Rücksetzen
des Analog-Digital-Wandlers 622, des Digitalfilters 624 und des
digitalen Signalprozessors 626 verantwortlich sind. Tritt
eine Störung
auf einer Versorgungsspannung des Sensors 610 auf, die
einen zuverlässigen Betrieb
des Sensors 610 nicht mehr erlaubt, so wird mindestens
eine der Rücksetzeinrichtungen 642, 646 aktiv.
Die Aktivierung der ersten Rücksetzeinrichtung 642 oder
der zweiten Rücksetzeinrichtung 646 resultiert
in einem aktiven Ausgangssignal 662 der OR-Verknüpfung. Das
Ausgangssignal 662 der OR-Verknüpfung wirkt auf das Datentor 640 und
bewirkt, dass das Datentor 640 geschlossen wird, dass das
Datentor 640 also nicht mehr die Aktualisierung eines in
dem Datentor 640 enthaltenen Speichers mit dem Sensorsignal
erlaubt. Wird also das Ausgangssignal 662 der OR-Verknüpfung aktiv,
so behält
das Datentor 640 einen momentanen Speicherinhalt bei. Fehlerhafte
Daten können
also nicht mehr von dem digitalen Signalprozessor 626 übernommen
werden.
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Ferner
bewirkt die Verzögerungsschaltung 664,
dass das Datentor 640 auch noch für eine Dauer einer von der
Verzögerungsschaltung 664 bewirkten Verzögerung (beispielsweise
etwa 0,7 ms) geschlossen bleibt, nachdem sowohl die erste Rücksetzeinrichtung 642 als
auch die zweite Rücksetzeinrichtung 646 (und
damit das „analoge" Rücksetzsignal 644 und
das „digitale" Rücksetzsignal 648)
inaktiv geworden sind. In anderen Worten, die OR-Verknüpfung 654 und
die durch die Verzögerungsschaltung 664 bewirkte
Verzögerung
haben zur Folge, dass das Datentor 640 im Fehlerfall für eine vorgegebene
Mindestzeit (die beispielsweise gleich der Verzögerungszeit der Verzögerungsschaltung 664 ist)
geschlossen wird. Es sei hierbei noch angemerkt, dass das Datentor 640 geschlossen
ist, wenn mindestens eines des Ausgangssignals 662 der
OR-Verknüpfung
oder des verzögerten
Signals 666 aktiv ist. Weiterhin sei angemerkt, dass das
verzögerte
Signal 666 bevorzugterweise durch das Ausgangssignal 662 der
OR-Verknüpfung
aktiviert wird und über
das Ende des Ausgangssignals 662 der OR-Verknüpfung hinaus
für eine
vorgegebene Zeitdauer (bzw. Abschalt-Verzögerungszeit) aktiv bleibt.
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Es
sei weiterhin angemerkt, dass eine Aktivierung des Datentors 640 (also
ein Schließen
des Datentors, so dass das Datentor einen Signalwert beibehält und keinen
neuen Signalwert von dem Sensorsignal 628 übernimmt)
in einem Fehlerfall schneller erfolgen muss als die Datenverarbeitungsrate
der Signalverarbeitungseinheit (bestehend beispielsweise aus dem
digitalen Signalprozessor 626, dem digitalen Filter 624 und
dem Analog-Digital-Wandler 622). Als Fehlerfall werden
hierbei Spannungseinbrüche
auf der Versorgung der Signalverarbeitungseinheit bzw. des Sensors 610 angenommen,
die eine Neuinitialisierung des Digitalteils erforderlich machen.
Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Datentor 640 kein
Datenwort von dem Sensorsignal 628 übernimmt, das durch einen Spannungseinbruch bzw.
eine Spannungsspitze der Versorgungsspannung des Sensors 610 ungültig gemacht
worden ist.
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Die
erfindungsgemäße Schaltungsanordnung,
die ein Datentor 640 umfasst, kann gewährleisten, dass in dem Datentor
ein letzter gültiger
Signalwert (Datum) gehalten wird, während die digitalen Schaltungen
des Sensors 610 („Digitalteil") initialisiert werden.
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Es
sei weiterhin darauf hingewiesen, dass das Datentor 640 (auch
als „Datengate" bezeichnet) als
ein Halteglied aufgefasst werden kann, und dass das Datentor 640 beispielsweise
einfache rücksetzbare
und ladbare Digitalregister umfasst.
