JP2977943B2 - センサ回路 - Google Patents
センサ回路Info
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- JP2977943B2 JP2977943B2 JP3128934A JP12893491A JP2977943B2 JP 2977943 B2 JP2977943 B2 JP 2977943B2 JP 3128934 A JP3128934 A JP 3128934A JP 12893491 A JP12893491 A JP 12893491A JP 2977943 B2 JP2977943 B2 JP 2977943B2
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- circuit
- measurement
- signal
- sensor
- measuring
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、測定回路と評価回路を
有するセンサ回路であって、前記測定回路は変動量に依
存する信号を送出し、前記評価回路は、測定回路から送
出された信号を、例えば平滑化するためか又は増幅する
ために用いられているセンサ回路に関する。
有するセンサ回路であって、前記測定回路は変動量に依
存する信号を送出し、前記評価回路は、測定回路から送
出された信号を、例えば平滑化するためか又は増幅する
ために用いられているセンサ回路に関する。
【0002】
【従来の技術】センサ回路においては、特に、測定回路
としていわゆる差動測定回路が、特に重要である。ここ
においては、次のような測定回路を取り扱う。すなわち
測定電圧が、2つの異なる回路点において生じ、さらに
測定量の変動の際には一方の回路点における信号が他方
の回路点における信号に対して反対方向に変化するよう
な測定回路である。もっとも一般的なこの種の測定回路
は、ブリッジ回路である。別の例では、いわゆる差動−
変成器型距離検出器又は差動−チョーク型距離検出器が
ある。公知の差動測定回路における重な狙いとするとこ
ろは、次の点である。すなわち前記2つの測定電圧間の
差分が形成されている点である。これによって次のよう
な信号が得られる。すなわちこの信号の変化は、測定量
の所定の変化の際において、2つの測定電圧の内のただ
1つの変化のみの場合の2倍の大きさである。これによ
り信号対雑音比(S/N比)は改善する。さらに個々の
測定電圧の非直線性と温度特性は差分形成によってさら
に除外される。
としていわゆる差動測定回路が、特に重要である。ここ
においては、次のような測定回路を取り扱う。すなわち
測定電圧が、2つの異なる回路点において生じ、さらに
測定量の変動の際には一方の回路点における信号が他方
の回路点における信号に対して反対方向に変化するよう
な測定回路である。もっとも一般的なこの種の測定回路
は、ブリッジ回路である。別の例では、いわゆる差動−
変成器型距離検出器又は差動−チョーク型距離検出器が
ある。公知の差動測定回路における重な狙いとするとこ
ろは、次の点である。すなわち前記2つの測定電圧間の
差分が形成されている点である。これによって次のよう
な信号が得られる。すなわちこの信号の変化は、測定量
の所定の変化の際において、2つの測定電圧の内のただ
1つの変化のみの場合の2倍の大きさである。これによ
り信号対雑音比(S/N比)は改善する。さらに個々の
測定電圧の非直線性と温度特性は差分形成によってさら
に除外される。
【0003】上記利点のために、従来の差動測定回路
は、信頼性と正確な測定が肝要である場所にいつも設け
られるものである。このような使用例においては差動測
定回路が設けられるセンサ回路の機能状態を監視する事
がしばしば重要である。このことはセンサ回路の2重の
構成と2つのセンサから送出されたセンサ信号の相互の
比較によって行われる。信号が相互に妥当性を欠くとき
には、エラー信号が送出される。
は、信頼性と正確な測定が肝要である場所にいつも設け
られるものである。このような使用例においては差動測
定回路が設けられるセンサ回路の機能状態を監視する事
がしばしば重要である。このことはセンサ回路の2重の
構成と2つのセンサから送出されたセンサ信号の相互の
比較によって行われる。信号が相互に妥当性を欠くとき
には、エラー信号が送出される。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、従来
の技術の欠点を解消し、可能な限り簡素化された信頼性
の高い回路装置を提供することである。
の技術の欠点を解消し、可能な限り簡素化された信頼性
の高い回路装置を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば上記課題
は、センサ回路は、測定回路と評価回路とを有してお
り、前記測定回路は、前記2つの回路点からの信号を、
別個に評価回路に送出するものであり、前記評価回路
は、2つの測定信号の差分を形成するように構成されて
