DE4323380A1 - Verfahren und Schaltung zur Fehlererkennung bei Widerstands-Meßbrücken - Google Patents
Verfahren und Schaltung zur Fehlererkennung bei Widerstands-MeßbrückenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Fehler
erkennung bei Widerstandsmeßbrücken gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Widerstandsmeßbrücken bestehen im allgemeinen aus vier
Widerständen, die auf einer Membran aufgeklebt oder ein
geätzt sind und deren Widerstandswert insbesondere von
ihrer Verformung (Kraft- oder Druckeinwirkung) abhängt.
Die Membran kann mit einem Gasdruck oder einer Kraft be
aufschlagt werden, wodurch die Widerstände gedehnt oder
gestaucht werden. Hieraus läßt sich auf die Größe des
Druckes oder der Kraft schließen. Die unter der Kraftein
wirkung geringfügig veränderten Widerstandswerte lassen
sich elektronisch auswerten, womit die Meßgröße relativ
genau bestimmt werden kann. Durch die Ausbildung als
Brücke sollen Temperatureinflüsse eliminiert werden.
Bekannt ist die Ausbildung als sogenannter Dehnungsmeß
streifen (DMS), der aus einer Folie mit aufgebrachten Wi
derstandsbahnen besteht. Wenn die genannte Folie auf
einen Träger aufgeklebt ist, läßt sich damit eine Durch
biegung des Trägers erfassen.
Die oben beschriebenen Widerstandsmeßbrücken können nun,
insbesondere nach längerem Betrieb, gewisse Fehler auf
weisen.
So sind z. B. Rißbildungen der Membran möglich, wodurch
die Sensoranordnung schlagartig ausfällt. Weiterhin kön
nen auch durch Korrosionswirkungen Querschnittsverminde
rungen der Widerstandsbahnen auftreten, wodurch sich die
Meßwerte schleichend verändern. Der letztgenannte Fehler
ist naturgemäß schwierig zu erkennen.
Zur Fehlererkennung sind insbesondere Grenzwertbetrach
tungen bekannt. Hier wird z. B. überprüft, ob der Meßwert
innerhalb physikalisch möglicher Grenzwerte bleibt, oder
etwa unmögliche Werte annimmt. Ebenfalls kann geprüft
werden, ob die Änderungsgeschwindigkeit zu hoch ist (DE-
OS 35 04 096).
Die erwähnte Prüfung und eine Fehleranzeige
bzw. -speicherung kann dann durch einen Mikrocontroller über
nommen werden. Schwierig ist jedoch die Erkennung schlei
chender Fehler. Diese können im allgemeinen nur durch
redundante Anordnungen erkannt werden, die jedoch einen
erheblichen Kostenaufwand bedeuten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kosten
günstiges Verfahren zur Fehlererkennung bei Widerstands
meßbrücken anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angege
bene Erfindung gelöst. Die Unteransprüche enthalten
zweckmäßige Weiterbildungen, insbesondere eine geeignete
Schaltung zur Durchführung des Verfahrens.
Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung
näher erläutert. Diese zeigt in schematischer Darstellung
ein Blockschaltbild einer zur Durchführung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens geeigneten elektronischen Schal
tung.
Die zu überwachende Meßbrücke besteht aus den vier ohm
schen Widerständen (1, 2, 3, 4). Die Meßbrücke wird ver
sorgt von einer Versorgungsspannung UV. Bei mechanischer
Belastung der Meßbrücke ergibt sich zwischen den Punkten
(5) und (6) eine Brückenspannung UB. Die erwähnten Punkte
(5) und (6) sind an den Eingang eines Operationsverstär
kers (8) mit der Verstärkung A angeschlossen. Der Ausgang
des Operationsverstärkers (8) ist über einen Ana
log/Digital-Wandler (A/D) (9) an einen Eingang (13) eines
Mikrocontrollers (10) angeschlossen. Dieser steuert über
einen Ausgang (15) dort angeschlossene Geräte (nicht dar
gestellt).
Zur erfindungsgemäßen Fehlererkennung ist an dem Punkt
(5) der Meßbrücke ein Widerstand (12) mit dem Wert R1 an
geschlossen. Dieser ist über einen Schalter (7) mit Masse
verbindbar. Der Schalter (7) ist vorzugsweise als elek
tronischer Schalter (S) ausgebildet und vom Mikrocontrol
ler (10) über einen Ausgang (14) und eine Leitung (11)
ansteuerbar. Die Ansteuerung erfolgt in regelmäßigen oder
unregelmäßigen Abständen, immer dann, wenn der Mikro
controller (10) eine Prüfung der Meßbrücke ausführen
will.
