ES2293999T3 - Metodo y dispositivo para diagnosticar un problema en una funcion de deteccion. - Google Patents
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Abstract
Un método de diagnosis de avería de una función de detección, para llevar a cabo la diagnosis en base a un valor específico de CC, predeterminado, en un aparato para controlar una salida mediante el uso de un microordenador de un solo chip (14) que recibe una señal eléctrica procedente de un sensor (12), para convertir una cantidad física en la señal eléctrica, en el que un circuito de excitación (11) para excitar el sensor, es excitado por una señal de excitación emitida desde el microordenador de un solo chip (14); y el mencionado microordenador de un solo chip (14) recibe una señal eléctrica, en base al sensor (12) en funcionamiento normal emitiendo una señal de excitación, estando el mencionado método caracterizado porque: el mencionado microordenador de un solo chip recibe una señal eléctrica en base al sensor (12) en el valor de CC específico determinado, cuando la señal de excitación de funcionamiento normal se detiene, fija en un nivel alto (H) o bajo (L); y se diagnostica una avería de la función de detección cuando la señal eléctrica del valor de CC específico no se recibe estando detenida la señal de excitación en funcionamiento normal, fija en un nivel alto (H) o bajo (L).
Description
Método y dispositivo para diagnosticar un
problema en una función de detección.
La presente invención se refiere a un método y
un dispositivo, de diagnosis de averías en una función de detección,
en un aparato para el control de salida con un microordenador de un
solo chip al que suministra una señal eléctrica emitida desde un
sensor, para convertir una cantidad física en una señal
eléctrica.
En referencia a la figura 7, se explica un
ejemplo convencional de un sistema de diagnosis de averías de una
función de detección. Una señal de salida S1 procedente de un
circuito de excitación 1 es introducida en un sensor 2, y el sensor
2 es excitado. El sensor 2 convierte una cantidad física en una
señal eléctrica, y envía una señal de salida del sensor S2. La
señal de salida del sensor S2 es introducida en un circuito de
interferencia 3. El circuito de interferencia 3 procesa la señal de
salida del sensor S2, en una señal que sea reconocida por un
microordenador 4 de un solo chip, y emite una señal eléctrica (señal
digital) S3.
El microordenador de un solo chip 4 convierte la
señal eléctrica S3 recibida desde el circuito de interferencia 3,
en una señal de control S4 que tiene una función especificada por un
programa almacenado previamente en una memoria 4A, y la emite a un
circuito de salida 5. El circuito de salida 5 excita una carga 6 en
función de la señal de excitación S4.
La señal S2 del sensor de salida se fija
usualmente dentro de cierto rango de salida, de la salida del
sensor. Sin embargo, si se produce un problema funcional en el
sensor 2 y la señal de salida S2 no se resuelve dentro del rango de
salida, la señal eléctrica S3 procedente del circuito de interfaz 3
se sale del rango de entrada del microordenador de un solo chip 4.
Por consiguiente, el microordenador de un solo chip 4 emite una
señal de avería S5. Cuando recibe la señal de avería S5, el
circuito de salida 5 enciende una luz de avería 7. Como resultado,
si la señal S2 de salida del sensor no se estabiliza dentro del
rango de salida, puede detectarse tal problema funcional del
sensor.
Sin embargo, a pesar del problema en la función
del sensor, si la señal de salida del sensor S2 se conforma dentro
del rango de salida, no se sabe qué señal se produce cuando la señal
eléctrica S3 es emitida desde el circuito de interfaz 3, y es
difícil detectar una avería de la función de detección.
Así, es un objetivo de la invención presentar un
método y un dispositivo para diagnosis de averías en la función de
detección, capaz de detectar problemas en la función de detección
incluso si una señal de salida del sensor, emitida desde el sensor,
se estabiliza dentro de cierto rango de salida.
La Aplicación de Patente Japonesa 09 218 040
revela un sensor de velocidad angular, para detectar la fuerza de
Coriolis generada en la dirección de un segundo eje de un sistema de
coordenadas ortogonal, cuando una masa vibratoria es impulsada en
la dirección de un primer eje, y se aplica una velocidad angular en
torno a un tercer eje. La masa vibratoria es impulsada durante un
tiempo predeterminado, y la vibración amortiguada de esta se mide
después de cesar la excitación, permitiendo el cálculo en la
amplitud y la frecuencia de las vibraciones del sistema. La señal
de excitación de funcionamiento normal se detiene forma
sencilla.
