DE3627588C2 - Vorrichtung zum Erfassen von Fehlfunktionen eines Sensors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen von Fehlfunktionen eines Sensors. Als Sensorfehlfunktion kommt z. B. die Abtrennung einer Aufnehmerspule in Betracht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich insbesondere jedoch nicht ausschließlich bei Regelungssystemen in Kraftfahrzeugen verwenden.

Regelungssysteme, wie z. B. Antiblockiersysteme für Kraftfahrzeuge, regeln aufgrund von Ausgangssignalen von Sensoren, z. B. Drehgeschwindigkeitssensoren. Da Fehl­ funktionen, wie z. B. Leitungsbrüche, bei den Drehge­ schwindigkeitssensoren zu Schwierigkeiten bei der Auf­ rechterhaltung einer ordnungsgemäßen Fahrzeugregelung führen, sind diese Regelungssysteme mit einer Vorrich­ tung zum Erfassen von Fehlfunktionen des Drehgeschwin­ digkeitssensors ausgestattet. Ein Beispiel für eine bekannte Vorrichtung ist in Fig. 6 dargestellt, bei der ein Überwachungsschaltkreis 5 zur Erfassung von Brüchen vorgesehen ist, der ein Signal in einer Signalleitung 4 überwacht, die über ein Verbindungselement 1 an eine Aus­ gangsleitung 3 einer Aufnahmespule 2 eines Sensors ange­ schlossen ist. Der Überwachungsschaltkreis 5 besitzt bei­ spielsweise einen bekannten Aufbau, wie er in Fig. 7 dar­ gestellt ist. Ein weiterer Aufbau ist aus der japanischen Patentanmeldung 48-11189 bekannt, bei der zusätzlich zur Erfassung von Brüchen ein Kurzschluß der Aufnahmespule erfaßt wird.

Nachteilig bei diesen bekannten Systemen ist, daß das Verbindungselement einen Widerstand bezüglich des Aus­ gangsstroms der Aufnehmerspule darstellt, der von einer mit der Zeit entstehenden Oxidationsschicht herrührt, und die Dämpfung des Ausgangsstroms führt zu Schwierigkeiten bei der Erfüllung von Anforderungen, die an das hochgenaue Erfassen von Fehlfunktionen von Drehgeschwindigkeitssen­ soren gestellt werden.

Die Druckschrift GB 21 25 565 A betrifft eine Vorrich­ tung zum Erfassen einer Fehlfunktion eines Sensors aufgrund seines Ausgangssignals. Dazu ist der Sensor über eine Si­ gnalleitung an eine signalverarbeitende Schaltung ange­ schlossen. Ein Verbindungselement, welches den Sensor an die signalverarbeitende Schaltung koppelt, ist nicht vorge­ sehen, so daß keine Maßnahmen nötig sind, um eine auf dem Verbindungselement gebildete Oxidschicht zu entfernen.

Die Druckschrift US 4,100,491 offenbart eine Vorrich­ tung, bei welcher Eisenteilchen, die sich an einem Elektro­ magneten niedergeschlagen haben, durch eine entmagnetisie­ rende Wechselfelderregung entfernt werden. Maßnahmen zur Entfernung einer Oxidschicht auf einem Verbindungsglied sind auch hier nicht vorgesehen.