Die Widerstände (1 bis 4) der Meßbrücke haben typischer
weise einen Wert von Rb = 1 bis 4 kOhm. Die Widerstands
änderung bei Belastung (dR) beträgt typischerweise 3 bis
4%. Die Versorgungsspannung (UV) kann von 5 V bis 24 V
betragen. Der Widerstand (R1) beträgt etwa 75 kOhm. In
unbelastetem Zustand der Meßbrücke ist deren Ausgangs
spannung UB gleich Null, da dR = 0 ist. Bei Belastung der
Meßbrücke ergibt sich ein Ausgangswert von (UB) im
Millivoltbereich, welcher vom Verstärker (8) verstärkt
wird und über den A/D-Wandler (9) digital zum Mikro
controller (10) weitergegeben wird.
Im Normalbetrieb gilt für die Ausgangsspannung der Brücke
(hinter dem Operationsverstärker (8)):
Der Wert dR verändert sich dabei entsprechend der mecha
nischen Belastung der Brücke.
Beim Testbetrieb schließt der Mikrocontroller (10) den
Schalter (7), wodurch die Brücke durch den eingeschalte
ten Widerstand (12) (R1) verstimmt wird. Der Zusatzwider
stand R1 liegt dabei parallel zum Brückenwiderstand (3).
Für einen geschlossenen Schalter (S) und dR = 0
(unbelastete Brücke) gilt:
Darin ist:
Vout = Ausgangsspannung des Operationsverstärkers
A = Verstärkung des Operationsverstärkers
UV = Versorgungsspannung
Rb = Brückenwiderstand
R1 = Zusatzwiderstand
Vout = Ausgangsspannung des Operationsverstärkers
A = Verstärkung des Operationsverstärkers
UV = Versorgungsspannung
Rb = Brückenwiderstand
R1 = Zusatzwiderstand
Der korrekte Wert für diese Spannung, d. h. der Sollwert
von Vout bei unbelasteter Meßbrücke, wird im Mikro
controller (10) eingespeichert. Falls nun nach längerem
Betrieb die Meßbrücke defekt wird, d. h. ein oder mehrere
der Widerstände Rb ihren ursprünglichen Wert verändert
haben, ergibt sich für den obengenannten Wert Vout ein
Wert, der vom ursprünglichen eingespeicherten Wert ab
weicht. Hieraus kann der Mikrocontroller (10) einen De
fekt der Meßbrücke erkennen. Der durch das Schließen des
Schalters (7) erzeugte Spannungssprung der Spannung Vout
beträgt etwa 1 V.
Wie bereits erwähnt, muß im Testbetrieb die Brücke unbe
lastet sein. Ob diese Voraussetzung erfüllt ist, wird dem
Mikrocontroller durch ein zusätzliches Element, z. B.
einen Bremslichtschalter (17), über einen Eingang (16)
mitgeteilt. Dies gilt für den Fall, daß die Meßbrücke
z. B. zur Druckmessung in einem Fahrzeug-Bremszylinder
eingesetzt ist.
Es sind auch Anwendungsfälle denkbar, in denen die Brücke
stets mit einer Grundlast beaufschlagt ist. Dies ist
z. B. der Fall bei einem Gewichtssensor in einem Lastwa
gen, der an der Achse angebaut ist. Hier wird sich stets
das Gewicht des Aufbaus auswirken, auch im unbeladenen
Zustand.
Es läßt sich aber nachweisen, daß auch in diesem Fall die
oben beschriebene Berechnung für Vout gilt, wenn die Vor
aussetzung, daß dR«R₁ und dR«Rb, erfüllt ist. In diesem
Fall ist der Schalter (17) nicht notwendig.
Ein nicht schleichender Fehler, wie z. B. ein Kabelbruch
im Bereich der Meßbrücke, kann üblicherweise, wie oben
erwähnt, durch die Auswertung von Grenzwertbetrachtungen
erkannt werden.
Der Operationsverstärker (8) ist aus zwei Gründen sinn
voll. Erstens ist die Brückenausgangsspannung (UB) für
sich zu klein, um direkt vom Aalog/Digital-Wandler (9)
oder vom Mikrocontroller (10) auswertbar zu sein. Sie be
trägt maximal 50 mV. Zweitens müssen die Eingänge des
Operationsverstärkers (8) potentialfrei sein, also allein
die Spannungsdifferenz am Eingang auswerten. Dies ist mit
einem normalen Mikrocontroller (10) nicht möglich, da
dort kein potentialfreier Eingang zur Verfügung steht.
