DE102012011602A1

DE102012011602A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verbauprüfung einer Sensoreinrichtung

Info

Publication number: DE102012011602A1
Application number: DE201210011602
Authority: DE
Inventors: Mariusz Balbach; Jörg Winkler
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2012-06-12
Filing date: 2012-06-12
Publication date: 2013-12-12
Anticipated expiration: 2032-06-13
Also published as: DE102012011602B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbauprüfung einer Sensoreinrichtung (1), wobei die Sensoreinrichtung (1) einen Magnetfeldsensor (3), einen Magneten (2) und einen magnetischen Kreis (4a, 4b) aufweist, wobei der magnetische Kreis (4a, 4b) einen Luftspalt (6) aufweist, wobei die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass bei einem Verbau der Sensoreinrichtung (1) der Luftspalt (6) mindestens teilweise geschlossen wird, wobei der korrekte Verbau (Z3) den magnetischen Widerstand des magnetischen Kreises definiert ändert, wobei die Änderung des magnetischen Widerstandes durch den Magnetfeldsensor (3) sensiert und an eine Auswerteeinheit (5) übermittelt wird, mittels derer der Verbau diagnostizierbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbauprüfung einer Sensoreinrichtung.
Eine Verbauprüfung von Komponenten ist in vielen Bereichen der Technik zwingend notwendig, um das einwandfreie Funktionieren der Komponente sicherzustellen, insbesondere wenn es sich bei der Komponente um eine sicherheitsrelevante Komponente handelt. Dabei ist nicht nur der richtige Verbau relevant, sondern auch der Zustand der Komponente danach, d. h. ob die Komponente richtig verbaut bleibt.
Zur Lösung dieses Problems wurden verschiedenste Lösungen vorgeschlagen, die zum Teil auf die jeweilige Komponente angepasst sind.
Aus der DE 20 2010 007 082 U1 ist eine Anordnung zur Überprüfung der thermischen Verbindung zwischen einer Sensoreinheit und einem Prüfkörper bekannt, wobei zwischen dem Prüfkörper und der Sensoreinheit ein elektrischer Prüfstrompfad vorgesehen ist und ein elektrischer Widerstand zwischen dem Prüfkörper und der Sensoreinheit als ein Indikator für die Güte einer thermischen Kontaktverbindung zwischen der Sensoreinheit und dem Prüfkörper herausgezogen wird.
Aus der DE 199 33 568 C2 ist ein Kraftfahrzeug-Steuersystem, insbesondere Wegfahrsperrensystem oder Zugangskontrollsystem, bekannt, das ein Steuergerät zum Steuern einer Kraftfahrzeug-Funktion und einem Ausbaudetektor zum Erfassen eines Ausbaus des Steuergeräts von seiner auslegungsgemäß vorgegebenen Position im Kraftfahrzeug aufweist, wobei das Steuergerät so ausgelegt ist, dass nach Erfassen eines Ausbauvorgangs eine nachfolgende ordnungsgemäße Wiederinbetriebnahme des Steuergeräts verhindert ist, wobei der Ausbaudetektor ein Speicher- oder Schaltelement aufweist, das so ausgelegt ist, dass das Speicher- oder Schaltelement bei der Erstinitialisierung des Steuergeräts in einen definierten Zustand versetzt wird und dass das Steuergerät im Betrieb den Zustand des Speicher- oder Schaltelements wiederholt abfragt und nur dann, wenn sich dieses in dem definierten Zustand befindet, den ordnungsgemäßen Betrieb freigibt. Dabei ist vorgesehen, dass durch einen am Steuergerät nach außen vorstehend angebrachten Mikroschalter, der im eingebauten Zustand des Steuergeräts betätigt ist und beim Ausbauvorgang umschaltet, und durch einen mit dem Mikroschalter mechanisch gekoppelten Schalter, der beim Öffnen des Mikroschalters in einen bestimmten Schaltzustand umgeschaltet wird, ein Ausbau detektiert wird.
Aus der DE 10 2005 016 066 A1 ist eine Sensoranordnung in einem Karosseriebauteil eines Fahrzeugs zur Ansteuerung eines Personenschutzsystems bekannt, mit einer Sensorik zum Erfassen einer durch den Aufprall eines Objekts auf das Karosseriebauteil bewirkten Deformation, wobei die von der Sensorik abgegebenen Signale einer Auswerteeinheit zuführbar sind, um Informationen über die Charakteristik des Aufpralls zu ermitteln, in Abhängigkeit dieser Information zumindest ein Schutzsystem des Fahrzeugs auslösbar ist, wobei Mittel zum Überprüfen der mechanisch korrekten Anordnung der Sensorik in und zu dem Karosseriebauteil vorgesehen sind, und die Mittel zum Überprüfen dazu ausgebildet sind, eine nicht korrekte Anordnung zu signalisieren.