La presente invención proporciona un método de
diagnosis de averías en una función de detección, tal como se
define en la reivindicación 1.
La presente invención proporciona además un
dispositivo de diagnosis de averías en una función de detección,
tal como se define en la reivindicación 3.
La figura 1 es un diagrama de bloques, que
muestra un sistema de diagnosis de averías de una función de
detección, en una realización de la invención;
la figura 2 es un diagrama de flujo que muestra
un esbozo del funcionamiento del microordenador de un solo chip;
la figura 3 es un diagrama de bloques que
muestra un sistema de diagnosis de averías de un sensor de
inclinación, en un ejemplo específico de la invención;
las figuras 4A a 4C son diagramas que muestran
la relación entre el electrodo del sensor de inclinación y el nivel
de líquido de la solución dieléctrica;
\newpage
la figura 5 es un diagrama característico de
tensión de salida, correspondiente al ángulo del sensor de
inclinación de la figura 3;
la figura 6 es un diagrama característico de
tensión de salida, correspondiente al ángulo del sensor de
inclinación de la figura 3, que muestra la dependencia con la
frecuencia; y
la figura 7 es un diagrama de bloques, que
muestra un sistema de diagnosis de averías en un sensor de
detección, en el arte previo.
Se proporciona un método de diagnosis de averías
de una función de detección, en un aparato para controlar una
salida mediante el uso de un microordenador de un solo chip que
recibe una señal eléctrica procedente de un sensor, para convertir
una cantidad física en la señal eléctrica, donde un circuito de
excitación para excitar el sensor, es excitado por una señal de
excitación emitida desde el microordenador de un solo chip.
Además, se proporciona un dispositivo de
diagnosis de averías de una función de detección, en un aparato de
control de salida que incluye un sensor para convertir una cantidad
física en una señal eléctrica, y un microordenador de un solo chip
para controlar la salida mediante la recepción de la señal
eléctrica, que comprende el circuito de excitación para excitar el
sensor, que está controlado por una señal de control emitida desde
el microordenador de un solo chip, donde el microordenador de un
solo chip diagnostica la avería de la función de detección,
mediante controlar el funcionamiento del circuito de excitación.
De acuerdo con estas disposiciones, es posible
detectar problemas de la función de detección incluso si el rango
de salida del sensor se estabiliza dentro de un rango de salida.
Ahora, en referencia ahora a los dibujos se
describe a continuación la invención específicamente. La figura 1
es un diagrama de bloques de un sistema de diagnosis de averías de
una función de detección, en una realización de la invención.
En el dibujo, un microordenador de un solo chip
14 emite una señal de excitación S16 (por ejemplo, una señal de
reloj) de acuerdo con un programa almacenado previamente en una
memoria 14A, y la señal de excitación S16 es introducida en un
circuito de excitación 11. Una señal de salida S11 del circuito de
excitación 11 es introducida en un sensor 12, y el sensor 12 es
excitado. El sensor 12 convierte la cantidad física en una señal
eléctrica, y emite una señal S12 de salida del sensor. Las señal
S12 de salida del sensor es introducida en un circuito de interfaz
13. El circuito de interfaz 13 procesa la señal S12 de salida del
sensor, transformándola en una señal a ser reconocida en el
microordenador de un solo chip 14, y se emite una señal eléctrica
S13 (señal digital).
El microordenador de un solo chip 14 convierte
la señal eléctrica S13 recibida desde el circuito de interfaz 13,
en una señal de control S14 que tiene una función especificada por
el programa almacenado en la memoria 14A, y la emite a un circuito
de salida 15. Un circuito de salida 15 excita una carga 16 en
función de la señal de control S14.
Cuando el microordenador de un solo chip 14
detiene el circuito de excitación 11 mediante la señal de excitación
S16, el sensor 12 emite una señal específica de salida del sensor
S12, predeterminada. El circuito de interfaz 13, al recibir la
señal específica de salida del sensor S12 emite una correspondiente
señal eléctrica específica S13 (señal digital).
Supóngase que a pesar del problema en el sensor
12, desde el sensor 12 está siendo emitida una señal de salida del
sensor S12 dentro de cierto rango de salida. En este caso, cuando el
circuito de excitación 11 se detiene mediante detener la señal de
excitación S16 procedente del microordenador de un solo chip 14, no
se emite desde el sensor 12 la señal específica de salida del
sensor S12, predeterminada y, así, no se emite la señal específica
de salida del sensor S13 desde el circuito de interfaz 13. Como
resultado, el microordenador de un solo chip 14 estima que el
sensor 12 está defectuoso y emite una señal de avería S15 al
circuito de salida 15. A continuación, el circuito de salida 15
enciende una luz de avería 17.