おり、さらに前記評価回路は、センサ回路の機能監視を
行うために、測定信号が実際に所定の許容誤差内でたえ
ず反対方向に相互に変化しているかどうかを検査するよ
うに構成されて解決される。
は、センサ回路は、測定回路と評価回路とを有してお
り、前記測定回路は、前記2つの回路点からの信号を、
別個に評価回路に送出するものであり、前記評価回路
は、2つの測定信号の差分を形成するように構成されて
おり、さらに前記評価回路は、センサ回路の機能監視を
行うために、測定信号が実際に所定の許容誤差内でたえ
ず反対方向に相互に変化しているかどうかを検査するよ
うに構成されて解決される。
【0006】つまり本発明によるセンサ回路では、反対
方向に変化する測定電圧を送出する測定回路が使用され
ている。しかしながら測定回路は完全な差動回路として
構成されるのではなく(差動回路は上記測定電圧の差を
送出する)、本発明によるセンサ回路では、測定電圧が
別個に評価回路に供給されている。この評価回路は測定
電圧が別個に供給されたことによって次のような可能性
を有している。すなわち2つの電圧が実際に絶えず相互
に反対方向に変化しているかどうかを検査することがで
きることである。センサ信号として最後に所望する差分
信号は、測定回路によって形成されるのではなく、評価
回路によって形成される。
方向に変化する測定電圧を送出する測定回路が使用され
ている。しかしながら測定回路は完全な差動回路として
構成されるのではなく(差動回路は上記測定電圧の差を
送出する)、本発明によるセンサ回路では、測定電圧が
別個に評価回路に供給されている。この評価回路は測定
電圧が別個に供給されたことによって次のような可能性
を有している。すなわち2つの電圧が実際に絶えず相互
に反対方向に変化しているかどうかを検査することがで
きることである。センサ信号として最後に所望する差分
信号は、測定回路によって形成されるのではなく、評価
回路によって形成される。
【0007】2つの測定電圧が絶えず相互に反対方向に
変化しなければならないという事実は、必然的に前記2
つの電圧の和が一定でなければならないという結果とな
る。これによって例えばセンサ回路の電圧供給がまだ正
常な状態で働いているかどうかということも、簡単に検
査できる。妥当性の監視が評価回路内で信号経過の後半
部で行われる場合には、さらにほぼ評価回路全体をその
機能監視について検査できる。そのためこの種の手法が
必要である場合、妥当性の監視は既にフィルタリングさ
れ、増幅された個々の測定信号によって初めて行なうの
が有利である。
変化しなければならないという事実は、必然的に前記2
つの電圧の和が一定でなければならないという結果とな
る。これによって例えばセンサ回路の電圧供給がまだ正
常な状態で働いているかどうかということも、簡単に検
査できる。妥当性の監視が評価回路内で信号経過の後半
部で行われる場合には、さらにほぼ評価回路全体をその
機能監視について検査できる。そのためこの種の手法が
必要である場合、妥当性の監視は既にフィルタリングさ
れ、増幅された個々の測定信号によって初めて行なうの
が有利である。
【0008】本発明によるセンサ回路では、測定回路内
部に生じた2つの信号が、エラー監視のために用いられ
る。それによって次のことはもはや必要なくなる。すな
わち妥当性の監視を行わなければならないために第2の
センサ回路によって同じ測定量を検出することはもはや
必要なくなる。
部に生じた2つの信号が、エラー監視のために用いられ
る。それによって次のことはもはや必要なくなる。すな
わち妥当性の監視を行わなければならないために第2の
センサ回路によって同じ測定量を検出することはもはや
必要なくなる。
【0009】機能監視を評価回路内でデジタル手段によ
ってを行うことは有利である。なぜなら回路に関して多
くの出費を費やすことなく多くのエラーを区別すること
ができるからである。その際有利には、評価回路内部に
測定領域テーブルが使用されており、この測定領域テー
ブルは、2つの測定信号の1つを評価し、別の測定信号
に対する許容の値の領域を送出するための測定テーブル
を記憶しているように構成する。(論理回路として構成
された)1つの比較手段によって、別の測定信号の実際
値が、別の測定信号の実際値に基づいてテーブルから読
み出された値の領域にあるかどうかが比較される。
ってを行うことは有利である。なぜなら回路に関して多
くの出費を費やすことなく多くのエラーを区別すること
ができるからである。その際有利には、評価回路内部に
測定領域テーブルが使用されており、この測定領域テー
ブルは、2つの測定信号の1つを評価し、別の測定信号
に対する許容の値の領域を送出するための測定テーブル
を記憶しているように構成する。(論理回路として構成
された)1つの比較手段によって、別の測定信号の実際
値が、別の測定信号の実際値に基づいてテーブルから読
み出された値の領域にあるかどうかが比較される。
【0010】
【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づき詳細に説
明する。
明する。
【0011】図4には、差動測定回路と評価回路とを有