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Im
Folgenden werden einige weitere Details des Sensorsystems 600 näher beschrieben.
Die dritte Rücksetzschaltung 670 („langsamer
Reset") wirkt auf
das Datentor 640 und ist ausgelegt, um länger anhaltende
Unterbrechungen einer Versorgungsspannung des Sensorsystems 600 bzw.
des Sensors 610 zu erkennen. Beispielsweise kann die dritte Rücksetzeinrichtung 670 eine
Zeitkonstante von etwa 0,5 ms aufweisen und somit Unterbrechungen der
Versorgungsspannung, die länger
als 0,5 ms dauern, erkennen. Bei einer solchen Auslegung kann die
dritte Rücksetzeinrichtung 670 erkennen,
wenn das gesamte Sensorsystem 600 ausgeschaltet war und
nach einer Betriebspause von der Größenordnung von mindestens 0,5
ms bis 1 ms wieder zum ersten Mal eingeschaltet wird. Die dritte
Rücksetzeinrichtung 670 detektiert
somit kurze Einbrüche
der Versorgungsspannung (kürzer
als etwa 0,5 ms) nicht. Kurze Schwankungen der Versorgungsspannung werden
beispielsweise von der zweiten Rücksetzeinrichtung 646 erkannt.
Es sei hierbei auch noch angemerkt, dass die Zeitkonstante der dritten
Rücksetzeinrichtung 670 bevorzugterweise
kürzer
ist als die Zeitkonstante der Verzögerungsschaltung 664.
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Die
dritte Rücksetzschaltung 670 kann
beispielsweise durch ein R-C-Glied hoher Zeitkonstante in Verbindung
mit einem Schmitt-Trigger realisiert werden. Die dritte Rücksetzschaltung 670 initialisiert somit
das Datentor 640 bei ei nem ersten Einschalten („power-on-reset" bzw „real-power-on"). Dabei ist das Datentor 640 bevorzugterweise
so ausgelegt, dass das Datentor durch ein Signal von der dritten
Rücksetzeinrichtung 670 so
eingestellt wird, dass das Ausgangssignal 682 (Vout) bei
einem wirklichen Einschaltvorgang (real power on) auf 0 Volt geschaltet wird,
was einem nachfolgenden System einen Fehlerzustand, also einen Zustand,
in dem das Ausgangssignal keine zuverlässigen Messdaten liefert, anzeigt
(bug). Das Datentor 640 kann allerdings auch so ausgelegt
sein, dass das Ausgangssignal 682 (Vout) auf die Versorgungsspannung
Vdd des Sensors oder der Schnittstelleneinrichtung 614 gesetzt wird,
wenn die dritte Rücksetzeinrichtung 670 ein erstmaliges
Einschalten der Versorgungsspannung nach einem langanhaltenden ausgeschalteten
Zustand anzeigt.
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Das
Sensorsystem 600 kann weiterhin eine optionale On-Board-Diagnoseeinrichtung 680 aufweisen,
die auf den Ausgangstreiber 678 wirkt. Die On-Board-Diagnoseeinrichtung
kann beispielsweise erkennen, ob eine der Versorgungsleitungen bzw.
Signalleitungen gebrochen ist. Ferner kann die On-Board-Diagnoseeinrichtung
den ordnungsgemäßen Betrieb
aller in dem Sensorsystem enthaltenen Einrichtungen überprüfen. Stellt
die On-Board-Diagnoseeinrichtung 680 einen Fehler fest,
so kann sie das Ausgangssignal 682 auf einen vorgegebenen Wert
(z. B. 0 Volt oder die Versorgungsspannung Vdd) setzen, so dass
eine an das Sensorsystem 600 angeschlossene Auswerteschaltung
den Fehlerzustand erkennen kann.
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Ferner
ist es möglich,
dass der digitale Signalprozessor 626 ausgelegt ist, um
in einem Fehlerfall das Fehlersignal 658 zu aktivieren,
wobei das Fehlersignal 658 der OR-Verknüpfung 654 zugeführt wird.