Aus der DE 202 15 168 U1 ist ein Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer an der Fahrzeugkarosserie ausgebildeten Einbauöffnung, einem in der Einbauöffnung befestigbaren Gehäuse und mit Kontakt- und Befestigungsmitteln zur Verbindung des Gehäuses mit dem Fahrzeug bekannt, wobei der Kraftfahrzeugscheinwerfer Führungsmittel aufweist, auf welchen das Gehäuse von außerhalb des Fahrzeugs aus in die Einbauöffnung einführbar ist und welche miteinander fluchtende Positionierungsmittel aufweisen, die beim Einführen des Gehäuses miteinander in Kontakt treten und das Gehäuse in seine Endlage in der Einbauöffnung führen. Die Befestigungsmittel weisen wenigstens eine an der Karosserie ausgestaltete Befestigungsöffnung und damit korrespondierende, ösenförmige Haltefeder am Gehäuse auf, wobei die Haltefeder in der Endlage des Gehäuses durch die Befestigungsöffnung so in den Motorraum ragt, dass ein Verriegelungsstift in die Haltefeder einführbar ist, welche in seiner Verriegelungslage die Haltefeder in der Befestigungsöffnung unter Federspannung arretiert. Dabei ist der Verriegelungsstift einem elektronischen Schaltelement zugeordnet, welches bei in Verriegelungslage befindlichen Verriegelungsstift die Bordelektronik, insbesondere die Spannungsversorgung des Versorgungsnetzes, mit den Lichteinheiten des Scheinwerfers elektrisch verbindet.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, ein alternatives Verfahren und eine Vorrichtung zur Verbauprüfung zu schaffen.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch die Gegenstände mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 8. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das Verfahren bzw. die Vorrichtung zur Verbauprüfung einer Sensoreinrichtung, wobei die Sensoreinrichtung einen Magnetfeldsensor, einen Magneten und einen magnetischen Kreis aufweist, wobei der magnetische Kreis einen Luftspalt aufweist, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt beim Verbau mindestens teilweise geschlossen wird, wobei der korrekte Verbau den magnetischen Widerstand des magnetischen Kreises definiert ändert, die Änderung des magnetischen Widerstandes durch den Magnetfeldsensor sensiert und an eine Auswerteeinheit übermittelt wird. Somit kann sehr einfach ohne mechanisch bewegliche Teile ein richtiger Verbau zuverlässig und robust sensiert werden. Vorzugsweise wird dabei der Luftspalt in der Einbaulage durch ein ferromagnetisches Gegenstück geschlossen, sodass sich die korrekte Einbaulage durch eine entsprechend große Änderung des magnetischen Flusses bemerkbar macht. Der Magnet ist dabei vorzugsweise als Permanentmagnet ausgebildet, sodass separate Zuleitungen entfallen. Der Magnetfeldsensor ist vorzugsweise als Hallsensor ausgebildet, der sehr einfach und genau Änderungen des magnetischen Flusses messen kann. Dabei kann der Verbau der Sensoreinrichtung alleine überprüft werden oder aber der Verbau einer Komponente, die fest mit der Sensoreinrichtung verbunden ist. Wird der Luftspalt nur teilweise durch den Verbau geschlossen, so kann der Sensor darüber hinaus zur Erfassung eines Objekts als Lage- bzw. Positionssensor verwendet werden. Weiter sei angemerkt, dass der magnetische Kreis auch mehr als einen Luftspalt aufweisen kann, die dann beim Verbau mindestens teilweise geschlossen werden.
Vorzugsweise weist der magnetische Kreis hierzu jedoch einen weiteren Luftspalt auf, der beim korrekten Aufbau nicht verändert wird. Dabei existiert eine klare Trennung zwischen Detektion des richtigen Verbaus durch den ersten Luftspalt und eine Detektion von Objekten durch den weiteren Luftspalt, wobei weiter vorzugsweise der magnetische Widerstand des ersten Luftspalts ungleich dem magnetischen Widerstand des weiteren Luftspalts ist, um die beiden Ereignisse (richtiger Verbau und Objekt) sicher voneinander zu unterscheiden. Vorzugsweise ist dabei der magnetische Widerstand des ersten Luftspalts größer als der des weiteren Luftspalts.
In einer weiteren Ausführungsform diagnostiziert die Auswerteeinheit eine Unterbrechung, wenn das Magnetfeldsensorsignal Null oder kleiner als ein Schwellenwert ist.
In einer weiteren Ausführungsform diagnostiziert die Auswerteeinheit einen korrekten Verbau der Sensoreinrichtung, wenn das Magnetfeldsensorsignal größer als ein erster Wert und kleiner als ein zweiter Wert ist.
