DE4013089A1 - IC engine control input voltage error corrected measurement - deriving accurate value of auxiliary parameter and replacement of reference parameter with derived digital ratio - Google Patents

Abstract

A method of error-corrected measurement of analogue electrical parameters as digital values, esp. of a voltage, involves comparing a base parameter of known value with its measured average value and using the deviations for correction. The electrical parameter and then immediately afterwards an essentially drift-free auxiliary value which is not accurately known are measured using the same device and converted to digital form by an ADC with an electrical reference input. A digital value ration is formed to eliminate the reference value and the correction value is determined to enable the exact value of the auxiliary parameter to be found. USE/ADVANTAGE - Accurate measurement of electrical parameter is achieved when the values of other parameter is achieved when the values of other parameters required for measurement are not accurately known.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur fehler­ korrigierten Messung einer analogen elektrischen Größe als Digitalwert, insbesondere einer Spannung, vor­ zugsweise einer Eingangsspannung eines Steuergeräts einer Brennkraftmaschine, bei dem eine im Wert bekannte elektrische Basisgröße verwendet und mit deren ermitteltem Meßwert verglichen wird, um auf­ tretende Abweichungen als Korrekturwert des Meßergeb­ nisses der elektrischen Größe zu verwenden.The invention relates to a method for errors corrected measurement of an analog electrical quantity as a digital value, in particular a voltage preferably an input voltage of a control unit an internal combustion engine in which one worth known electrical base size used and with whose measured value is compared to occurring deviations as a correction value of the measurement result to use electrical size.

Auf vielen Gebieten der Elektrotechnik ist es erforderlich, den absoluten Wert einer elektrischen Größe zu bestimmen. Hierzu ist es erforderlich, ge­ eichte Meßeinrichtungen einzusetzen. Die Eichung ist notwendig, da z. B. aufgrund von Bauteil­ toleranzen keine gleichbleibenden Eigenschaften der Geräte einer Serie gegeben sind.It is in many areas of electrical engineering required the absolute value of an electrical Determine size. This requires ge use calibrated measuring devices. The calibration is necessary because e.g. B. due to component  do not tolerate constant properties of the Devices of a series are given.

In der Kraftfahrzeugelektronik tritt ebenfalls das Problem einer exakten Bestimmung einer elektrischen Größe auf. Insbesondere ist es erforderlich, elektrische, von Sensoren stammende Größen fehlerfrei zu ermitteln, da sie zur Betriebsführung von Brenn­ kraftmaschinen herangezogen werden. Für die Aus­ wertung und Vorgabe von Betriebsparametern sind vor­ zugsweise Steuergeräte eingesetzt, die die Brenn­ kraftmaschinen der Fahrzeuge betreiben. Den Ein­ gängen dieser Steuergeräte werden unter anderem elektrische, betriebszustandsabhängige Größen zuge­ führt, die - für die weitere Verarbeitung - meß­ fehlerfrei zu erfassen sind. Meßfehler können sich unter anderem durch Bauteiltoleranzen, Drifterscheinungen (insbesondere temperaturabhängig) sowie durch zusätzliche Offset-Größen einstellen. Zur Vermeidung von Meßfehlern erfolgt daher in bekannter Weise meist ein Verstärkungs- und Offset- Abgleich durch hardwaremäßige Eingriffe innerhalb des Steuergeräts. Dieser Abgleich kann z. B. durch die Einstellung von Abgleichwiderständen realisiert werden. Insbesondere ist in der Serienfertigung dieses Vorgehen jedoch mühsam und aufwendig sowie mit entsprechenden Kosten verbunden.This also occurs in automotive electronics Problem of an exact determination of an electrical Size up. In particular, it is necessary electrical quantities from sensors are error-free to determine, since they are used for the operational management of Brenn engines are used. For the Aus Evaluation and specification of operating parameters are given preferably used control units that the Brenn operate the engines of the vehicles. The one gears of these control units are among others electrical, operating condition-dependent quantities leads, which - for further processing - measure must be recorded without errors. Measurement errors can occur among other things through component tolerances, drift phenomena (especially temperature-dependent) and by setting additional offset sizes. To Avoiding measurement errors is therefore done in a known manner Usually a gain and offset Adjustment through hardware interventions within the Control unit. This comparison can, for. B. by the Adjustment of trimming resistors implemented will. In particular is in series production this procedure, however, is tedious and time-consuming as well associated with corresponding costs.