Weist also der digitale Signalprozessor einen Fehler auf, so wird
das Ausgangssignal 662 der OR-Verknüpfung aktiv, wodurch eine Auffrischung (Update)
des Datentors 640 abgeschaltet wird. Im Übrigen sorgt
die Verzögerungsschaltung 664 dafür, dass
eine Aktua lisierung des Datentors 640 auch noch für eine vorgegebene
Zeit (z. B. 0,7 ms) nach der Beendigung des Fehlerfalls beibehalten
wird, so dass der digitale Signalprozessor 662 bereits
einen eingeschwungenen Zustand angenommen hat (bzw. neu initialisiert
ist), wenn eine Aktualisierung des Datentors 640 wieder
freigegeben ist.
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Schließlich sei
darauf hingewiesen, dass das digitale Filter 624 eine gewisse
Verzögerung
(z. B. 50 μs)
aufweist. Nach dem Auftreten einer Fehlerbedingung, also beispielsweise
nach Aktivierung des analogen Resetsignals 644, des digitalen
Resetsignals 648, des DSP-Resetsignals 650 oder
des Fehlersignals 658, muss das Datentor 640 innerhalb
eines Zeitraums, der kleiner als die Verzögerung des digitalen Filters 624 ist,
in einen Zustand versetzt werden, in dem eine Aktualisierung nicht
mehr erfolgt. Weist auch der digitale Signalprozessor 626 eine
bestimmte Verzögerungszeit
auf, so muss das Datentor 640 wiederum in den Zustand,
in dem eine Aktualisierung nicht erfolgt, gebracht werden bevor
die Verzögerungszeit
des digitalen Signalprozessors 626 verstrichen ist.
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Das
gezeigte Sensorsystem 600 weist ferner ein Rückführungssignal 690 auf.
Das Rückführungssignal 690 wird
von dem Datentor 640 zur Verfügung gestellt. Tritt nun ein
Fehlerfall auf, so dass also das digitale Filter 624 und
der digitale Signalprozessor 626 zurückgesetzt bzw. neu initialisiert
werden müssen,
so kann das Rückführungssignal 690,
das den in dem Datentor 640 gespeicherten Signalwert darstellt, verwendet
werden, um die Neuinitialisierung des digitalen Filters 624 bzw.
des digitalen Signalprozessors 626 zu beschleunigen. Das
Datentor 640 enthält nämlich den
letzten gültigen
Wert des Sensorsignals 628. Ist der Digitalteil (bestehend
aus dem digitalen Filter 624 und dem digitalen Signalprozessor 626) nur
für eine
kurze Zeit gestört,
nähert
der in dem Datentor 640 gespeicherte Signalwert den aktuellen Messwert
nach einem Rücksetzen
gut an. Das Rückführungssignal 690 bzw.
der in dem Datentor 640 ge speicherte Signalwert können also
in eines oder mehrere Register des digitalen Filters 624 oder
des digitalen Signalprozessors 626 als Anfangswerte für eine Neuinitialisierung
eingetragen werden. Auch können
von dem Rückführungssignal
durch eine weitere Verarbeitung geeignete Anfangswerte für das digitale
Filter 624 oder den Signalprozessor 626 abgeleitet
werden. Somit startet das digitale Filter 624 bzw. der
digitale Signalprozessor 626 nach einem Rücksetzen
nicht mit willkürlichen
Werten, sondern mit dem in dem Datentor 640 gespeicherten
Signalwert bzw. davon in systematischer Weise abgeleiteten Signalwerten.
Dadurch wird ein Aufstarten des digitalen Filters 624 bzw.
des digitalen Signalprozessors 626 wesentlich beschleunigt,
da der Anfangswert wesentlich näher
an dem tatsächlichen
Wert liegt, als dies bei einem willkürlichen Rücksetzen der Register in dem
digitalen Filter 624 bzw. dem digitalen Signalprozessor 626 der
Fall wäre.
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In
anderen Worten, das Datentor 640 bildet ein sogenanntes „Recovery-Latch" für das digitale Filter 624 bzw.
den digitalen Signalprozessor 626. Daten aus dem Recovery-Latch,
das den letzten gültigen
Signalwert vor einer Störung
der Versorgungsspannung bzw. vor einem Rücksetzen des digitalen Filters 624 bzw.