する公知のセンサ回路が示されている。差動測定回路の
内部では、2つの電圧U1とU2が発生しており、この
2つの電圧は、反対方向に変化する。差動測定回路で
は、差分信号U1−U2が形成され、この差分信号U1
−U2は、評価回路に送出される。この評価回路には、
図4による構成の場合、1つのフィルタと1つの増幅器
が示されている。フィルタリングされ、さらに増幅され
た差分信号は、センサ信号USとして送出される。
する公知のセンサ回路が示されている。差動測定回路の
内部では、2つの電圧U1とU2が発生しており、この
2つの電圧は、反対方向に変化する。差動測定回路で
は、差分信号U1−U2が形成され、この差分信号U1
−U2は、評価回路に送出される。この評価回路には、
図4による構成の場合、1つのフィルタと1つの増幅器
が示されている。フィルタリングされ、さらに増幅され
た差分信号は、センサ信号USとして送出される。
【0012】図1によるセンサ回路10は、測定回路1
1を有しており、この測定回路11の内部では、2つの
異なる回路点において、相互に反対方向に変化する測定
電圧U1とU2が生じている。しかしながらこの測定回
路11は差動測定回路として構成されているのではな
い。なぜならこの回路は、差分信号U1−U2を送出す
るのではなくて、2つの測定電圧U1とU2を別個に評
価回路12に供給しているからである。評価回路12内
部では、2つの測定信号が、別個にフィルタ13.1な
いし13.2によって平滑化され、さらに増幅器14.
1ないし14.2によって増幅される。この平滑化さ
れ、増幅された測定信号は、エラー識別回路15と差動
増幅器16に供給され、この差動増幅器16は、2つの
測定信号の差分を形成し、この差分をセンサ信号USと
して送出する。
1を有しており、この測定回路11の内部では、2つの
異なる回路点において、相互に反対方向に変化する測定
電圧U1とU2が生じている。しかしながらこの測定回
路11は差動測定回路として構成されているのではな
い。なぜならこの回路は、差分信号U1−U2を送出す
るのではなくて、2つの測定電圧U1とU2を別個に評
価回路12に供給しているからである。評価回路12内
部では、2つの測定信号が、別個にフィルタ13.1な
いし13.2によって平滑化され、さらに増幅器14.
1ないし14.2によって増幅される。この平滑化さ
れ、増幅された測定信号は、エラー識別回路15と差動
増幅器16に供給され、この差動増幅器16は、2つの
測定信号の差分を形成し、この差分をセンサ信号USと
して送出する。
【0013】エラー識別回路15は、測定領域テーブル
15.1と比較手段15.2を有しており、プログラム
によって実現される。測定領域テーブル15.1内に
は、一方の測定信号の各実際値が入力される。その後こ
の測定領域テーブル15.1は、別の測定信号に対する
許容値領域を送出する。比較手段15.2では、他方の
測定信号が、読み出された値領域にあるかどうかが検査
される。別の測定信号が、読み出された値の領域に入っ
ていない場合には、エラー信号が送出される。このエラ
ー信号は、センサ回路が正常な状態で動作していないこ
とを表すものである。
15.1と比較手段15.2を有しており、プログラム
によって実現される。測定領域テーブル15.1内に
は、一方の測定信号の各実際値が入力される。その後こ
の測定領域テーブル15.1は、別の測定信号に対する
許容値領域を送出する。比較手段15.2では、他方の
測定信号が、読み出された値領域にあるかどうかが検査
される。別の測定信号が、読み出された値の領域に入っ
ていない場合には、エラー信号が送出される。このエラ
ー信号は、センサ回路が正常な状態で動作していないこ
とを表すものである。
【0014】図2には差動−変成器型距離検出器18か
らの信号を検出するための測定回路11.1のブロック
回路図が示されている。距離検出器の2つの二次巻線
は、当該2つの二次巻線においてただ1つの差分信号U
1−U2が取り出され得るように接続されているのでは
なくて(これは従来の手法においては、普通に行われて
いる)、前記距離検出器は2つの電圧が別個に供給され
得るように構成されている。この場合は、二次巻線によ
って検出された電圧が、整流器19.1ないし19.2
の中で整流された後に、整流された電圧U1とU2が送
出される。
らの信号を検出するための測定回路11.1のブロック
回路図が示されている。距離検出器の2つの二次巻線
は、当該2つの二次巻線においてただ1つの差分信号U
1−U2が取り出され得るように接続されているのでは
なくて(これは従来の手法においては、普通に行われて
いる)、前記距離検出器は2つの電圧が別個に供給され
得るように構成されている。この場合は、二次巻線によ
って検出された電圧が、整流器19.1ないし19.2
の中で整流された後に、整流された電圧U1とU2が送
出される。
【0015】図3には、測定回路11.2が示されてお
り、この回路はブリッジ回路20として構成されてい
る。この場合も実質的に、2つの対向するブリッジ回路
点において発生し、反対方向に変化する電圧U1とU2