Aus der DE-OS 38 44 333 ist ein Verfahren zur Korrektur von Bauteiltoleranzen bei der Verarbeitung von Signalen bekannt. Um die Auswirkung dieser Toleranzen bei einem Integrator berücksichtigen zu können, wird von einem Mikrocomputer ein Signal generiert, das bei fehlerloser Signalverarbeitung zu einem bekannten (theoretischen) Integralwert führen würde. Infolge der erwähnten Bauteiltoleranzen wird jedoch im Integrator ein anderer Integralwert registriert. Der Vergleich des tatsächlichen Integral­ werts mit dem theoretischen Wert liefert einen Differenzbetrag, der ein Maß für den Fehler dar­ stellt und als Korrekturwert für den Integralwert verwendet wird. Dem Integrator ist ein Analog/Digital-Wandler nachgeschaltet, so daß der Integralwert als digitale Größe zur Verfügung steht.DE-OS 38 44 333 describes a method for correction of component tolerances during processing known from signals. To see the impact of this Consider tolerances with an integrator too a signal from a microcomputer generated that with faultless signal processing  lead to a known (theoretical) integral value would. As a result of the component tolerances mentioned however, a different integral value in the integrator registered. The comparison of the actual integral value with the theoretical value provides one Difference amount, which is a measure of the error represents and as a correction value for the integral value is used. The integrator is a Analog / digital converter connected downstream, so that the Integral value is available as a digital variable.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Haupt­ anspruch genannten Merkmalen hat demgegenüber den Vorteil, daß stets eine fehlerfreie Messung der elektrischen Größe möglich ist, auch wenn für den Meßvorgang erforderliche Parameter nicht exakt einem Vorgabewert entsprechen, sondern beispielsweise in ihrem Absolutwert nicht exakt bekannt sind. Auch wenn z. B. Referenzparameter während eines Betriebszeitraums nicht stabil sind, sondern nicht vorab quantifizierbaren Drifterscheinungen unter­ liegen, ist das erfindungsgemäße Verfahren zur exakten Bestimmung der elektrischen Größe einsetzbar. Erfindungsgemäß werden unmittelbar nacheinander die elektrische Größe und dann eine driftfreie, jedoch in ihrer Größe nicht genau bekannte elektrische Hilfsgröße mit der gleichen Einrichtung gemessen. Hierzu sei angemerkt, daß es schaltungstechnisch einfacher ist, eine driftfreie Hilfsgröße zur Ver­ fügung zu stellen, z. B. eine stabilisierte Spannung, daß jedoch aufgrund von Bauteiltoleranzen die Schwierigkeit besteht, diese Hilfsgröße in ihrer absoluten Größe zu reproduzieren. Um bei Geräten einer Serienproduktion stets den gleichen Wert der jeweiligen Hilfsgröße zu generieren, sind die ein­ gangs zum Stand der Technik genannten, nachteiligen Abgleichverfahren erforderlich. Beim erfindungsge­ mäßen Verfahren ist jedoch dieser Abgleich über­ flüssig, da es ausreicht, wenn die Hilfsgröße driftfrei zur Verfügung steht, jedoch ihr exakter Größenwert nicht bekannt ist. Da die Messung der elektrischen Größe und der elektrischen Hilfsgröße unmittelbar nacheinander erfolgen, kann davon aus­ gegangen werden, daß eine für die Messung not­ wendige Referenzgröße innerhalb des Zeitraums dieser beiden Messungen konstant bleibt, also nicht driftet. Die eingangs erwähnten Drifterscheinungen stellen sich zumeist innerhalb größerer Zeiträume ein; sie werden beispielsweise durch Temperatur­ änderungen hervorgerufen. Der erwähnte Referenzparameter (Referenzgröße) ist in vorliegenden Falle dem Analog/Digital-Wandler zugeordnet, der - wie üblich - ratiometrisch arbeitet. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß diese Referenzgröße durch eine Ver­ hältnisbildung der Digitalwerte der zu bestimmenden elektrischen Größe und der elektrischen Hilfsgröße eliminiert wird. Dieses ist möglich, weil innerhalb der kurzen Meßzeit von der Konstanz der Referenz­ größe ausgegangen werden kann, so daß sich ihr Wert bei der Verhältnisbildung "wegkürzt". Da jedoch davon auszugehen ist, daß die elektrische Hilfsgröße nicht bei jedem Gerät einer Serienfertigung gleich­ groß, sondern - wie erwähnt - in ihrer Größe nicht genau bekannt ist, wobei sich unterschiedliche Werte durch Verstärkungs- und Exemplarstreuungen sowie Offset-Fehler einstellen können, wird der exakte Wert der Hilfsgröße durch Beaufschlagung mit einem Korrekturwert ermittelt. Das Auffinden des Korrekturwertes ist an sich bekannt (DE-OS 38 44 333). Dies erfolgt nach dem Prinzip, daß eine im Wert bekannte elektrische Basisgröße verwendet und mit deren ermitteltem Meßwert verglichen wird. Auf­ tretende Abweichungen werden ermittelt und zu einem Korrekturwert verarbeitet, mit dem die zu korrigierende Größe (hier Meßwert der Hilfsgröße) beauf­ schlagt wird.The inventive method with the main In contrast, the features mentioned have the Advantage that always an error-free measurement of the electrical size is possible, even if for the Measuring process required parameters not exactly correspond to a default value, but for example are not exactly known in their absolute value. Also if e.g. B. Reference parameters during a Operating period are not stable, but not previously quantifiable drift phenomena under lie, the inventive method for exact determination of the electrical size can be used. According to the invention, the electrical size and then a drift-free, however electrical size not exactly known in size Auxiliary size measured with the same device. It should be noted that it is circuitry is easier to use a drift-free auxiliary variable to provide, e.g. B. a stabilized Voltage, however, that due to component tolerances  Difficulty exists in this auxiliary variable in its reproduce absolute size. To with devices a series production always the same value of to generate the respective auxiliary variable are the one disadvantageous mentioned above Matching procedure required. With fiction However, this comparison is based on the procedure liquid, since it is sufficient if the auxiliary size is available without drift, but its more precise Size value is not known. Since the measurement of the electrical quantity and the electrical auxiliary quantity can take place immediately one after the other be gone that one is not necessary for the measurement agile reference size within the period of this remains constant in both measurements, i.e. not drifts. The drift phenomena mentioned at the beginning usually arise within longer periods a; they are, for example, by temperature changes caused. The reference parameter mentioned (Reference size) in this case is the Analog / digital converter assigned, which - as usual - works ratiometrically. According to the invention is now provided that this reference quantity by a ver Ratification of the digital values of the ones to be determined electrical quantity and the electrical auxiliary quantity is eliminated. This is possible because within the short measuring time from the constancy of the reference size can be assumed, so that its value "cuts away" in the relationship formation. However, since it can be assumed that the electrical auxiliary variable not the same for every device in series production large, but - as mentioned - not in size is exactly known, differing Values due to reinforcement and copy variations  and offset errors, the exact value of the auxiliary variable by applying determined a correction value. Finding the Correction value is known per se (DE-OS 38 44 333). This is done on the principle that an im Value known electrical base size used and is compared with the measured value determined. On occurring deviations are determined and become one Correction value processed with which to correct Size (here measured value of the auxiliary size) is struck.