des digitalen Signalprozessors 626 enthält, können für eine Initialisierung des
digitalen Filters 624 bzw. des digitalen Signalprozessors 626 genutzt
werden. Das Recovery-Latch kann im übrigen auch Analogwerte speichern
und diese gegebenenfalls einem analogen Filter als Startwerte zuführen. Unter
Verwendung der in dem Recovery-Latch gespeicherten
Signalwerte kann ein digitales Filter 624, ein Signalprozessor 626 oder
auch ein analoges Filter schneller einschwingen. Das Datentor 640,
das den letzten gültigen
Signalwert des Sensorsignals 628 speichert, eignet sich
sehr gut als Recovery-Latch. Ein Recovery-Latch kann allerdings
auch intern in dem digitalen Signalprozessor 626 oder dem digitalen
Filter 624 enthalten sein, interne Daten des digitalen
Filters 624 bzw. des digitalen Signalprozessors 626 speichern
und diese dem digitalen Filter 624 bzw. dem digitalen
Signalprozessor 626 bei einer gegebenenfalls nötigen Neuinitialisierung
zur Verfügung
stellen.
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In
anderen Worten, der digitale Signalprozessor 626 kann ein
Recovery-Latch enthalten, welches einen Speicher umfasst, der für eine bestimmte Zeit
die in ihm gespeicherten Daten unabhängig von einer Versorgungsspannung
des digitalen Signalprozessors speichert. Das Recovery-Latch in
dem digitalen Signalprozessor wird kontinuierlich aktualisiert, solange
sichergestellt ist, dass die in dem digitalen Signalprozessor vorhandenen
Daten gültig
sind. Tritt eine Störung
des digitalen Signalprozessors auf, so wird die Aktualisierung des
Recovery-Latches sofort unterbunden, und das Recovery-Latch enthält einen Signalwert,
der gleich dem letzten zuverlässigen Wert
in einem vorgegebenen Register des digitalen Signalprozessors ist.
Bei einer Neuinitialisierung des digitalen Signalprozessors wird
dann der in dem Recovery-Latch gespeicherte Signalwert dem vorgegebenen
Register des digitalen Signalprozessors wiederum als Anfangswert
zugeführt,
wobei ein Rücksetzsignal
das Übertragen
des Signalwerts aus dem Recovery-Latch in das vorgegebene Register
des digitalen Signalprozessors veranlassen kann. Eine Ansteuerung
des Recovery-Latches kann in ähnlicher Weise
erfolgen wie eine Ansteuerung des Datentors 640.
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7 zeigt
ein Blockschaltbild eines Messaufbaus zum Testen eines Sensorsystems
mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung.
Die in 7 gezeigte Messschaltung ist in ihrer Gesamtheit
mit 700 bezeichnet. Der Messaufbau 700 umfasst
einen Magnetfeldsensor 710. Dieser wird von einem Magnetfeld 712 der
magnetischen Flussdichte B durchsetzt. Der Magnetfeldsensor 710 weist
einen Versorgungsspannungsanschluss 714 auf, an den eine
Versorgungsspannung Vdd angelegt ist. Ferner weist der Magnetfeldsensor 710 einen
Bezugspotentialanschluss 716 sowie einen Ausgangsanschluss 718 auf.
An dem Versorgungsspannungsanschluss 714 liegt die Versorgungsspannung
Vdd an, die durch eine Gleichspannungsquelle 720 geliefert
wird. Die Gleichspannungsquelle 720 ist in Serie mit einer Störquelle 722 zwischen
den Versorgungsspannungsanschluss 714 und den Bezugspotentialanschluss 716 des
Magnetfeldsensors 710 geschaltet. An dem Ausgangsanschluss 718 des
Magnetfeldsensors 710 steht eine Ausgangsspannung Vout zur
Verfügung.
Der Ausgangsanschluss 718 des Magnetfeldsensors 710 ist
ferner mit einem Tiefpassfilter 726 bestehend aus einem
Serienwiderstand R und einer Querkapazität C gekoppelt. An einem Ausgang 730 des
Tiefpassfilters 726 steht eine tiefpassgefilterte Ausgangsspannung
Vfilt zur Verfügung.
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Der
Messaufbau 700 besteht somit insgesamt aus einem Sensorsystem,
das mit einer entsprechenden Schaltungsanordnung aufgebaut und über die
Störquelle 722 mit
einer Störung
beaufschlagt wurde.
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Es
wird ferner darauf hingewiesen, dass es sich bei dem betrachteten
Magnetfeldsensor 710 um einen linearen Hall-Sensor mit ratiometrischem
Ausgang handelt. Das bedeutet, dass das Ausgangssignal Vout an dem
Ausgangsanschluss 718 des Magnetfeldsensors 710 einem
der magnetischen Flussdichte B des Magnetfelds 712 entsprechendem
Verhältnis
(bzw. Bruchteil) der Versorgungsspannung Vdd des Magnetfeldsensors 710 entspricht.