Das beschriebene Prüfverfahren ist prinzipiell auch bei
anderen Meßbrücken möglich, die nicht mit ohmschen Wider
ständen, sondern mit kapazitiven oder induktiven Wider
ständen aufgebaut sind, und an Wechselspannung betrieben
werden.
Claims (6)
1. Verfahren zur Fehlererkennung bei einer Widerstands-
Meßbrücke, deren Brückenspannung (UB) von der zu mes
senden Größe abhängt, und die von einer Versorgungs
spannung (UV) versorgt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß im unbelasteten Zustand
oder bei einer definierten Belastung in regelmäßigen
oder unregelmäßigen Zeitabständen ein Pol (5) der
Meßbrücke (1, 2, 3, 4) über einen Widerstand (12)
nach Masse geschaltet wird, und aus dem sich dadurch
ergebenden Sprung der Brückenspannung (UB) auf einen
Fehler der Meßbrücke (1, 2, 3, 4) geschlossen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß aus Grenzwertbetrachtun
gen der Brückenspannung (UB) auf einen Kabelbruch im
Bereich der Meßbrücke (1, 2, 3, 4) geschlossen wird.
3. Schaltung zur Durchführung des Verfahrens nach An
spruch 1 bis 2,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Pol (5) der Meßbrücke
(1, 2, 3, 4) über einen Widerstand (12) und einen
Schalter (7) an Masse liegt.
4. Schaltung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenspannung (UB)
über einen Verstärker (8) und einen A/D-Wandler (9)
zu einem auswertenden Mikrocontroller (10) geschaltet
ist, und dieser den korrekten Wert des Sprunges der
Brückenspannung (UB) gespeichert hat.
5. Schaltung nach Anspruch 3 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mikrocontroller (10)
über eine Steuerleitung (11) an den Schalter (7) an
geschlossen ist.
6. Schaltung nach Anspruch 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (7) als
elektronischer Schalter ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934323380 DE4323380A1 (de) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | Verfahren und Schaltung zur Fehlererkennung bei Widerstands-Meßbrücken |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19934323380 DE4323380A1 (de) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | Verfahren und Schaltung zur Fehlererkennung bei Widerstands-Meßbrücken |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4323380A1 true DE4323380A1 (de) | 1995-01-19 |
Family
ID=6492664
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19934323380 Ceased DE4323380A1 (de) | 1993-07-13 | 1993-07-13 | Verfahren und Schaltung zur Fehlererkennung bei Widerstands-Meßbrücken |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4323380A1 (de) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19812839A1 (de) * | 1998-03-24 | 1999-09-30 | Itt Mfg Enterprises Inc | Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung eines potentiometrischen Sensors in einer Steuerungs- oder Regelungseinrichtung |
EP1191343A2 (de) * | 2000-09-20 | 2002-03-27 | Texas Instruments Incorporated | Verfahren und Vorrichtung zur Fehlererkennung in einem resistiven Brückensensor |
JP2002148285A (ja) * | 2000-09-20 | 2002-05-22 | Texas Instruments Inc | 抵抗性ブリッジセンサにおける障害を検出するための方法および装置 |
DE102007025001A1 (de) * | 2007-05-30 | 2008-12-04 | Infineon Technologies Ag | Messbrückenanordnung, Verfahren zum Testen einer Messbrücke, Testanordnung zum Testen einer Messbrücke, Verfahren zum Herstellen einer getesteten Messbrückenanordnung und Computerprogramm |
DE102008041771A1 (de) * | 2008-09-02 | 2010-03-04 | Tecsis Gmbh | Messvorrichtung mit verstimmbarem Widerstand |
WO2014170051A1 (de) * | 2013-04-15 | 2014-10-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Messumformer zur prozessinstrumentierung und verfahren zu dessen diagnose |
CN105301277A (zh) * | 2014-05-23 | 2016-02-03 | 大陆-特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司 | 可静态测试的车轮转速传感器 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2753572A1 (de) * | 1977-12-01 | 1979-06-07 | Quante Wilhelm Spezialfab | Elektrische vorrichtung zur kontrolle der funktionsfaehigkeit eines elektrischen ueberwachungsgeraetes fuer isolationswiderstaende einer gleichstromgespeisten anlage |