が別個に送出される。この回路では、2つの素子が、左
側のブリッジ分岐に可変素子として示されている。これ
は容量性の素子、例えば可変コンデンサ、誘導素子また
は抵抗であり得る。特に抵抗が備えられている場合に
は、素子は4つの全ブリッジ分岐において可変であり得
る。ここにおいては通常の装置構成である。実質的には
単に、測定回路内で電圧U1とU2の差分が形成される
のではなく、この2つの電圧が別個に図1による評価回
路12に供給されることである。可変の素子は、次のよ
うに接続される。すなわち1つの素子から送出された電
圧は、別の素子(例えば張力センサないし圧力センサと
しての回路)から送出された電圧が降下すると上昇し、
これの逆も同じことがいえる。この様子は図3ではそれ
ぞれ(<>)と(><)で示されている。
り、この回路はブリッジ回路20として構成されてい
る。この場合も実質的に、2つの対向するブリッジ回路
点において発生し、反対方向に変化する電圧U1とU2
が別個に送出される。この回路では、2つの素子が、左
側のブリッジ分岐に可変素子として示されている。これ
は容量性の素子、例えば可変コンデンサ、誘導素子また
は抵抗であり得る。特に抵抗が備えられている場合に
は、素子は4つの全ブリッジ分岐において可変であり得
る。ここにおいては通常の装置構成である。実質的には
単に、測定回路内で電圧U1とU2の差分が形成される
のではなく、この2つの電圧が別個に図1による評価回
路12に供給されることである。可変の素子は、次のよ
うに接続される。すなわち1つの素子から送出された電
圧は、別の素子(例えば張力センサないし圧力センサと
しての回路)から送出された電圧が降下すると上昇し、
これの逆も同じことがいえる。この様子は図3ではそれ
ぞれ(<>)と(><)で示されている。
【0016】図1によるセンサ回路では、単に3つの特
徴だけが重要であることが示されている。
徴だけが重要であることが示されている。
【0017】すなわち −反対方向に変化する測定電圧U1とU2が測定回路か
ら別個に評価回路に送出され、 −評価回路は、エラー識別回路(プログラムによって論
理的に動作する)を用いて機能監視を行うものであり、 −評価回路は、測定回路から送出された2つの測定信号
U1とU2の差分に基づいて1つのセンサ信号USを形
成する。
ら別個に評価回路に送出され、 −評価回路は、エラー識別回路(プログラムによって論
理的に動作する)を用いて機能監視を行うものであり、 −評価回路は、測定回路から送出された2つの測定信号
U1とU2の差分に基づいて1つのセンサ信号USを形
成する。
【0018】測定信号のフィルタリング及び/又は増幅
を行うか、又は別の信号形式の手段を測定信号に行うか
ということと、そのような手段を測定回路の内部で行う
か又は評価回路の内部で行うかということは重要ではな
い。
を行うか、又は別の信号形式の手段を測定信号に行うか
ということと、そのような手段を測定回路の内部で行う
か又は評価回路の内部で行うかということは重要ではな
い。
【0019】
【発明の効果】本発明のセンサ回路によれば、その評価
回路が測定電圧の別個の供給によって次のような可能性
を有している。すなわち2つの電圧が実際に絶えず相互
に反対方向に変化しているかどうかを検査することがで
きることである。センサ信号として最後に所望する差分
信号は、測定回路によって形成されるのではなく、評価
回路によって形成されるものである。2つの測定電圧が
絶えず相互に反対方向に変化しなければならないという
事実は、必然的に前記2つの電圧の和が一定でなければ
ならないという結果となる。これによって例えばセンサ
回路の電圧供給がまだ正常な状態で働いているかどうか
ということも、簡単に検査できる。妥当性の監視が評価
回路内部の信号経過の後半部で行われる場合には、さら
にほぼ評価回路全体をその機能監視について検査でき
る。
回路が測定電圧の別個の供給によって次のような可能性
を有している。すなわち2つの電圧が実際に絶えず相互
に反対方向に変化しているかどうかを検査することがで
きることである。センサ信号として最後に所望する差分
信号は、測定回路によって形成されるのではなく、評価
回路によって形成されるものである。2つの測定電圧が
絶えず相互に反対方向に変化しなければならないという
事実は、必然的に前記2つの電圧の和が一定でなければ
ならないという結果となる。これによって例えばセンサ
回路の電圧供給がまだ正常な状態で働いているかどうか
ということも、簡単に検査できる。妥当性の監視が評価
回路内部の信号経過の後半部で行われる場合には、さら
にほぼ評価回路全体をその機能監視について検査でき
る。
【図1】測定回路を有したセンサ回路のブロック回路図
である。
である。
【図2】差動ー変成器型距離検出器として構成された測
定回路のブロック回路図である。
定回路のブロック回路図である。
【図3】ブリッジ回路として構成された測定回路の回路
図である。
図である。
【図4】差動測定回路と評価回路を有した公知のセンサ
回路のブロック回路図である。
回路のブロック回路図である。