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Es
wurde untersucht, wie sich das Ausgangssignal Vout an dem Ausgangsanschluss 718 des
Magnetfeldsensors 710 bei konstanter Messgröße B (Magnetfeldstärke) auf
einen Störimpuls,
der der Versorgungsspannung Vdd überlagert
ist, reagiert.
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8a zeigt
eine graphische Darstellung von Messergebnissen an einem Sensorsystem
mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung.
Die graphische Darstellung der 8a ist
in ihrer Gesamtheit mit 800 bezeichnet. Die in der 8a gezeigten Messungen
wurden im übrigen
unter Verwendung des in 7 gezeigten Messaufbaus 700 aufgenommen.
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Die
graphische Darstellung 800 zeigt ein Mehrkanal-Oszillogramm. In
einer horizontalen Richtung 810 ist eine Zeit angetragen,
während
in einer vertikalen Richtung 812 Spannungspegel angetragen
sind. Eine erste Kurve 820 beschreibt den zeitlichen Verlauf
der Spannung an dem Versorgungsspannungsanschluss 714 des
Magnetfeldsensors 710, wobei der Versorgungsleitung für die Versorgungsspannung
Vdd eine Störung 822 überlagert
ist. Eine zweite Kurve 824 beschreibt das Ausgangssignal
Vout an dem Ausgangsanschluss 718 des Magnetfeldsensors 710.
Eine dritte Kurve 828 beschreibt ferner das tiefpassgefilterte
Ausgangssignal Vfilt nach dem Tiefpassfilter 726, das auch
als Applikationsschaltung aufgefasst werden kann.
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Die 8b zeigt
eine weitere graphische Darstellung von Messergebnissen an einem
Sensorsystem mit einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung. Die graphische
Darstellung der 8b ist in ihrer Gesamtheit mit 850 bezeichnet
und unterscheidet sich von der graphischen Darstellung 800 der 8a lediglich
durch einen geänderten
Zeitmaßstab.
Daher bezeichnen gleiche Bezugszeichen in den 8a und 8b gleiche
Achsen bzw. Kurven.
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Aus
den graphischen Darstellungen 800 und 850 ist
ersichtlich, dass der Versorgungsspannung Vdd an dem Versorgungsspannungsanschluss 714 ein
hochfrequenter Störimpuls
mit einer Amplitude von etwa 4,5 Volt eingeprägt wird. Das Ausgangssignal
Vout an dem Ausgangsanschluss 718 des Magnetfeldsensors 710 versucht
aufgrund des ratiometrischen Prinzips des Magnetfeldsensors 710 der
Störung
auf der Versorgungsspannung Vdd zu folgen. Dieses Verhalten ist
systematisch gegeben (ratiometrisches Prinzip). Da die Störung allerdings
höherfrequent
ist, als für
die Anwendung (Applikation) des Magnetfeldsensors erforderlich,
folgt das Ausgangssignal Vout an dem Ausgangsanschluss 718 des
Magnetfeldsensors 710 nicht einmal annähernd exakt der Störung auf
der Versorgungsspannung Vdd. Weiterhin ist festzustellen, dass das
Ausgangssignal Vout an dem Ausgangsanschluss 718 des Magnetfeldsensors 710 sofort
bzw. innerhalb von weniger als 50 μs nach der Beendigung der Störung 822 auf
der Versorgungsspannung Vdd wieder zu einem Ausgangswert zurückkehrt,
den das Ausgangssignal Vout vor dem Beginn der Störung angenommen
hatte (vgl. zweite Kurve 824).
-
Das
tiefpassgefilterte Ausgangssignal Vfilt weist eine Störung auf,
deren Amplitude deutlich kleiner als die Amplitude der Störung auf
dem Ausgangssignal Vout ist. Allerdings benötigt das tiefpassgefilterte
Ausgangssignal Vfilt deutlicher länger, um zu dem Ausgangswert,
der vor Beginn der Störung
vorgelegen war, zurückzukehren
als das Ausgangssignal Vout an dem Ausgang 718 des Magnetfeldsensors 710.