DE2855482B2 (de) * | 1978-12-22 | 1981-02-05 | Carl Schenck Ag, 6100 Darmstadt | Verfahren zur Auswertung des Diagonalsignals einer Widerstandsbrücke und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
DE3720089A1 (de) * | 1987-06-16 | 1988-12-29 | Vdo Schindling | Schaltungsanordnung zur ueberwachung von kurzschluessen in einer brueckenendstufe einer kraftfahrzeugelektronik |
DE3533523C2 (de) * | 1984-09-22 | 1990-09-27 | Sharp K.K., Osaka, Jp | |
DE4029703A1 (de) * | 1989-12-20 | 1991-07-11 | Mitsubishi Electric Corp | Fehler-spuergeraet fuer ein airbag-system |
-
1993
- 1993-07-13 DE DE19934323380 patent/DE4323380A1/de not_active Ceased
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2753572A1 (de) * | 1977-12-01 | 1979-06-07 | Quante Wilhelm Spezialfab | Elektrische vorrichtung zur kontrolle der funktionsfaehigkeit eines elektrischen ueberwachungsgeraetes fuer isolationswiderstaende einer gleichstromgespeisten anlage |
DE2855482B2 (de) * | 1978-12-22 | 1981-02-05 | Carl Schenck Ag, 6100 Darmstadt | Verfahren zur Auswertung des Diagonalsignals einer Widerstandsbrücke und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
DE3533523C2 (de) * | 1984-09-22 | 1990-09-27 | Sharp K.K., Osaka, Jp | |
DE3720089A1 (de) * | 1987-06-16 | 1988-12-29 | Vdo Schindling | Schaltungsanordnung zur ueberwachung von kurzschluessen in einer brueckenendstufe einer kraftfahrzeugelektronik |
DE4029703A1 (de) * | 1989-12-20 | 1991-07-11 | Mitsubishi Electric Corp | Fehler-spuergeraet fuer ein airbag-system |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JP 59-3368 A. In: Patents Abstracts of Japan, P-270, April 24,1984, Vol.8,No.89 * |
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19812839A1 (de) * | 1998-03-24 | 1999-09-30 | Itt Mfg Enterprises Inc | Verfahren und Vorrichtung zur Prüfung eines potentiometrischen Sensors in einer Steuerungs- oder Regelungseinrichtung |
EP1191343A2 (de) * | 2000-09-20 | 2002-03-27 | Texas Instruments Incorporated | Verfahren und Vorrichtung zur Fehlererkennung in einem resistiven Brückensensor |
JP2002148285A (ja) * | 2000-09-20 | 2002-05-22 | Texas Instruments Inc | 抵抗性ブリッジセンサにおける障害を検出するための方法および装置 |
EP1191343A3 (de) * | 2000-09-20 | 2003-10-08 | Texas Instruments Incorporated | Verfahren und Vorrichtung zur Fehlererkennung in einem resistiven Brückensensor |
DE102007025001A1 (de) * | 2007-05-30 | 2008-12-04 | Infineon Technologies Ag | Messbrückenanordnung, Verfahren zum Testen einer Messbrücke, Testanordnung zum Testen einer Messbrücke, Verfahren zum Herstellen einer getesteten Messbrückenanordnung und Computerprogramm |
US7928743B2 (en) | 2007-05-30 | 2011-04-19 | Infineon Technologies Ag | Measuring bridge arrangement, method of testing a measuring bridge, test arrangement for testing a measuring bridge, method of producing a tested measuring bridge arrangement, and computer program |
DE102007025001B4 (de) * | 2007-05-30 | 2017-03-23 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum Testen einer Messbrücke, Messbrückenanordnung, Testanordnung zum Testen einer Messbrücke, Verfahren zum Herstellen einer getesteten Messbrückenanordnung und Computerprogramm |
DE102008041771A1 (de) * | 2008-09-02 | 2010-03-04 | Tecsis Gmbh | Messvorrichtung mit verstimmbarem Widerstand |
DE102008041771B4 (de) | 2008-09-02 | 2018-05-03 | Tecsis Gmbh | Messvorrichtung mit verstimmbarem Widerstand |
WO2014170051A1 (de) * | 2013-04-15 | 2014-10-23 | Siemens Aktiengesellschaft | Messumformer zur prozessinstrumentierung und verfahren zu dessen diagnose |
CN105301277A (zh) * | 2014-05-23 | 2016-02-03 | 大陆-特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司 | 可静态测试的车轮转速传感器 |
CN105301277B (zh) * | 2014-05-23 | 2020-01-03 | 大陆-特韦斯贸易合伙股份公司及两合公司 | 可静态测试的车轮转速传感器 |
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