Aus der DE-OS 26 44 886 ist es bekannt, einen Sensor in Form eines Geophons bzw. mehrerer Geophone zwecks Prüfung mit einem Teststrom aus einer Stromquelle zu beaufschlagen und das sich hieraus ergebende Antwortsignal des Geophons einer Auswerte- und Anzeigeschaltung zuzuführen. Damit wird nicht nur eine schlichte JA/NEIN-Bewertung hinsichtlich der Funktion des Geophons erreicht, sondern auch eine quantita­ tive Aussage hinsichtlich seines Meßgrößen-Übertragungsver­ haltens erzielt. Eine Entfernung einer Oxidschicht ist durch diese Druckschrift nicht vorgezeichnet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vor­ richtung zum Erfassen von Fehlfunktionen eines Sensors, welcher über ein Verbindungselement an eine signalverarbei­ tende Schaltung angeschlossen ist, zu schaffen, bei welcher eine Oxidationsschicht an den Verbindungselementen vermie­ den bzw. entfernt wird, so daß eine genaue und dauerhafte Erfassung von Fehlfunktionen des Sensors möglich ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, während der Abwesenheit von Ausgangssignalen aus dem Sensor für eine vorbestimmte Zeitdauer einen Stromfluß durch das mit dem Sensor verbundene Verbindungselement zu bewirken. Dieser Stromfluß verursacht die Beseitigung der in dem Verbindungselement erzeugten Oxidationsschicht oder verhindert die Produktion dieses Oxidationsfilms, wodurch die Zuverlässigkeit der Erfassung von Fehlfunktionen auf­ grund der nicht mehr vorhandenen Dämpfung der Ausgangs­ signale aus dem Sensor erhöht wird.

Die Vorrichtung zum Erfassen von Fehlfunktionen eines Sen­ sors gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt einen mit einer Signalleitung verbundenen Überwachungsschaltkreis, der auch als eine eine Fehlfunktion erfassende Einrichtung bezeichenbar ist. Die Signalleitung empfängt das Ausgangssignal des Sensors über ein Verbindungselement, um ein Signal auf der Signal­ leitung zu überwachen und um dadurch eine Fehlfunktion des Sensors festzustellen. Die Vorrichtung umfaßt des weiteren einen mit der Signalleitung verbundenen Versorgungsschaltkreis in Form einer Stromzuführungseinrichtung, um dem Verbindungselement Strom zuzuführen. Der Versorgungsschaltkreis wird durch einen Steuerschaltkreis derart gesteuert, daß bei Abwesenheit des Ausgangssignals aus dem Sensor für eine vorbestimmte Zeitdauer Strom durch das Verbindungselement fließt.

Eine Erfassung eines Fehlers des Versorgungsschaltkreises kann vorgesehen sein, um zu verhindern, daß der Strom dem Verbindungselement in Anwesenheit des Ausgangssignals aus dem Sensor zugeführt wird. Die Zuführung von Strom zu der Signalleitung würde die Messung des Sensors stören.

Wenn die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung an einen Drehgeschwindigkeitssensor eines Regelungssystems für Kraftfahrzeuge, wie z. B. eine Antiblockierregelung, angepaßt ist, kann der Versorgungsschaltkreis so gesteu­ ert werden, daß er als Reaktion auf die Betätigung des Zünd­ schalters des Fahrzeugs während eines Fahrzeugstops, d. h. während der Abwesenheit von Ausgangssignalen aus dem Dreh­ geschwindigkeitssensor, den Stromfluß für eine vorbe­ stimmte Zeitdauer bewirkt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Beschrei­ bung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm mit einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 ein Flußdiagramm eines Programms für die Vorrich­ tung nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Flußdiagramm zur Beschreibung der Funktion zur Erfassung von Fehlern eines Versorgungsschaltkrei­ ses in der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Er­ findung,

Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Programms für die Ausfüh­ rungsform nach Fig. 4,

Fig. 6 eine schematische Illustration einer bekannten Vorrichtung zur Erfassung von Fehlfunktionen eines Sensors, und

Fig. 7 eine Darstellung einer Schaltkreisanordnung für den Überwachungsschaltkreis von Fig. 6.

Bei der Ausführungsform der Vorrichtung zum Erfassen von Fehlfunktionen eines Drehgeschwindigkeitssensors gemäß Fig. 1, wie es bei Kraftfahrzeugen verwendet wird, ist eine Steuereinheit 9 als signalverarbeitende Schaltung vorgesehen, die über ein Verbindungselement 1 mit Ausgangsleitungen 3a und 3b einer Aufnehmer­ spule 2 des Sensors verbunden ist und über ein Zündschloß 10 mit 35 einer Batterie 11 mit Energie versorgt wird.