Insgesamt ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren somit die exakte Bestimmung einer elektrischen Größe in Form eines Digitalwerts, ohne daß aufwendige hardwaremäßige Kalibrierverfahren durchzuführen sind, wobei es nicht zu Meßfehlern führt, wenn eine notwendige Referenzgröße einer Langzeitdrift unterliegt. Erforderlich ist hierzu zwar eine zu­ sätzliche Größe (Hilfsgröße), die jedoch in ihrem Wert nicht exakt bekannt sein muß. Diese muß drift­ frei sein, was jedoch mit einfachen Mitteln schaltungs­ technisch annähernd gut realisierbar ist. Der hier beschriebene softwaremäßige Kalibrierungsvor­ gang kann in gewünschten Abständen (insbesondere selbsttätig) wiederholt werden.Overall, the method according to the invention enables thus the exact determination of an electrical Size in the form of a digital value without being complex to carry out hardware calibration procedures are, it does not lead to measurement errors if a necessary reference variable of a long-term drift subject to. To do this, an ad is required additional size (auxiliary size), but in its Value does not have to be known exactly. This must drift be free, but what with simple means circuit is technically almost feasible. The Software calibration described here gang can at desired intervals (especially automatically) can be repeated.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der exakte Digitalwert N der elektrischen Größe nach der BeziehungAccording to a development of the invention, that the exact digital value N of the electrical Size according to the relationship

N_-i=v_-i · Nm/NH · 2ⁿ N _- i = v _- i · Nm / NH · 2 ⁿ

ermittelt wird, wobei v_-i ein exakter (idealer) Proportionalitätsfaktor, Nm der Digitalwert der elektrischen Größe, NH der Digitalwert der elektrischen Hilfsgröße und 2ⁿ die Auflösung des Analog/Digital-Wandlers angibt. Der Digitalwert N_-i kann nur die Größe 0, 1, 2, . . ., 2ⁿ-1 annehmen. Die Anzahl der möglichen Wertestufen, das heißt, die Auflösung des Analog/Digital-Wandlers, ist von der Bit-Anzahl abhängig. Für z. B. ein 8-Bit-System ergeben sich 256 Zustände. Bei den einzelnen Digitalwerten sind keine Zwischenwerte möglich. Die vorstehenden Ausführungen gelten auch für alle nachfolgenden, eine ähnliche Aufbaustruktur aufweisenden Formeln.is determined, where v _- i specifies an exact (ideal) proportionality factor, Nm the digital value of the electrical variable, NH the digital value of the auxiliary electrical variable and 2 ⁿ the resolution of the analog / digital converter. The digital value N _- i can only have the size 0, 1, 2,. . ., Assume 2 ⁿ -1. The number of possible value levels, i.e. the resolution of the analog / digital converter, depends on the number of bits. For e.g. B. an 8-bit system there are 256 states. No intermediate values are possible for the individual digital values. The above statements also apply to all of the following formulas, which have a similar structure.

Vorzugsweise wird der Digitalwert der elektrischen Größe zuPreferably, the digital value of the electrical Size too

Nm=v_-i · Um/Uref_-r · 2ⁿ Nm = v _- iUm / Uref _- r2 ⁿ

und der Digitalwert der elektrischen Hilfsgröße zuand the digital value of the auxiliary electrical variable

NH=v_-i · UH_-i/Uref_-r · 2ⁿ NH = v _- iUH _- i / Uref _- r2 ⁿ

bestimmt, wobei UH_-i der exakte Wert der Hilfsgröße und Uref_-r die reale Referenzgröße ist. Im vorstehenden werden bezüglich des Verstärkungsfaktors, des Offsets sowie der Hilfsspannung zunächst ideale Verhältnisse unterstellt; lediglich die Referenz­ größe wird als fehlerbehaftet angenommen. Im Zuge dieser Anmeldung wird unter einem exakten (bzw. idealen) Wert ein fehlerfreier Wert und unter einem realen Wert ein möglicherweise mit einem Fehler behafteter Wert verstanden. determined, where UH _- i is the exact value of the auxiliary quantity and Uref _- r is the real reference quantity. In the foregoing, ideal conditions are assumed with regard to the gain factor, the offset and the auxiliary voltage; only the reference size is assumed to be faulty. In the course of this application, an exact (or ideal) value is understood to mean an error-free value and a real value is understood to mean a value that may contain an error.

Zur Bestimmung des exakten Werts der Hilfsgröße wird von der Beziehung:To determine the exact value of the auxiliary variable is from the relationship:

NH_-r=(v_-r · UH+U_-offset_-r)/Uref_-r · 2ⁿ NH _- r = (v _- rUH + U _- offset _- r) / Uref _- r2 ⁿ

ausgegangen und mit den Korrekturfaktoren k1 und k2 des Korrekturwerts gemäß der Beziehungassumed and with the correction factors k1 and k2 the correction value according to the relationship

NH_-r korr=NH_-i=k1 · (NH_-r-k2)NH _- r corr = NH _- i = k1 (NH _- r-k2)

beaufschlagt, wobei v_-r ein realer Proportionali­ tätsfaktor, UH die Hilfsgröße (Hilfsspannung) und U_-offset_-r eine reale Offset-Größe ist. Die ideale Offset-Größe weist den Wert "Null" auf. Durch den Proportionalitätsfaktor und die Offset-Größe lassen sich die realen Werte sowohl multiplikativ als auch additiv korrigieren.applied, where v _- r is a real proportionality factor, UH is the auxiliary variable (auxiliary voltage) and U _- offset _- r is a real offset variable. The ideal offset size is "zero". With the proportionality factor and the offset size, the real values can be corrected both multiplicatively and additively.

Insbesondere ist vorgesehen, daß der Korrekturwert durch die Messung zweier bekannter Spannungen Um1 und Um2 ermittelt wird, wobei die Digitalwerte der bekannten SpannungenIn particular, it is provided that the correction value by measuring two known voltages Um1 and Um2 is determined, the digital values of the known voltages

N_-r1=(v_-r · Um1+U_-offset_-r)/Uref_-r · 2ⁿ N _- r1 = (v _- r · Um1 + U _- offset _- r) / Uref _- r · 2 ⁿ

N_-r2=(v_-r · Um2+U_-offset_-r)/Uref_-r · 2ⁿ N _- r2 = (v _- r · Um2 + U _- offset _- r) / Uref _- r · 2 ⁿ

gemessen und mit den bekannten exakten Wertenmeasured and with the known exact values

N_-i1=v_-i · Um1/Uref_-i · 2ⁿ N _- i1 = v _- i · Um1 / Uref _- i · 2 ⁿ

N_-i2=v_-i · Um2/Uref_-i · 2ⁿ N _- i2 = v _- i · Um2 / Uref _- i · 2 ⁿ

nach der Beziehungafter the relationship

k1=N_-i1/(N_-r1-N_-r2)k1 = N _- i1 / (N _- r1-N _- r2)

k2=(N_-i1 · N_-r2-N_-i2 · N_-r1)/N_-i1-N_-i2)k2 = (N _- i1N _- r2-N _- i2N _- r1) / N _- i1-N _- i2)

weiterverarbeitet werden, wobei Uref_-i die exakte Referenzgröße ist.are further processed, where Uref _- i is the exact reference quantity.