-
Die
graphischen Darstellungen 800, 850 der 8a und 8b zeigen
das entscheidende Merkmal des Magnetfeldsensors 710 mit
einer erfindungsgemäßen Halteeinrichtung:
Die Ausgangsspannung Vout kehrt im Anschluss an eine Störung der
Versorgungsspannung Vdd nach einem Reset sofort (bzw. innerhalb
kürzester
Zeit) wieder auf den alten Wert, den das Ausgangssignal Vout vor
Beginn der Störung der
Versorgungsspannung Vdd hatte, zurück.
-
Es
ist zu erkennen, dass der Ausgangsanschluss 718 auch nach
einer Störung
der Versorgungsspannung Vdd auf dem zuvor gemessenen Wert gehalten
wird. Dies wird durch die vorher beschriebene erfindungsgemäße Auslegung
erreicht. Eine kurzzeitige Abweichung des Ausgangssignals Vout von
dem vor Beginn einer Störung
anliegenden Wert ist nur durch den Digital-Analog-Wandler 676 und
den Ausgangstreiber 678 bedingt.
-
Das
erfindungsgemäße Sensorsystem
kann also eine auftretende Störung
auf der Versorgungsspannung Vdd vor einem weiterverarbeitenden System
verstecken. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das Auftreten der
Störung
und das Einschwingen des Sensors im Vergleich zu einer Messgrößenänderung des
Prozesses sehr kurz ist. Mit anderen Worten: wenn sich die Messgröße des Prozesses
während
einer kurzzeitigen Störung
und während
des Einschwingens des Sensors nur wenig ändert, ist es vorteilhaft,
die Störung
vor dem weiterverarbeitenden System zu verstecken.
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9 zeigt
ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Das Flussdiagramm ist in seiner Gesamtheit
mit 900 bezeichnet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist ausgelegt,
um ein Sensorsignal unter Verwendung einer Speichereinrichtung weiterzuleiten.
Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Speichereinrichtung ausgelegt
ist, um einen Signalwert für
einen Zeitraum, der länger
als ein vorgegebener erster Zeitraum ist, unabhängig von einer Versorgungsspannung
der Speichereinrichtung zu speichern.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
umfasst das Empfangen eines Sensorsignals von einem Sensor in einem
ersten Schritt 910. In einem zweiten Schritt 920 wird
sodann überprüft, ob das
Sensorsignal gültig
ist. In einem dritten Schritt 930 wird der in der Speichereinrichtung
gespeicherte Signalwert basierend auf dem Sensorsignal aktualisiert,
wenn sichergestellt ist, dass das empfangene Sensorsignal gültig ist.
Es wird hierbei darauf hingewiesen, dass eine Aktualisierung nur
dann erfolgen kann, wenn die Gültigkeit
des empfangenen Sensorsignals gewährleistet ist. In einem vierten
Schritt 940 wird sodann der in der Speichereinrichtung
gespeicherte Signalwert ausgegeben.
-
Das
erfindungsgemäße Verfahren
stellt also sicher, dass der in der Speichereinrichtung vorhandene
Signalwert gültig
ist, und dass somit auch nur gültige
Signalwerte ausgegeben werden.
-
Abhängig von
den Gegebenheiten kann das erfindungsgemäße Verfahren in Hardware oder
in Software implementiert werden. Die Implementierung kann auf einem
digitalen Speichermedium, insbesondere einer Diskette oder CD mit
elektro nisch auslesbaren Steuersignalen erfolgen, die so mit einem
programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass das entsprechende
Verfahren ausgeführt
wird. Allgemein besteht die Erfindung somit auch in einem Computerprogrammprodukt
mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichertem Programmcode
zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens,
wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Rechner abläuft. In
anderen Worten ausgedrückt
kann die Erfindung somit als ein Computerprogramm mit einem Programmcode
zur Durchführung
des Verfahrens realisiert werden, wenn das Computerprogramm auf
einem Computer abläuft.