Ein Erfassungssignal aus der Aufnehmerspule 2 des Sensors wird über das Verbindungselement 1 und eine Signalleitung 4 einem Impulsformerschaltkreis 6 und einem Versorgungsschaltkreis 7 zugeführt. Der Versorgungsschaltkreis bzw. die Stromzuführungseinrichtung umfaßt einen Widerstand 7a und einen Schalter 7b, der als Reaktion auf ein Treibersignal aus einem Mikrocomputer 12 betätigt wird. Wenn der Schalter 7b eingeschaltet ist, wird aus einem Spannungsregler 13 über den Widerstand 7a einer Anschlußklemme 1a des Verbindungselements 1 Strom zuge­ führt. Die Stromstärke ist hierbei einige zehnmal so groß - ungefähr 40 A - wie die Stromstärke eines normalen Aus­ gangssignals der Aufnehmerspule 2. Der Schalter 7b bleibt so lange geschlossen, bis eine vorbestimmte Zeitdauer, nachdem das Zündschloß 10 betätigt worden ist, abgelaufen ist.

Der Mikrocomputer 12 ist über eine Signalleitung 14 mit einer Leitung zwischen dem Widerstand 7a und dem Schalter 7b verbunden, um auf der Basis eines Signals auf der Si­ gnalleitung 14 die Funktion des Versorgungsschaltkreises 7 zu prüfen. Nachdem der Schalter 7b eingeschaltet worden ist, führt der Mikrocomputer 12 zu dem Zeitpunkt, in dem der Schalter 7b geöffnet wird, eine vorbestimmte Funktion, beispielsweise das Beenden der Antiblockierregelung, durch.

Die Steuereinheit 9 enthält einen Überwachungsschaltkreis 5 bzw. eine eine Fehlfunktion erfassende Einrichtung, um Leitungsbrüche der Aufnehmerspule 2 zu erfassen, wobei der Überwachungsschaltkreis 5 den gleichen Aufbau wie in Fig. 6 gezeigt aufweisen kann, in der ein bekanntes Gerät zur Erfassung von Unterbrechungen gezeigt ist. Als Reaktion auf ein Erfassungssignal aus dem Überwa­ chungsschaltkreis 5 erzeugt der Mikrocomputer 12 ein Steuersignal. Das Steuersignal des Mikrocomputers 12 wird einem Treiberschaltkreis 16 zugeführt, der wiederum eine Lampe 15 aktiviert, um die Unterbrechung anzuzeigen.

Fig. 2 ist ein Flußdiagramm eines Programms, das der Mikrocomputer 12 ausführt.

Die Programmausführung beginnt mit einem Schritt 100, der vorgesehen ist, um zu prüfen, ob das Zündschloß 10 ge­ schlossen ist. Ist dies der Fall, wird ein Steuersignal zum Schließen des Schalters 7b erzeugt (Schritt 101). Als Reaktion auf das Schließen des Schalters 7b bewirkt der Spannungsregler 13 einen Stromfluß durch den Schalter 7b, den Widerstand 7a, die Signalleitung 4, die Anschlußklemme 1a des Verbindungselements 1, die Ausgangsleitung 3a, die Aufnehmerspule 2 und die Ausgangsleitung 3b zur Erde bzw. Masse.

Dem Schritt 101 folgt ein Schritt 102, um zu prüfen, ob die Aufnehmerspule 2 abgetrennt ist. Dies wird auf der Basis eines Erfassungssignals aus dem Überwachungsschalt­ kreis 5 entschieden. Das Eingangsspannungssignal des Über­ wachungsschaltkreises 5 nimmt einen hohen Pegel an, wenn die Aufnehmerspule 2 abgetrennt ist bzw. eine Unterbre­ chung aufweist und nimmt einen niedrigen Pegel an, wenn alles normal ist. Daher erzeugt der Überwachungsschalt­ kreis 5 ein Erfassungssignal, das Fehlfunktionen wie Un­ terbrechungen durch ein hochpegeliges Eingangsspannungs­ signal, anzeigt.