In einer weiteren Ausführungsform diagnostiziert die Auswerteeinheit die Erfassung eines Objekts, wenn das Magnetfeldsensorsignal größer als ein dritter Wert und kleiner als ein vierter Wert ist. Dabei sind auch Ausführungen möglich, wo auf den Vergleich mit dem vierten Wert verzichtet werden kann.
Vorzugsweise ist der zweite Wert kleiner als der dritte Wert, wobei bei Magnetfeldsensorsignalen zwischen dem zweiten und dritten Wert auf einen Fehler erkannt wird.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet der Erfindung ist die Verbauüberprüfung eines Lagesensors in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise zur Erfassung der Position eines Fahrzeugsitzes.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Fig. zeigen:
1a eine schematische Darstellung einer Sensoreinrichtung in einer nicht korrekten Verbaulage,
1b eine schematische Darstellung der Sensoreinrichtung in einer korrekten Verbaulage,
1c eine schematische Darstellung der Sensoreinrichtung in einer korrekten Verbaulage mit einem detektierten Objekt und
2 eine Darstellung verschiedener Zustände der Sensoreinrichtung über einem Magnetfeldsensorsignal I_H.
Die Sensoreinrichtung 1 umfasst einen Magneten 2, einen Magnetfeldsensor 3, einen magnetischen Kreis 4a, 4b und eine Auswerteeinheit 5, die mit dem Magnetfeldsensor 3 verbunden ist. Der Magnetfeldsensor 3 ist beispielsweise ein Hallsensor, wobei in Abhängigkeit eines magnetischen Flusses sich eine Hallspannung verändert, die als Strom I_H detektierbar ist.
Der Magnet 2 ist beispielsweise als Permanentmagnet ausgebildet, der einen magnetischen Fluss in den magnetischen Kreis 4a, 4b induziert. Der magnetische Kreis 4a, 4b weist einen ersten Luftspalt 6 und einen weiteren Luftspalt 7 auf, wobei der magnetische Widerstand des ersten Luftspalts 6 größer ist als der magnetische Widerstand des weiteren Luftspalts 7. Die Sensoreinrichtung 1 (gegebenenfalls ohne Auswerteeinheit 5) ist in einem nicht dargestellten Gehäuse angeordnet, das die Teile des magnetischen Kreises 4a, 4b mechanisch hält. Dabei soll die Sensoreinrichtung 1 beispielsweise an einem Karosseriebauteil 8 verbaut werden, das mindestens im Bereich der Verbauposition ferromagnetisch ausgebildet ist. In der 1a ist nun dargestellt, dass die Sensoreinrichtung 1 nicht richtig verbaut ist und somit ein Verbaufehler vorliegt. Der magnetische Widerstand des magnetischen Kreises 4a, 4b wird dabei durch die beiden Luftspalte 6, 7 bestimmt. Anhand der Größe von I_H kann somit ein Verbaufehler durch die Auswerteeinheit 5 detektiert werden.
In der 1b ist die Sensoreinrichtung 1 in der korrekten Verbaulage dargestellt. Dabei ist nun der erste Luftspalt 6 über das ferromagnetische Material des Karosseriebauteils 8 geschlossen. Dadurch sinkt der magnetische Widerstand des magnetischen Kreises 4a, 4b, der nun bei Vernachlässigung der Eisenverluste ausschließlich über den weiteren Luftspalt 7 bestimmt wird. Die Absenkung des magnetischen Widerstands führt zu einem Anstieg des magnetischen Flusses und damit zu einem Anstieg von I_H. Dabei sei angemerkt, dass in 1b die Auswerteeinheit 5 aus Übersichtsgründen nicht dargestellt ist, ebenso wie in der nachfolgenden 1c.
In der 1c ist schließlich dargestellt, dass ein zu detektierendes Objekt 9, beispielsweise eine Sitzschiene eines Fahrzeugsitzes, in den Bereich des weiteren Luftspalts 7 gebracht wird. Ist das Objekt 9 aus Eisen oder einem anderen geeigneten Material ausgebildet, so wird der magnetische Widerstand des Luftspalts 7 reduziert und der magnetische Fluss weiter erhöht, was eine Erhöhung von I_H zur Folge hat.
Somit wird eine Verbauprüfung für eine Sensoreinrichtung 1 realisiert, die vollständig in die eigentliche Sensorfunktion integriert ist und ausschließlich einen weiteren Luftspalt 7 benötigt. Dabei kann der Verbau der Sensoreinrichtung 1 permanent während des Betriebes diagnostiziert und dokumentiert werden. Ein weiterer Vorteil ist die sehr robuste Ausgestaltung, da das Messprinzip berührungslos arbeitet und so auf mechanisch bewegliche Teile verzichtet werden kann.