-
Abschließend wird
noch darauf hingewiesen, dass das beschriebene Konzept eines Recovery-Latches
auch sehr allgemein in einer beliebigen digitalen oder analogen
Datenverarbeitungseinrichtung angewendet werden kann. So können Daten,
die im Inneren einer digitalen oder analogen Datenverarbeitungseinrichtung
auftreten, in einem digitalen oder analogen Latch (Speichereinrichtung)
gespeichert werden. Wird diese Speichereinrichtung so ausgelegt,
dass sie die in ihr gespeicherten Daten auch nach einem Ausfall
einer Versorgungsspannung der Datenverarbeitungseinrichtung beibehält, so können die
in dem Latch gespeicherten Daten bei einer Neuinitialisierung der
Datenverarbeitungseinrichtung verwendet werden. Ist ein Rücksetzen
(Reset) der Datenverarbeitungseinrichtung nötig, so kann die Datenverarbeitungseinrichtung
die Initialisierung mit den in dem Datenlatch gespeicherten Daten
durchführen.
Im Gegensatz zu herkömmlichen
Datenverarbeitungseinrichtungen wird somit die Initialisierung nicht
mit willkürlichen
Daten durchgeführt,
sondern mit Daten, die während
einer Störung
oder während eines
kurzzeitigen Ausfalls einer Versorgungsspannung in dem Latch gehalten
wurden.
-
Bei
der Datenverarbeitungseinrichtung kann es sich auch um einen Sub-Block
eines komplexeren Datenverarbeitungssystems handeln. Beispielsweise kann
ein Register in einem digitalen Signalprozessor, das ein Zwischenergebnis
speichert, mit einem Datenlatch versehen werden. Das heißt, das
Register des digitalen Signalprozessors überträgt Daten regelmäßig in das
Datenlatch, welches wiederum so ausgelegt ist, dass es die in ihm
gespeicherten Daten für
eine gewisse Zeit unabhängig
von der Versorgungsspannung des digitalen Signalprozessors behält. Tritt
nun eine Störung
des digitalen Signalprozessors (beispielsweise eine Störung der
Versorgungsspannung des digitalen Signalprozessors) auf, so dass
der digitale Signalprozessor oder ein Teilblock des digitalen Signalprozessors,
der das Register enthält,
zurückgesetzt
werden muss, so können die
in dem Datenlatch gespeicherten Daten nach Beendigung der Störung in
das Register zurückgeladen werden.
Ferner kann im Störungsfall
erkannt werden, ob es sich um eine lange oder um eine kurze Störung handelt
(wobei eine kurze Störung
eine Störung
ist, die kürzer
als eine vorgegebene Zeitdauer ist). Im Falle einer kurzen Störung kann
das Register des Signalprozessors nach Beendigung der Störung auf den
in dem Datenlatch gespeicherten Wert gesetzt werden, während bei
einer langen Störung
das Register des Signalprozessors nach Beendigung der Störung auf
einen vorgegebenen Wert gesetzt werden kann. Ferner ist festzuhalten
dass das Datenlatch von einer Steuerschaltung so angesteuert wird, dass
eine Aktualisierung des Datenlatches nur dann erfolgen kann, wenn
der Signalprozessor sich in einem stabilen Betriebszustand befindet,
wenn also die Daten in dem Register gültig sind und/oder die Versorgungsspannung
des Signalprozessors stabil ist.
-
Statt
eines digitalen Signalprozessors kann freilich auch ein analoges
oder digitales Filter oder ein herkömmlicher Prozessor verwendet
werden. Das Datenlatch (auch als Datentor bezeichnet) kann digitale
oder analoge Werte speichern, solange sichergestellt ist, dass das
Datenlatch diese Speicherung für
zumindest eine gewisse Zeitdauer unabhängig von der Versorgungsspannung
durchführen
kann. Durch die Verwendung der in dem Datenlatch gespeicherten Daten
bei einer Initialisierung einer Signalverarbeitungseinrichtung kann die
für die
Initialisierung benötigte
Zeitdauer wesentlich verringert werden.