Bei Abwesenheit eines die Unterbrechung anzeigenden Er­ fassungssignals geht die Regelung zu einem Schritt 103 über, in dem geprüft wird, ob eine vorbestimmte Zeit­ periode beginnend mit dem Zeitpunkt, in dem der Schalter 7b geschlossen worden ist, abgelaufen ist. Ergibt die Prüfung "nein", kehrt die Regelung zu dem Schritt 101 zurück, so daß die Schritte 101, 102 und 103 wiederholt durchgeführt werden, bis die vorbestimmte Zeitperiode abgelaufen ist, vorausgesetzt, daß keine Unterbrechung bzw. Leitungsbruch auftritt.

Ist die vorbestimmte Zeitperiode abgelaufen, folgt ein Schritt 104 in dem der Schalter 7b geöffnet wird, um die Stromzuführung zu den Verbindungselement 1 zu beenden und es folgt ein Schritt 105, in dem geprüft wird, ob das Zündschloß ausgeschaltet ist. Ergibt die Prüfung "nein", kehrt die Regelung zu dem Schritt 104 zurück, um den Schalter 7b in geschlossenem Zustand zu halten. Ergibt die Prüfung in Schritt 105 "ja", kehrt die Regelung zu dem Schritt 100 zurück.

Ergibt andererseits die Prüfung im Schritt 102 "ja", d. h. ein das Vorhandensein einer Unterbrechung anzeigendes Er­ fassungssignal aus dem Überwachungsschaltkreis 5, wird dem Mikrocomputer 12 zugeführt, geht die Regelung zu einem Schritt 106 über, um die Lampe 15 zu aktivieren und es folgt der Schritt 104, um den Schalter 7b in den Aus-Zu­ stand zu versetzen.

Aus der vorstehenden Erläuterung folgt, daß der Schalter 7b im wesentlichen für die vorbestimmte Zeitdauer nach Betätigung des Zündschlosses 10 geschlossen ist, und daher durch das Verbindungselement 1 ein Strom fließt, der die Erzeugung einer Oxidschicht verhindert bzw. diese besei­ tigt.

Während der Schalter 7b in dem Schritt 104 des Programmab­ laufs gemäß Fig. 2 ausgeschaltet ist, führt der Mikrocom­ puter 12 ein Programm gemäß Fig. 3 aus. Ein Schritt 200 ist vorgesehen, um den Zustand des Schalters 7b aufgrund eines durch die Signalleitung 14 fließenden Stromes zu prüfen. D.h. es wird geprüft, ob der Schalter 7b sich im Aus-Zustand befindet. Während der Schalter 7b sich im Aus- Zustand befindet, wird der Schritt 200 wiederholt durchge­ führt. Wenn der Schalter 7b sich im Ein-Zustand befindet, beispielsweise aufgrund einer Fehlfunktion des Schalters 7b, folgt auf den Schritt 200 ein Schritt 201, in dem der Mikrocomputer 12 bewirkt, daß die Antiblockierregelung beendet oder nicht gestartet wird. Damit wird eine fehler­ hafte Regelung aufgrund einer Fehlfunktion des Schalters 7b verhindert.

Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 4 dargestellt. Diese Ausführungsform bezieht sich auf die Erfassung von Fehlfunktionen in Zusammenhang mit zwei Aufnehmerspulen.