Al mismo tiempo, debido al problema del sensor
12, si la señal de salida del sensor S12 no se estabiliza dentro
del rango de salida la señal eléctrica S13 procedente del circuito
de interfaz 13 se sale del rango de entrada del microordenador de
un solo chip 14. Por consiguiente, el microordenador de un solo chip
14 emite una señal de avería S15 para encender la luz de avería 17,
realizando de ese modo una diagnosis de avería que es la misma que
en el arte previo.
La figura 2 es un diagrama de flujo que explica
el funcionamiento del microordenador de un solo chip 14. En la
etapa S1 se estima el modo de diagnosis de avería, y si se estima
negativamente (modo de ejecución), al pasar a la etapa S2 es
excitado el circuito de excitación 11. En la etapa S3 se estima si
la señal eléctrica S13 procedente del circuito de interfaz 13 está,
o no, dentro del rango de salida específico. Si la estimación es
afirmativa, al pasar a la etapa S4 se estima que el sensor 12 está
en estado normal. En la etapa S5 se excita la carga 16 y en la
etapa S6 se estima si se recibe, o no, la orden de finalización de
la excitación del sensor 12. Si la estimación es afirmativa la
operación se termina, pero si la estimación es negativa el proceso
vuelve a la etapa S1. Así, en funcionamiento normal se repite las
etapas S1 a S6, pero sí en la etapa S3 la estimación es negativa el
microordenador de un solo chip 14 estima que el sensor 12 tiene un
problema de funcionamiento, y pasa a la etapa S12 para encender la
luz de avería 17.
Si en la etapa S1 se ha estimado afirmativamente
entrar en modo de diagnosis de averías, al pasar a la etapa S8 el
microordenador de un solo chip 14 detiene el funcionamiento del
circuito de excitación 11. En la etapa S9 se estima si la señal
eléctrica S13 procedente de circuito de interfaz 13 es, o no, un
valor específico predeterminado, y si la estimación es afirmativa
el proceso pasa a la etapa S10 y se estima que el sensor 12 está en
estado normal. Si la estimación es negativa en el paso S9, al pasar
a la etapa S11 se estima que el sensor 12 está en un estado
anómalo. El proceso pasa a la etapa S12 y se enciende la luz de
avería 17.
De esta forma, el microordenador de un solo chip
14 detecta la avería del sensor 12.
Se describirá ahora un ejemplo concreto de la
invención. La figura 3 es un diagrama de bloques de un dispositivo
para el control de salida que utiliza un sensor de inclinación, para
detectar la inclinación del nivel de líquido de una solución
dieléctrica como un cambio en la capacidad electrostática, donde el
ángulo de inclinación del sensor de inclinación controlado por la
señal de excitación emitida desde el microordenador de un solo
chip, se convierte en una señal eléctrica, y esta señal eléctrica es
introducida en el microordenador de un solo chip.
El microordenador de un solo chip 24 genera una
señal de reloj S26 mediante un programa previamente almacenado en
una memoria 24A, y proporciona la señal de reloj S26 a un circuito
tampón 21 (por ejemplo, un inversor C-MOS) como
circuito de excitación. El circuito tampón 21 determina la forma de
onda de la señal de reloj S26, y por ejemplo corrige la falta de
definición de la forma de onda. La señal de reloj conformada S21, es
suministrada a un sensor de inclinación 22.
El sensor de inclinación 22 detecta la
inclinación de la solución dieléctrica, como un cambio en la
capacidad electrostática. El sensor de inclinación 22 se compone de
capacidades electrostáticas 22C, 22D que cambian en función de la
inclinación, y de convertidores C - V (capacity - voltage, capacidad
- tensión) 22A, 22B para convertir las dos capacidades
electrostáticas en tensiones, y las tensiones de salida V1, V2 se
producen respectivamente a partir de los convertidores
C-V 22A, 22B. De esta forma, el ángulo de
inclinación se convierte en la cantidad (V2 - V1). El principio y
la estructura del sensor de inclinación 22 son conocidos, y se
explican aquí solo brevemente.