Vorzugsweise wird die elektrische Größe bzw. Hilfs­ größe mittels eines Umschalters dem Eingang des Analog/Digital-Wandlers zugeführt. Die elektrische Größe und/oder die elektrische Hilfsgröße und/oder die elektrische Referenzgröße sind vorzugsweise elektrische Spannungen.Preferably the electrical quantity or auxiliary size by means of a switch at the entrance of the Analog / digital converter supplied. The electrical Size and / or the auxiliary electrical variable and / or the electrical reference quantity are preferred electrical voltages.

Aus alledem wird deutlich, daß durch die drift­ freie, jedoch in ihrem Absolutwert nicht notwendiger­ weise exakt bekannte Hilfsgröße eine exakte Messung der elektrischen Größe möglich ist, selbst wenn die Referenzgröße infolge nicht vorab quanti­ fizierbarer Drifterscheinungen instabil ist. Um die bei einer Serienfertigung durch Exemplarstreuungen stets auftretenden Verstärkungs- und Offsetfehler zu eliminieren und den exakten Wert der zwar stabilen, jedoch in ihrem Absolutwert nicht exakt bekannten Hilfsgröße zu bestimmen, werden durch Ver­ gleichsmessungen mit zwei bekannten Spannungen Korrekturfaktoren eines Korrekturwerts ermittelt, wodurch ohne hardwaremäßige Abgleichverfahren eine exakte Bestimmung der analogen elektrischen Größe als Digitalwert möglich ist.From all this it is clear that the drift free, but not absolutely necessary in its absolute value wise exactly known auxiliary size an exact Measurement of the electrical size is possible yourself if the reference quantity is not quanti detectable drift phenomena is unstable. To the in the case of series production through the distribution of specimens Gain and offset errors that always occur to eliminate and the exact value of the stable, however not exactly in its absolute value to determine known auxiliary variable are determined by Ver equal measurements with two known voltages Correction factors of a correction value are determined, whereby a hardware-free adjustment procedure exact determination of the analog electrical quantity is possible as a digital value.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigt The invention is described below with reference to the figures explained in more detail. It shows  

Fig. 1 ein Blockschaltbild, Fig. 1 is a block diagram,

Fig. 2 ein erweitertes Blockschaltbild und Fig. 2 is an expanded block diagram and

Fig. 3 ein Flußdiagramm. Fig. 3 is a flow chart.

Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments

In elektronischen Steuergeräten von Brennkraft­ maschinen, z. B. zur Steuerung von Dieseleinspritzan­ lagen, ist es erforderlich, an einem Eingang 1 des Steuergeräts 2 eine elektrische Größe 3 zu messen, da der Absolutwert dieser Größe als Steuergröße zur Bestimmung der vom Steuergerät 2 gelieferten Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (z. B. Ein­ spritzzeit) herangezogen wird. Die elektrische Größe 3 liegt als analoge Spannung Um vor. Sie wird einer Anpassungsschaltung 4 des Steuergeräts 2 zugeführt, die auch eine Schutzfunktion übernimmt. Der Ausgang 5 der Anpassungsschaltung 4 ist mit einem Analog/Digital-Wandler 6 verbunden. Dem ratio­ metrisch arbeitenden Analog/Digital-Wandler 6 wird eine Referenzgröße 7 zugeführt. Es handelt sich dabei um eine Referenzspannung Uref. Der Ausgang 8 des Analog/Digital-Wandlers 6 ist an einen Mikro­ rechner 9 angeschlossen, der mit einem programmier­ baren Speicher 10 in Verbindung steht. Der Speicher 10 ist vorzugsweise als EEPROM ausgebildet. Eine Datenverbindung 11 führt vom Mikrorechner 9 zu einer seriellen Schnittstelle 11′, an die ein externer Prüfrechner 12 angeschlossen ist. Nach einem anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Funktion des Prüfrechners 12 vom Mikro­ rechner 9 mit übernommen, so daß der Prüfrechner 12 entfallen kann.In electronic control units of internal combustion engines, for. B. to control diesel injection systems, it is necessary to measure an electrical variable 3 at an input 1 of the control unit 2 , since the absolute value of this variable as a control variable for determining the operating parameters of the internal combustion engine supplied by the control unit 2 (e.g., an injection time ) is used. The electrical variable 3 is available as an analog voltage Um. It is fed to an adaptation circuit 4 of the control unit 2 , which also takes on a protective function. The output 5 of the matching circuit 4 is connected to an analog / digital converter 6 . A reference variable 7 is supplied to the ratio-metric analog / digital converter 6 . It is a reference voltage Uref. The output 8 of the analog / digital converter 6 is connected to a microcomputer 9 which is connected to a programmable memory 10 . The memory 10 is preferably designed as an EEPROM. A data connection 11 leads from the microcomputer 9 to a serial interface 11 ' to which an external test computer 12 is connected. According to another embodiment, not shown, the function of the test computer 12 is taken over by the microcomputer 9 so that the test computer 12 can be omitted.