Anhand der 2 soll nun noch einmal kurz das Prinzip des Verfahrens der Verbauprüfung erläutert werden. Sind beide Luftspalte 6, 7 offen, so fließt dennoch ein bestimmter magnetischer Fluss durch den magnetischen Kreis 4a, 4b, der ein Magnetfeldsensorsignal I_H > S bewirkt. Erfasst daher die Auswerteeinheit 5 ein Magnetfeldsensorsignal I_H < S, so kann dies nur auf einer Unterbrechung einer Signalleitung oder Versorgungsleitung bzw. Kurzschluss gegen Masse beruhen. Dies kann auch als Zustand Z1 detektiert werden (Z1 = Unterbrechung). Solange das Magnetfeldsensorsignal I_H größer als S, aber kleiner als I₁ ist, ist der Luftspalt 6 offen und ein Verbaufehler liegt vor (Z2 = Verbaufehler). Ist hingegen die Sensoreinrichtung 1 richtig verbaut (siehe 1b), so liegt das Magnetfeldsensorsignal I_H zwischen I₁ und I₂, wobei das Intervall zwischen I₁ und I₂ diverse Toleranzen berücksichtigt (I₁ < I_H < I₂ = Z3 = korrekter Verbau). Ist hingegen das Magnetfeldsensorsignal I_H zwischen I₃ und I₄, so liegt ein Objekt 9 vor dem weiteren Luftspalt 7 an (I₃ < I_H < I₄ = Z5 = korrekt verbaute Sensoreinrichtung detektiert Objekt), wobei der Zwischenraum von I₃ und I₄ wieder die Toleranzen widerspiegelt. Ist hingegen das Magnetfeldsensorsignal I_H zwischen I₂ und I₃, spricht dies für einen fehlerhaften magnetischen Nebenfluss (I₂ < I_H < I₃ = Z4 = fehlerhafter magnetischer Nebenfluss). Ist schließlich I_H > I₄, so spricht dies für einen Kurzschluss gegen eine Versorgungsspannung (I_H > I₄ = Z6 = Kurzschluss gegen Versorgungsspannung).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 202010007082 U1 [0004]
DE 19933568 C2 [0005]
DE 102005016066 A1 [0006]
DE 20215168 U1 [0007]

Claims

Verfahren zur Verbauprüfung einer Sensoreinrichtung (1), wobei die Sensoreinrichtung (1) einen Magnetfeldsensor (3), einen Magneten (2) und einen magnetischen Kreis (4a, 4b) aufweist, wobei der magnetische Kreis (4a, 4b) einen Luftspalt (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftspalt (6) beim Verbau mindestens teilweise geschlossen wird, wobei der korrekte Verbau (Z3) den magnetischen Widerstand des magnetischen Kreises (4a, 4b) definiert ändert, die Änderung des magnetischen Widerstandes durch den Magnetfeldsensor (3) sensiert und an eine Auswerteeinheit (5) übermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Kreis (4a, 4b) mindestens einen weiteren Luftspalt (7) aufweist, der beim korrekten Verbau (Z3) nicht verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Widerstand des ersten Luftspalts (6) ungleich dem magnetischen Widerstand des weiteren Luftspalts (7) ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass über Änderungen des magnetischen Widerstandes des weiteren Luftspalts (7) die Lage eines Objekts (9) erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (5) eine Unterbrechung (Z1) diagnostiziert, wenn das Magnetfeldsensorsignal (I_H) Null oder kleiner als ein Schwellenwert (S) ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (5) einen korrekten Verbau (Z3) der Sensoreinrichtung (1) diagnostiziert, wenn das Magnetfeldsensorsignal (I_H) größer als ein erster Wert (I₁) und kleiner als ein zweiter Wert (I₂) ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (5) die Erfassung eines Objekts (9) diagnostiziert, wenn das Magnetfeldsensorsignal (I_H) größer als ein dritter Wert (I₃) und kleiner als ein vierter Wert (I₄) ist.
Vorrichtung zur Verbauprüfung einer Sensoreinrichtung (1), wobei die Sensoreinrichtung (1) einen Magnetfeldsensor (3), einen Magneten (2) und einen magnetischen Kreis (4a, 4b) aufweist, wobei der magnetische Kreis (4a, 4b) einen Luftspalt (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung derart ausgebildet ist, dass bei einem Verbau der Sensoreinrichtung (1) der Luftspalt (6) mindestens teilweise geschlossen wird, wobei der korrekte Verbau (Z3) den magnetischen Widerstand des magnetischen Kreises definiert ändert, wobei die Änderung des magnetischen Widerstandes durch den Magnetfeldsensor (3) sensiert und an eine Auswerteeinheit (5) übermittelt wird, mittels derer der Verbau diagnostizierbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Kreis (4a, 4b) mindestens einen weiteren Luftspalt (7) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der magnetische Widerstand des ersten Luftspalts (6) ungleich dem magnetischen Widerstand des weiteren Luftspalts (7) ist.