La figura 4A, la figura 4B y la figura 4C son
diagramas esquemáticos del sensor de inclinación 22 y la inclinación
\theta. El sensor de inclinación 22 comprende un electrodo común
30, un primer electrodo semicircular 31a, y un segundo electrodo
31b que tiene ambos extremos en corte, y una solución dieléctrica 34
contenida en el espacio formado por el electrodo común 30 y los
electrodos primero y segundo 31a, 31b. El electrodo común 30 y los
electrodos primero y segundo 31a, 31b se disponen paralelos entre
sí, a intervalos específicos.
A la inclinación \theta = 0 que se muestra la
figura 4A, el nivel de líquido 34a de la solución dieléctrica 34 no
alcanza el primer electrodo 31a, mientras que el segundo electrodo
31b está sumergido por completo. Por consiguiente la diferencia
entre la capacidad electrostática C1 del primer electrodo 31a y la
capacidad electrostática C2 del segundo electrodo 31b es máxima, y
el valor absoluto de la cantidad (V1 - V2) es máximo. A
continuación, a \theta > 0 o \theta < 0, como se muestra
respectivamente en las figuras 4B y 4C, el valor absoluto de la
diferencia entre la capacidad electrostática C1 del primer electrodo
31a y la capacidad electrostática C2 del segundo electrodo 31b,
disminuye cuando el valor de \theta se incrementa en sentidos
positivo o negativo.
Por otra parte, cuando se incrementa la
inclinación \theta en sentidos positivo o negativo, el valor
absoluto de la cantidad (V1 - V2) disminuye de acuerdo con una
función cuadrática.
Un circuito amplificador 23 como circuito de
interfaz, se compone de dos amplificadores operacionales 23A, 23B,
una tensión de referencia (Vref) 23C y resistencias 23D a 23G (que
R1 a R4), y se suministra tensiones de salida V1, V2 del sensor de
inclinación 22, respectivamente a los amplificadores operacionales
23A, 23B. La señal de salida S23 del circuito amplificador 23, se
expresa en la siguiente fórmula (1).
Donde R1 = R3 y R2 = R4.
Aquí, la señal de salida S23 es ajustada y
emitida como una ganancia que puede ser reconocida por el
microordenador de un solo chip 24, de acuerdo con la relación entre
R1 y R2. Por ejemplo, se fija en un rango de tensión de 1V a 4V. El
valor absoluto de (V2 - V1) cambia de acuerdo con una función
cuadrática.
El microordenador de un solo chip 24 reconoce el
ángulo de inclinación mediante introducir la señal de salida S23 en
el programa almacenado previamente en la memoria 24A, y emite una
señal de salida S24 al circuito de salida 25. El circuito de salida
25 excita la carga 26 en función de la señal de salida S24.
\newpage
La señal de salida S23 se fija para ser emitida
dentro de cierto rango de tensión (por ejemplo de 1V a 4V). Si el
sensor de inclinación 22 emite tensiones anómalas V1, V2 y la
tensión de salida de la señal de salida S23 está fuera del rango de
tensión preestablecido, el microordenador de un solo chip 24 estima
que el sensor de inclinación 22 está defectuoso, mediante el
programa almacenado en la memoria 24A. Como resultado, se emite una
señal de avería S25 y, a través del circuito de salida 25, se
enciende la luz de avería 27.
Si bien el sensor de inclinación 22 es excitado
por la señal de reloj S21, cuando se detiene la señal de reloj S21
(fija en H o L), la tensión de salida (V1 -V2) del sensor de
inclinación 22 se hace de 0 V, y la señal de salida S23 se
convierte en S23 = Vref, de acuerdo con la fórmula (1). Es decir,
mientras que el sensor de inclinación 22 está en estado normal, si
la señal de reloj S21 se detiene se introduce una tensión específica
Vref en el microordenador de un solo chip 24.
En otras palabras, si la tensión de la señal de
salida S23 cuando el microordenador de un solo chip 24 detiene la
señal de reloj S26, es un valor esperado de Vref, la función del
sensor es normal, y si no es el valor esperado, es decir es un
valor distinto respecto de Vref, la función del sensor es anómala y
se estima la existencia de un problema.
La figura 5 es un diagrama que muestra la
tensión de salida correspondiente a un ángulo típico, cuando la
salida del sensor de inclinación para detectar la inclinación de la
solución dieléctrica como un cambio en la capacidad electrostática,
se amplifica en un circuito amplificador diferencial. En el
diagrama, la línea (a) muestra la característica cuando el
microordenador de un solo chip 24 deja de enviar la señal de reloj
S21 (modo de diagnosis de avería), y la curva (b) muestra la
característica cuando el microordenador de un solo chip 24 está
enviando la señal de reloj S21 (modo de ejecución). Como se muestra
en el diagrama, en el modo de ejecución, si se tiene que el ángulo
de inclinación \theta = 0, la tensión de salida es la mínima, y
si el ángulo de inclinación \theta se incrementa en los sentidos
positivo o negativo, esta se incrementa de acuerdo con una función
cuadrática.