Die Schaltungsanordnung der Fig. 1 hat folgende Funktion:The circuit arrangement of FIG. 1 has the following function:

Um die analoge Spannung Um als Digitalwert exakt - also fehlerfrei - erfassen zu können, ist der gemessene Wert zum Eliminieren von Fehlern, die sich z. B. aufgrund von Exemplarstreuungen bei der Serienfertigung einstellen, mit einem Korrekturwert zu beaufschlagen. Im idealen, das heißt, fehler­ freien Fall würde die Spannung Um über die Anpassungs­ schaltung 4 dem Analog/Digital-Wandler 6 zuge­ führt und von diesem in den DigitalwertIn order to be able to record the digital voltage exactly - that is to say without errors - as a digital value, the measured value is used to eliminate errors which, for example, B. set due to copy variations in series production to apply a correction value. In the ideal, that is, error-free case, the voltage Um would be supplied via the adaptation circuit 4 to the analog / digital converter 6 and from this into the digital value

N_-i=v_-i · Um/Uref_-i · 2ⁿ N _- i = v _- i · Um / Uref _- i · 2 ⁿ

mit N_-i=0, 1, 2, . . ., 2ⁿ-1with N _- i = 0, 1, 2,. . ., 2 ⁿ -1

umgewandelt werden. Je nach Auflösung des Analog/Digital-Wandlers 6, das heißt, der Anzahl seiner Bits, ist die Zahl der möglichen Digitalwerte bestimmt. Bei z. B. einem 8-Bit-System sind 256 Digital­ werte möglich. In der vorstehenden Formel stellt v_-i einen idealen Proportionalitätsfaktor sowie Uref_-i den idealen Absolutwert der Referenzgröße 7 da. Da jedoch die genannten Exemplar­ streuungen auftreten, die zu Meßfehlern führen, ist nicht von idealen, sondern von realen Werten auszu­ gehen. Es treten zumeist multiplikative und additive Fehler auf. In der Praxis ist daher anstelle des exakten Digitalwerts N_-i vom realen Digitalwert auszugehen, der sich zubeing transformed. The number of possible digital values is determined depending on the resolution of the analog / digital converter 6 , that is, the number of its bits. At z. B. an 8-bit system 256 digital values are possible. In the above formula, v _- i represents an ideal proportionality factor and Uref _- i represents the ideal absolute value of reference variable 7 . However, since the specimens mentioned occur, which lead to measurement errors, real values should not be assumed, but rather ideal values. Multiplicative and additive errors usually occur. In practice, therefore, instead of the exact digital value N _- i, the real digital value has to be assumed, which is increasing

N_-r=(v_-r ± Um+U_-offset_-r)/Uref_-r · 2ⁿ N _- r = (v _- r ± Um + U _- offset _- r) / Uref _- r2 ⁿ

ergibt (U_-offset_-i=0). Durch die multiplikativen und additiven Abweichungen wird die Meßgenauigkeit unzulässig beeinträchtigt. Bisher wurde im Stand der Technik ein Verstärkungs- und Offsetabgleich durch hardwaremäßige Eingriffe innerhalb des Steuergeräts 2, z. B. durch Einstellung von Abgleichwiderständen, vorgenommen. Dieser hardwaremäßige Eingriff kann durch das hier vorliegende Verfahren vermieden werden. In einem sogenannten Abgleichmodus werden hierzu an den Eingang 1 des Steuergeräts 2 nachein­ ander zwei bekannte Spannungen Um1 und Um2 ange­ legt, die zu den folgenden Digitalwerten führen:results (U _- offset _- i = 0). Due to the multiplicative and additive deviations, the measuring accuracy is adversely affected. So far, a gain and offset adjustment by hardware interventions within the control unit 2 , z. B. made by adjusting trimming resistors. This intervention in terms of hardware can be avoided by the present method. In a so-called adjustment mode, two known voltages Um1 and Um2 are applied to the input 1 of the control unit 2 one after the other, which lead to the following digital values:

N_-r1=(v_-r · Um1+U_-offset_-r)/Uref_-r · 2ⁿ N _- r1 = (v _- r · Um1 + U _- offset _- r) / Uref _- r · 2 ⁿ

N_-r2=(v_-r · Um2+U_-offset_-r)/Uref_-r · 2ⁿ.N _- r2 = (v _- r · Um2 + U _- offset _- r) / Uref _- r · 2 ⁿ .

Durch den Index "r" wird deutlich gemacht, daß es sich hierbei um reale und nicht um die exakten, idealen Werte handelt, die den Index "i" tragen. Die zu den Digitalwerten N_-r1 und N_-r2 gehörenden, bekannte idealen Werte lauten:The index "r" makes it clear that these are real and not the exact, ideal values that carry the index "i". The known ideal values belonging to the digital values N _- r1 and N _- r2 are:

N_-i1=v_-i · Um1/Uref_-i · 2ⁿ N _- i1 = v _- i · Um1 / Uref _- i · 2 ⁿ

N_-i2=v_-i · Um2/Uref_-i · 2ⁿ.N _- i2 = v _- i · Um2 / Uref _- i · 2 ⁿ .

Um von den realen Werten zu den idealen Werten zu gelangen, ist entweder vom Mikrorechner 9 oder vom Prüfrechner 12 ein Korrekturwert zu berechnen, der sich aus den Korrekturfaktoren k1 und k2 zusammen­ setzt. Diese lauten:In order to get from the real values to the ideal values, either the microcomputer 9 or the test computer 12 has to calculate a correction value which is composed of the correction factors k1 and k2. These are:

k1=N_-i1/(N_-r1-N_-r2)k1 = N _- i1 / (N _- r1-N _- r2)

k2=(N_-i1 · N_-r2-N_-i2 · N_-r1)/(N_-i1-N_-i2).k2 = (N _- i1 * N _- r2-N _- i2 * N _- r1) / (N _- i1-N _- i2).

Sind diese Korrekturfaktoren ermittelt, so kann der Abgleichmodus verlassen und der normale Betrieb aufgenommen werden, in dem dann alle Meßwerte N_-r gemäß folgender Beziehung korrigiert werden:Once these correction factors have been determined, the adjustment mode can be exited and normal operation can begin, in which all measured values N _- r are then corrected according to the following relationship:

N_-r korr=k1 (N_-r-k2)=N_-i.N _- r corr = k1 (N _- r-k2) = N _- i.

Auf diese Weise lassen sich die Auswirkungen der erwähnten Exemplarstreuungen vermeiden.In this way, the impact of Avoid the aforementioned spread of specimens.