Bei dieser Ausführungsform ist eine Aufnehmerspule 2-1 über Ausgangsleitungen 3a-1, 3b-1, ein Verbindungsele­ ment 1-1 und eine Signalleitung 4-1 mit einem Impulsformer­ schaltkreis 6 verbunden. Eine weitere Aufnehmerspule 2-2 ist über Ausgangsleitungen 3a-2, 3b-2, ein Verbindungs­ element 1-2 und eine Signalleitung 4-2 mit dem Impulsformer­ schaltkreis 6 verbunden. Ein Überwachungsschaltkreis 5 zum Erfassen von Fehlfunktionen der Aufnehmerspulen 2-1 und 2-2 ist mit den Signalleitungen 4-1 und 4-2 verbunden. Ein Versorgungsschaltkreis 7 ist ebenfalls mit den Signallei­ tungen 4-1 und 4-2 verbunden und weist einen mit der Si­ gnalleitung 4-1 verbundenen Widerstand 7a-1 und einen mit der Leitung 4-2 verbundenen Widerstand 7a-2 auf. Der Ver­ sorgungsschaltkreis 7 enthält weiterhin einen Schalter 7b, der mit einem Spannungsregler 13 verbunden ist, und weist einen Kontakt 7c-1 auf, der mit dem Widerstand 7a verbun­ den ist und einen Kontakt 7c-2, der mit dem Widerstand 7a-2 verbunden ist. Die Funktion bzw. die Betätigung des Schalters 7b wird entsprechend einem Signal aus dem Mikro­ computer 12 gesteuert. Der Mikrocomputer 12 ist über Lei­ tungen 14-1 und 14-2 mit einer Leitung zwischen dem Wider­ stand 7a-1 und dem Kontakt 7c-1 und einer Leitung zwischen dem Widerstand 7a-2 und dem Kontakt 7c-2 verbunden.

Fig. 5 ist ein Flußdiagramm, das die Programmschritte beschreibt, die der Mikrocomputer 12 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführen kann.

In einem Schritt 300 prüft der Mikrocomputer, ob das Zündschloß 10 eingeschaltet ist. Falls die Prüfung "ja", kennzeichnend dafür, daß das Zündschloß 10 sich im Ein- Zustand befindet, ergibt, folgt ein Schritt 301, um das Vorhandensein eines Ausgangssignals der Aufnehmerspule 2-2 zu prüfen. Falls kein Ausgangssignal vorliegt, geht die Regelung zu einem Schritt 302 über, wodurch der Schalter 7b betätigt wird, um den Kontakt 7c-1 zu schließen, so daß über den Widerstand 7a-1 Strom zu dem Verbindungselement 1-1 fließt. Falls ein Ausgangssignal vorliegt, geht die Regelung zu einem Schritt 309 über, in dem der Schalter 7b betätigt wird, um die Verbindung zwischen dem Spannungs­ regler 13 und den Verbindungselementen 1-1, 1-2 zu tren­ nen. Dann wird ein Schritt 310 ausgeführt, um den Be­ triebszustand des Zündschlosses 10 prüfen. Falls das Zündschloß sich im Aus-Zustand befindet, kehrt die Rege­ lung zu dem Schritt 300 zurück. Falls nicht, hält der Mikrocomputer die Unterbrechung aufrecht.