-
- 100
- Sensorsystem
- 110
- Sensor
- 112
- Halteeinrichtung
- 120
- Signaleingang
- 122
- Sensorsignal
- 124
- Signalausgang
- 130
- Speichereinrichtung
- 132
- Überwachungseinrichtung
- 134
- Steuersignal
- 136
- Überwachungsinformation
- 140
- Versorgungsspannung
- 150
- Versorgungsspannung
- 200
- Sensorsystem
- 212
- Sensorelement
- 214
- Messgröße
- 220
- elektrische
Größe
- 230
- Datenaufbereitung
- 234
- aufbereitete
Messdaten
- 240
- Halteelement
- 244
- Schalteinrichtung
- 248
- Übernahmesignal
- 250
- gehaltene
Messdaten
- 254
- Schnittstelle
- 258
- Weiterleitung
- 270
- Betriebsüberwachung
- 274
- Pfeile
- 278
- Steuersignal
- 300
- analoge
Speichereinrichtung
- 310
- analoger
Eingang
- 320
- analoger
Ausgang
- 330
- Abtasteingang
- 340
- Schalter
- 342
- Kapazität
- 400
- digitale
Speichereinrichtung
- 410
- digitaler
Eingang
- 420
- digitaler
Ausgang
- 430
- Ladeeingang
- 440
- erster
Inverter
- 442
- Freigabeeingang
- 450
- zweiter
Inverter
- 452
- invertierter
Freigabeeingang
- 460
- dritter
Inverter
- 500
- graphische
Darstellung
- 510
- erste
zeitliche Darstellung
- 512
- Abszisse
- 514
- Ordinate
- 516
- erste
Kurve
- 518
- Einbruch
- 530
- zweite
zeitliche Darstellung
- 532
- Abszisse
- 536
- zweite
Kurve
- 538
- Einbruch
- 600
- Sensorsystem
- 610
- Sensor
- 612
- Halteeinrichtung
- 614
- Schnittstelleneinrichtung
- 620
- Hall-Sensor
- 622
- Analog-Digital-Wandler
- 624
- digitales
Filter
- 626
- digitaler
Signalprozessor
- 628
- Sensorsignal
- 640
- Datentor
- 642
- erste
Rücksetzeinrichtung
- 644
- analoges
Resetsignal
- 646
- zweite
Rücksetzeinrichtung
- 648
- digitales
Resetsignal
- 650
- DSP-Resetsignal
- 654
- OR-Verknüpfung
- 658
- Fehlersignal
- 662
- Ausgangssignal
der OR-Verknüpfung
- 664
- Verzögerungsschaltung
- 666
- verzögertes Signal
- 670
- dritte
Rücksetzeinrichtung
- 674
- gehaltenes
Sensorsignal
- 676
- Digital-Analog-Wandler
- 678
- Ausgangsverstärker
- 680
- On-Board-Diagnoseeinrichtung
- 682
- Ausgangssignal
- 690
- Rückführungssignal
- 700
- Messaufbau
- 710
- Magnetfeldsensor
- 712
- Magnetfeld
- 714
- Versorgungsspannungsanschluss
- 716
- Bezugspotentialanschluss
- 718
- Ausgangsanschluss
- 720
- Gleichspannungsquelle
- 722
- Störquelle
- R
- Serienwiderstand
- C
- Querkapazität
- 726
- Tiefpassfilter
- 730
- Ausgang
des Tiefpassfilters
- Vfilt
- tiefpassgefiltertes
Ausgangssignal
- Vout
- Ausgangssignal
- 800
- graphische
Darstellung
- 810
- horizontale
Richtung
- 812
- vertikale
Richtung
- 820
- erste
Kurve
- 822
- Störung
- 824
- zweite
Kurve
- 828
- dritte
Kurve
- 900
- Flussdiagramm
- 910
- erster
Schritt
- 920
- zweiter
Schritt
- 930
- dritter
Schritt
- 940
- vierter
Schritt
- 1000
- Datenerfassungssystem
- 1010
- Prozess
- 1020
- Sensorelement
- 1024
- Messgröße
- 1028
- elektrische
Größe
- 1030
- Datenaufbereitung
- 1034
- Messdaten
- 1040
- Schnittstelle
- 1050
- Pfeil
- 1100
- Sensorsystem
- 1110
- Sensor
- 1120
- Messgröße
- GND
- Bezugspotential
- 1130
- Versorgungspotential
- 1140
- Ausgang
- 1144
- Ausgangsdaten
- 1200
- graphische
Darstellung
- 1210
- erste
zeitliche Darstellung
- 1212
- Abszisse
- 1214
- Ordinate
- 1216
- erste
Kurve
- 1218
- Einbruch
der Versorgungsspannung
- 1230
- zweite
zeitliche Darstellung
- 1232
- Abszisse
- 1234
- Ordinate
- 1236
- zweite
Kurve
- 1238
- Einbruch
- 1240
- Aufstarten
- 1250
- dritte
zeitliche Darstellung
- 1252
- Abszisse
- 1254
- Ordinate
- 1256
- dritte
Kurve
- 1258
- Einbruch
- 1260
- gedämpft-oszillierendes
Aufstarten