Die für den Analog/Digital-Wandler 6 notwendige Referenzgröße 7, die von der Referenzspannung Uref gebildet wird, ist in der Praxis infolge von nicht vorab quantifizierbaren Drifterscheinungen meist nicht stabil. Dennoch läßt sich - gemäß Fig. 2 - ein Verfahren angeben, mit dem eine zu messende analoge elektrische Größe exakt als Digitalwerk erfaßt werden kann. Hierzu ist zusätzlich zu der Anordnung gemäß Fig. 1 in der Fig. 2 zwischen der Anspassungs­ schaltung 4 und dem Analog/Digital-Wandler 6 ein Umschalter 13 vorgesehen, so daß entweder die zu messende Spannung Um oder eine elektrische Hilfsgröße 14 an den Eingang des Analog/Digital- Wandlers 6 gelegt werden kann. Die Hilfsgröße 14 wird vorzugsweise von einer Hilfsspannung UH gebildet.The reference quantity 7 required for the analog / digital converter 6 , which is formed by the reference voltage Uref, is usually not stable in practice due to drift phenomena which cannot be quantified in advance. Nevertheless, according to FIG. 2, a method can be specified with which an analog electrical quantity to be measured can be recorded exactly as a digital work. For this purpose, in addition to the arrangement according to FIG. 1 in FIG. 2, a switch 13 is provided between the matching circuit 4 and the analog / digital converter 6 , so that either the voltage Um to be measured or an auxiliary electrical variable 14 is input to the Analog / digital converter 6 can be placed. The auxiliary variable 14 is preferably formed by an auxiliary voltage UH.

Während es bei dem oben beschriebenen Verfahren bei der Referenzspannung Uref auf deren exakte Größe ankam, ist dieses bei der Hilfsspannung UH nicht der Fall. Die Hilfsspannung UH muß jedoch driftfrei zur Verfügung stehen, braucht jedoch in ihrem Absolutwert nicht notwendigerweise exakt bekannt sein. In der Praxis läßt sich eine derartige Spannung mit einer Spannungskonstanthalteschaltung einfacher realisieren, die einen praktisch driftfreien Absolutwert zur Verfügung stellt, der jedoch - z. B. aufgrund von Bauteilstreuungen bei der Serien­ produktion - nicht stets den gleichen Absolutwert auf­ weist.While it is in the process described above the reference voltage Uref to their exact size arrived, this is not with the auxiliary voltage UH the case. However, the auxiliary voltage UH must be free of drift  are available, but need in their Absolute value may not necessarily be known exactly. In practice, such a tension can be used a constant voltage circuit easier realize that practically drift-free Provides absolute value, which however - e.g. B. due to component scatter in the series production - not always the same absolute value points.

Zur Durchführung des Verfahrens wird nun in zwei Schritten vorgegangen. Zunächst wird - wie oben beschrieben - die Spannung Um und dann - unmittelbar danach - die Spannung UH gemessen. Dabei ist davon auszugehen, daß sich Referenzspannung Uref zwischen diesen beiden unmittelbar aufeinanderfolgenden Messungen nicht ändert. Werden ideale Verhältnisse für den Verstärkungsfaktor und den Offset sowie der Hilfsspannung unterstellt, so ergibt sich für den absoluten Meßwert:The procedure is now carried out in two Steps. First of all - as above described - the tension Um and then - immediately after that - measured the voltage UH. Here is of it assume that reference voltage Uref between these two consecutive measurements does not change. Become ideal conditions for the gain factor and the offset as well as the Auxiliary voltage assumed, so for the absolute measured value:

N=v_-i · Um/UH_-i · 2ⁿ.N = v _- i · Um / UH _- i · 2 ⁿ .

Aus den Meßwerten (Digitalwerten)From the measured values (digital values)

Nm=v_-i · Um/Uref_-r · 2ⁿ Nm = v _- iUm / Uref _- r2 ⁿ

NH=v_-i · UH_-i/Uref_-r · 2ⁿ NH = v _- iUH _- i / Uref _- r2 ⁿ

folgt:follows:

N=v_-i · Nm/NH · 2ⁿ.N = v _- i · Nm / NH · 2 ⁿ .

Da bei einer Serienfertigung - wie vorstehend schon erwähnt - von Verstärkungs- und Offsetfehlern durch Exemplarstreuungen usw. ausgegangen werden muß und die Hilfsspannung UH zwar stabil, jedoch in ihrem Absolutwert möglicherweise nicht exakt bekannt ist, muß der auf diese Weise ermittelte Meßwert in der Praxis nochmal zusätzlich mittels des entsprechenden Korrekturwertes korrigiert werden, wie das bereits vorstehend für den Meßwert Um erläutert wurde. Dies bedeutet, daß zunächst in dem Abgleich­ modus die entsprechenden Korrekturfaktoren k1 und k2 zu bestimmen sind und dann - wie bereits ausge­ führt - eine Korrektur zum Erhalt der idealen Werte vorzunehmen ist.As with a series production - as before mentioned - from gain and offset errors  Variations in copies etc. must be assumed and the auxiliary voltage UH is stable, but in its Absolute value may not be exactly known the measured value determined in this way must be in the Practice again using the appropriate one Correction value to be corrected like that already explained above for the measured value Um has been. This means that first in the comparison mode the corresponding correction factors k1 and The number to be determined and then - as already stated leads - a correction to maintain the ideal values is to be made.