La figura 6 es un diagrama que muestra la
dependencia con la frecuencia, cuando la salida del sensor de
inclinación para detectar la inclinación de la solución como un
cambio en la capacidad electrostática, se amplifica en un circuito
amplificador diferencial. Como se muestra en el diagrama, cuando la
frecuencia de reloj se reduce la característica de la tensión de
salida se desplaza hacia arriba.
Como se ha descrito aquí, de acuerdo con la
invención puede verificarse la función de detección, mediante el
programa almacenado previamente en el microordenador de un solo
chip, y se lleva a cabo una pronta diagnosis de avería de la
función del sensor y la notificación de avería al exterior, y se
impide un funcionamiento incorrecto y se mejora la seguridad.
La invención no está limitada a la realización
ilustrada, sino que puede ser cambiada y modificada de diversas
formas acordes con el principio de la invención, y por lo tanto
estos cambios y modificaciones están también incluidos en el
alcance de la invención, tal como se define mediante las
reivindicaciones anexas.
De acuerdo con la invención, puesto que la
función de detección puede ser chequeada por el programa almacenado
previamente en el microordenador de un solo chip, se consiguen una
pronta diagnosis de avería de la función de detección y la
notificación de la avería al exterior.
\vskip1.000000\baselineskip
\bullet JP 9218040 A [0007].
Claims (5)
1. Un método de diagnosis de avería de una
función de detección, para llevar a cabo la diagnosis en base a un
valor específico de CC, predeterminado, en un aparato para controlar
una salida mediante el uso de un microordenador de un solo chip
(14) que recibe una señal eléctrica procedente de un sensor (12),
para convertir una cantidad física en la señal eléctrica,
en el que un circuito de excitación (11) para
excitar el sensor, es excitado por una señal de excitación emitida
desde el microordenador de un solo chip (14); y
el mencionado microordenador de un solo chip
(14) recibe una señal eléctrica, en base al sensor (12) en
funcionamiento normal emitiendo una señal de excitación, estando el
mencionado método caracterizado porque: el mencionado
microordenador de un solo chip recibe una señal eléctrica en base al
sensor (12) en el valor de CC específico determinado, cuando la
señal de excitación de funcionamiento normal se detiene, fija en un
nivel alto (H) o bajo (L); y se diagnostica una avería de la
función de detección cuando la señal eléctrica del valor de CC
específico no se recibe estando detenida la señal de excitación en
funcionamiento normal, fija en un nivel alto (H) o bajo (L).
2. El método de diagnosis de avería de una
función de detección, de la reivindicación 1, en el que el
mencionado microordenador de un solo chip (14) ejecuta la diagnosis
de avería de la función de detección, en base a un programa
previamente almacenado.
3. Un dispositivo de diagnosis de avería de una
función de detección, para llevar a cabo la diagnosis en base a un
valor de CC específico predeterminado, en un aparato de control de
salida que incluye un sensor para convertir una cantidad física en
una señal eléctrica, y un microordenador de un solo chip (14) para
controlar la salida mediante recibir la señal eléctrica, que
comprende:
- un circuito de excitación (11) para excitar el sensor (12), estando controlado por una señal de excitación emitida desde el microordenador de un solo chip (14),
caracterizado porque el mencionado
microordenador de un solo chip (14) está dispuesto para detener la
excitación de funcionamiento normal del circuito de excitación
(11), y para detectar si la salida del sensor es, o no, el valor de
CC específico predeterminado cuando la excitación de funcionamiento
normal se detiene, fija en un nivel alto (H) o bajo (L), y para
diagnosticar de ese modo una avería de la función de detección.
4. El dispositivo de diagnosis de avería de una
función de detección, de la reivindicación 3, en el que el circuito
de excitación (11) se compone de un circuito tampón, dispuesto para
conformar una forma de onda de la señal procedente del
microordenador de un solo chip.
5. El dispositivo de diagnosis de avería de una
función de detección, de la reivindicación 3, que comprende un
circuito de interfaz dispuesto para amplificar la señal procedente
del sensor, y para enviarla después al microordenador de un solo
chip (14).
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