Dem Schritt 302 folgt ein Schritt 303, in dem der Mikro­ computer prüft, ob die Aufnehmerspule 2-2 abgetrennt ist bzw. einen Bruch aufweist. Ist dies der Fall, geht die Regelung zu einem Schritt 311 über, in dem die Lampe akti­ viert wird, gefolgt von einem Schritt 309. Liegt keine Unterbrechung vor, fährt die Regelung mit einem Schritt 304 fort, in dem geprüft wird, ob die vorbestimmte Zeit­ dauer schon abgelaufen ist. Falls die vorbestimmte Zeit­ dauer nicht abgelaufen ist, kehrt die Regelung zu dem Schritt 301 zurück. Ist die vorbestimmte Zeitdauer abge­ laufen, ohne daß eine Unterbrechung erkannt worden ist, wird ein Schritt 305 ausgeführt, um die Anwesenheit oder Abwesenheit eines Ausgangssignals aus der anderen Aufneh­ merspule 2-1 zu prüfen. Falls dieses Ausgangssignal vor­ liegt, geht die Regelung zu dem Schritt 309 über. Falls es nicht vorliegt, wird ein Schritt 306 ausgeführt, so daß der Schalter 7b betätigt wird, um durch den anderen Kon­ takt 7c-2 einen Stromfluß zu der Aufnehmerspule 2-2 zu bewirken. Dem Schritt 306 folgt ein Schritt 307, in dem festgestellt wird, ob die Aufnehmerspule 2-2 abgetrennt ist bzw. einen Bruch aufweist. Falls die Antwort "ja" ist, d. h. die Aufnehmerspule 2-2 abgetrennt ist, fährt das Programm mit einem Schritt 311 fort und geht dann zu dem Schritt 309 über. Ist die Antwort "nein", folgt ein Schritt 308, um den Ablauf der vorbestimmten Zeitperiode zu prü­ fen. Wenn die vorbestimmte Zeitperiode nicht abgelaufen ist, kehrt die Regelung zu dem Schritt 305 zurück. Ist die vorbestimmte Zeitperiode abgelaufen, kehrt die Regelung zu dem Schritt 301 zurück.

Wie bei der ersten Ausführungsform überwacht der Mikro­ computer 12 auch eine Fehlfunktion des Schalters 7b. Wenn der Schalter 7b eingeschaltet wird, erzeugt der Mikrocom­ puter ein Signal, das das Beenden der Regelung der Fahr­ zeugfunktionen kennzeichnet, und zwar unabhängig von der Anwesen­ heit des Ausgangssignals aus der Aufnehmerspule 2-1 oder 2-2 des jeweiligen Sensors.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Erfassen von Fehlfunktionen eines Sensors, welcher an eine signalverarbeitende Schaltung (9) über ein Verbindungselement (1) angeschlossen ist, mit:

einer Signalleitung (4), welche einen ersten elektri­ schen Strom, der ein Ausgangssignal des Sensors repräsen­ tiert, zu der signalverarbeitenden Schaltung (9) über das Verbindungselement (1) leitet;
einer einen Schalter (7b) enthaltenden Stromzuführungs­ einrichtung (7), welche an die Signalleitung (4) eine vorbe­ stimmte Zeitdauer anschließbar ist, zum Hervorrufen eines Flusses eines zweiten elektrischen Stroms über das Verbin­ dungselement (1) zu dem Sensor, wobei die Größe des zweiten Stroms größer ist als jene des ersten Stroms und hinrei­ chend groß ist, um eine auf dem Verbindungselement (1) ge­ bildete Oxidschicht zu entfernen; und
einer eine Fehlfunktion erfassenden Einrichtung (5), welche an die Signalleitung (4) angeschlossen ist, zum Beurteilen von Fehlfunktionen des Sensors während des Fließens des zweiten Stroms auf der Basis eines hohen bzw. niedrigen Signalpe­ gels auf der Signalleitung (4).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Sensor ein Drehgeschwindigkeitssensor zur Ver­ wendung in einem Kraftfahrzeug ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stromzuführungseinrichtung (7) den zweiten Strom für die vorbestimmte Zeitdauer zuführt, nachdem das Zündschloß (10) betätigt worden ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der zweite Strom nur bei Fehlen des ersten Stroms dem Verbindungselement (1) und dem Sensor zuführbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß sie zwei Drehgeschwindigkeitssensoren zur Verwen­ dung in einem Kraftfahrzeug aufweist, welche, nachdem das Zündschloß (10) betätigt worden ist, abwechselnd von der Stromzuführungseinrichtung (7) jeweils innerhalb einer be­ stimmten Zeitdauer mit dem zweiten Strom beaufschlagbar sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, ge­ kennzeichnet durch eine Einrichtung (12) zum Überwachen der Funktion des Schalters (7b) der Stromzuführungseinrichtung (7).