Das Verfahren wird in dem Flußdiagramm der Fig. 3 nochmals verdeutlicht. Ausgehend vom Startfeld 15 wird im Feld 16 bestimmt, ob der Betrieb im Abgleichmodus A oder im Normalbetrieb No erfolgen soll. Liegt der Abgleichmodus A vor, so erfolgt im Schritt 17 das Anlegen der im Wert bekannten Spannung Um1. Im Schritt 18 wird der zugehörige Digitalwert N_-r1 gemessen. Anschließend wird dann - im Schritt 19 - die zweite bekannte Spannung Um2 an den Eingang 1 des Steuergeräts 2 angelegt und im Schritt 20 der zugehörige Digitalwert N_-r2 gemessen. Im Schritt 21 erfolgt dann die Bestimmung der Korrekturfaktoren k1 und k2. Diese Korrekturfaktoren k1 und k2 werden im Schritt 22 im Speicher 10 des Steuergeräts 2 gespeichert. Sie stehen für den Normalbetrieb No zur Verfügung, bei dem im Schritt 23 der reale Wert N_-r gemessen und - unter Heran­ ziehung der Korrekturfaktoren k1 und k2 - im nach­ folgenden Schritt 24 die Korrektur durchgeführt wird. The process is illustrated again in the flow chart of FIG. 3. Starting from the start field 15 , it is determined in field 16 whether the operation should take place in adjustment mode A or in normal operation No. If the adjustment mode A is present, the voltage Um1 known in value is applied in step 17 . In step 18 , the associated digital value N _- r1 is measured. Then, in step 19 , the second known voltage Um2 is applied to input 1 of control unit 2 and in step 20 the associated digital value N _- r2 is measured. In step 21 , the correction factors k1 and k2 are then determined. These correction factors k1 and k2 are stored in step 22 in the memory 10 of the control unit 2 . They are available for normal operation No, in which the real value N _- r is measured in step 23 and - using the correction factors k1 and k2 - the correction is carried out in the following step 24 .

Wird - wie im Falle der Fig. 2 - mit einer Hilfs­ größe 14 (Hilfsspannung UH) gearbeitet, so kommt - gemäß Fig. 3 - hinzu, daß, ausgehend vom Startfeld 25, zunächst die Spannung Um angelegt wird (Schritt 26) und der zugehörige Digitalwert Nm im Schritt 27 gemessen wird. Sofort danach wird dann die Spannung UH dem Analog/Digital-Wandler 6 zugeführt (Schritt 28) und im Schritt 29 der zugehörige Digitalwert NH gemessen. Die bereits vorstehend erläuterte Korrektur der Hilfsspannung UH erfolgt dann entsprechend den bereits erläuterten Schritten 17 bis 22.If - as in the case of Fig. 2 - with an auxiliary size 14 (auxiliary voltage UH) is working, then - according to Fig. 3 - is added that, starting from the start field 25 , the voltage Um is first applied (step 26 ) and the associated digital value Nm is measured in step 27 . Immediately thereafter, the voltage UH is then fed to the analog / digital converter 6 (step 28 ) and the associated digital value NH is measured in step 29 . The correction of the auxiliary voltage UH already explained above is then carried out in accordance with the steps 17 to 22 already explained.

Aufgrund des erläuterten Verfahrens erfolgt somit ein softwaremäßiger Abgleich, der keine Eingriffe innerhalb des Geräts benötigt. Die Anwendung dieses Verfahrens ist nicht nur in der Gerätefertigung, sondern - z. B. zur Nacheichung - im Service oder - sofern im Feldbetrieb des Geräts Betriebspunkte mit exakt bekannter Meßspannung vorhanden sind, z. B. wenn die Meßspannung ein Wegmeßsignal für einen Lageregelkreis liefert und durch mechanische Anschläge exakt bekannte Arbeitspunkte eingestellt werden können - sogar während des normalen Betriebs möglich.Because of the method explained, this is done a software comparison that does not interfere needed within the device. The application of this Process is not just in device manufacturing, but - e.g. B. for re-verification - in service or - if operating points in the field operation of the device are available with exactly known measuring voltage, e.g. B. if the measuring voltage is a position measuring signal for provides a position control loop and by mechanical Stops set exactly known working points can become - even during normal operation possible.

Aufgrund der Erfindung ist daher die exakte Erfassung eines absolut zu messenden Spannungswertes in einem Steuergerät mit einem ratiometrisch arbeitenden Analog/Digital-Wandler 6 und einem Mikrorechner 9 möglich, bei dem Offset- und Verstärkungsfehler durch einen softwaremäßig durchgeführten Abgleich eliminiert werden. Hierzu werden - wie ausgeführt - an den Eingang des Steuergeräts 2 zwei bekannte Spannungen Um1 und Um2 gelegt und daraus reale Meßwerte ermittelt. Durch Vergleich mit den zuge­ hörigen idealen Werten läßt sich ein multiplikativer und additiver Korrekturwert bestimmten, um die realen Meßwerte in ideale Meßwerte zu überführen. Die Korrekturfaktoren des Korrekturwerts werden in einem programmierbaren Speicher 10 des Steuergeräts 2 gespeichert und stehen dann zur Korrektur der zukünftigen Meßwerte zur Verfügung. Sofern die Referenzspannung Uref des Analog/Digital-Wandlers 6 einer Drift unterworfen ist, wird zusätzlich eine Hilfsspannungsquelle UH verwendet, die zwar keine Drift aufweist, deren absoluter Spannungswert jedoch nicht exakt bekannt sein muß. Diese Spannungs­ quelle ist mit einfachen Mitteln realisierbar. Um die genaue Größe der Hilfsspannung zu ermitteln, wird diese gemessen, wobei zur Eliminierung von Meßfehlern in der vorstehend erwähnten Weise vorge­ gangen wird.On the basis of the invention, therefore, the exact detection of a voltage value to be measured absolutely is possible in a control unit with a ratiometrically operating analog / digital converter 6 and a microcomputer 9 , in which offset and amplification errors are eliminated by a software-carried out adjustment. For this purpose - as stated - two known voltages Um1 and Um2 are applied to the input of control unit 2 and real measured values are determined therefrom. By comparison with the associated ideal values, a multiplicative and additive correction value can be determined in order to convert the real measured values into ideal measured values. The correction factors of the correction value are stored in a programmable memory 10 of the control device 2 and are then available for the correction of the future measured values. If the reference voltage Uref of the analog / digital converter 6 is subject to a drift, an auxiliary voltage source UH is additionally used, which does not have any drift, but whose absolute voltage value does not have to be exactly known. This voltage source can be realized with simple means. In order to determine the exact size of the auxiliary voltage, it is measured, and steps are taken to eliminate measurement errors in the manner mentioned above.

Claims (7)

1. Verfahren zum fehlerkorrigierten Messen einer analogen elektrischen Größe als Digitalwert, ins­ besondere einer Spannung, vorzugsweise einer Ein­ gangsspannung eines Steuergeräts einer Brennkraft­ maschine, bei dem eine im Wert bekannte elektrische Basisgröße verwendet und mit deren ermitteltem Meßwert verglichen wird, um auftretende Abweichungen als Korrekturwert der elektrischen Größe zu verwenden, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar nacheinander die elektrische Größe und dann eine im wesentlichen driftfreie, in ihrem Wert nicht genau bekannte elektrische Hilfsgröße mit der gleichen Einrichtung gemessen und durch einen mit einer elektrischen Referenzgröße beaufschlagten Analog/Digital-Wandler in Digitalwerte umgewandelt werden, daß zur Eliminierung der Referenzgröße eine Verhältnisbildung der Digitalwerte erfolgt und daß zur Ermittlung des exakten Werts der Hilfsgröße der Korrekturwert ermittelt wird. 1. A method for error-corrected measurement of an analog electrical quantity as a digital value, in particular a voltage, preferably an input voltage of a control unit of an internal combustion engine, in which an electrical base quantity known in value is used and compared with the measured value determined, in order to identify any deviations as a correction value to use the electrical quantity, characterized in that the electrical quantity and then a substantially drift-free electrical auxiliary quantity, whose value is not exactly known, are measured immediately in succession with the same device and into digital values by an analog / digital converter charged with an electrical reference quantity be converted that a ratio formation of the digital values takes place in order to eliminate the reference variable and that the correction value is determined to determine the exact value of the auxiliary variable. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der exakte Digitalwert (N_-i) der elektrischen Größe nach der Beziehung N_-i=v_-i · Nm/NH · 2ⁿermittelt wird, wobei
v_-i ein exakter (idealer) Proportionalitätsfaktor,
Nm der Digitalwert der elektrischen Größe,
NH der Digitalwert der elektrischen Hilfsgröße und
2ⁿ die Auflösung des Analog/Digital-Wandlers ist.2. The method according to claim 1, characterized in that the exact digital value (N _- i) of the electrical variable is determined according to the relationship N _- i = v _- i · Nm / NH · 2 ⁿ , wherein
v _- i an exact (ideal) proportionality factor,
Nm the digital value of the electrical quantity,
NH is the digital value of the auxiliary electrical variable and
2 ^{n is} the resolution of the analog / digital converter. 3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Digitalwert der elektrischen Größe zu Nm=v_-i · Um/Uref_-r · 2ⁿund der Digitalwert der elektrischen Hilfsgröße zuNH=v_-i · UH_-i/Uref_-r · 2ⁿbestimmt werden, wobei
UH_-i der exakte Wert der Hilfsgröße und
Uref_-r die reale Referenzgröße ist.3. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the digital value of the electrical variable to Nm = v _- i · Um / Uref _- r · 2 ⁿ and the digital value of the auxiliary electrical variable zuNH = v _- i · UH _- i / Uref _- r · 2 ⁿ can be determined, whereby
UH _- i the exact value of the auxiliary variable and
Uref _- r is the real reference size. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des exakten Werts der Hilfsgröße von der Beziehung NH_-r=(v_-r · UH_-i+U_-offset_-r)/Uref_-r · 2ⁿausgegangen und mit den Korrekturverfahren k1 und k2 des Korrekturwerts gemäß der BeziehungNH_-r_-korr=NH_-i=k1 · (NH_-r-k2)beaufschlagt wird, wobei v_-r ein realer Proportio­ nalitätsfaktor, UH die Hilfsgröße und U_-offset_-r eine reale Offsetgröße ist.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that to determine the exact value of the auxiliary variable from the relationship NH _- r = (v _- r · UH _- i + U _- offset _- r) / Uref _- r · 2 ⁿ and the correction methods k1 and k2 of the correction value according to the relationship NH _- r _- corr = NH _- i = k1 · (NH _- r-k2) are applied, where v _- r is a real proportionality factor, UH is the auxiliary variable and U _- offset _- r is a real offset size. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Korrekturwert durch die Messung zweier bekannter Spannungen Um1 und Um2 ermittelt wird, wobei die Digitalwerte der bekannten Spannungen N_-r1=(v_-r · Um1+U_-offset_-r)/Uref_-r · 2ⁿN_-r2=(v_-r · Um2+U_-offset_-r)/Uref_-r · 2ⁿgemessen und mit deren bekannten exakten WertenN_-i1=v_-i · Um1/Uref_-i · 2ⁿN_-i2=v_-i · Um2/Uref_-i · 2ⁿnach der Beziehung:k1=N_-i1/(N_-r1-N_-r2)k2=(N_-i1 · N_-r2-N_-i2 · N_-r1)/(N_-i1-N_-i2)weiterverarbeitet werden, wobei Uref_-i die exakte Referenzgröße ist.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the correction value is determined by measuring two known voltages Um1 and Um2, the digital values of the known voltages N _- r1 = (v _- r · Um1 + U _- offset _- r) / Uref _- r · 2 ⁿ N _- r2 = (v _- r · Um2 + U _- offset _- r) / Uref _- r · 2 ⁿ measured and with their known exact values N _- i1 = v _- i · Um1 / Uref _- i · 2 ⁿ N _- i2 = v _- i · Um2 / Uref _- i · 2 ⁿ according to the relationship: k1 = N _- i1 / (N _- r1-N _- r2) k2 = (N _- i1 · N _- r2-N _- i2 · N _- r1) / (N _- i1-N _- i2) are further processed, where Uref _- i is the exact reference variable. 6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Größe bzw. Hilfsgröße mittels eines Umschalters dem Eingang des Analog/Digital-Wandlers zuführbar ist.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the electrical  Size or auxiliary size by means of a switch Input of the analog / digital converter can be fed. 7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Größe und/oder die elektrische Hilfsgröße und/oder die Referenzgröße elektrische Spannungen sind.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the electrical Size and / or the auxiliary electrical variable and / or the reference quantity are electrical voltages.