10 センサ回路 11 測定回路 11.1 測定回路 11.2 測定回路 12 評価回路 13.1 フィルタ 14.1 増幅器 14.2 増幅器 15 エラー識別回路 15.1 測定領域テーブル 15.2 比較手段 16 差動増幅器 18 差動−変成器型距離検出器 19.1 整流器 19.2 整流器 U1,U2測定電圧 US センサ信号
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01D 21/00 G01D 5/12
Claims (4)
- 【請求項1】 測定回路(11)と評価回路(12)を
有するセンサ回路(10)であって、 −前記測定回路(11)では、2つの異なる回路点にお
いて測定信号が生じ、測定量の変動の際には、一方の回
路点における信号が、他方の回路点における信号に対し
て反対方向に変化するものであり、 −前記評価回路(12)は、測定信号を評価し、センサ
信号を送出するものである、センサ回路において、 −当該センサ回路は、測定回路(11,11.1,1
1.2)と評価回路(12)とを有しており、 −前記測定回路(11,11.1,11.2)は、前記
2つの回路点からの信号を、別個に評価回路(12)に
送出するものであり、 −前記評価回路(12)は、2つの測定信号(U1,U
2)の差分を形成するように構成されており、 −さらに前記評価回路(12)は、センサ回路の機能監
視を行うために、測定信号が実際に所定の許容誤差内で
たえず反対方向に相互に変化しているかどうかを検査す
るように構成されていることを特徴とするセンサ回路。 - 【請求項2】 前記センサ回路は、測定領域テーブル
(15.1)と比較手段(15.2)とを有しており、 −前記測定領域テーブル(15.1)は、評価回路(1
2)の中に設けられており、さらに2つの測定信号のう
ちの一方の値に対して許容される他方の測定信号の値領
域の値に対する測定テーブルを記憶するものであり、 −前記比較手段(15.2)は、他方の測定信号の実際
値が、一方の測定信号の実際値に基づいてテーブルから
読み出された値の領域内に、あるかどうかを検査するも
のである請求項1記載のセンサ回路。 - 【請求項3】 測定回路(11.1)は、差動−変成器
型距離検出器を有している請求項1又は2記載のセンサ
回路。 - 【請求項4】 測定回路(11.2)は、ブリッジ回路
を有している請求項1又は2記載のセンサ回路。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4017843A DE4017843A1 (de) | 1990-06-02 | 1990-06-02 | Sensorschaltung |
DE4017843.9 | 1990-06-02 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04232421A JPH04232421A (ja) | 1992-08-20 |
JP2977943B2 true JP2977943B2 (ja) | 1999-11-15 |
Family
ID=6407720
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3128934A Expired - Lifetime JP2977943B2 (ja) | 1990-06-02 | 1991-05-31 | センサ回路 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5223830A (ja) |
EP (1) | EP0460407B1 (ja) |
JP (1) | JP2977943B2 (ja) |
DE (2) | DE4017843A1 (ja) |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4220596C1 (de) * | 1992-06-24 | 1993-12-09 | Mfp Mestechnik Und Fertigungst | Schaltungsanordnung zur Bestimmung des Übertragungsmaßes einer variablen Übertragungsschaltung |
US5471138A (en) * | 1993-02-23 | 1995-11-28 | Glass, Iii; Samuel W. | Inductive valve motion sensor for positioning outside the body of the valve |
WO1996017235A1 (en) * | 1994-11-30 | 1996-06-06 | Rosemount Inc. | Pressure transmitter with fill fluid loss detection |
DE4445819C2 (de) * | 1994-12-21 | 1997-07-10 | Honeywell Ag | Abstands/Positions-Meßvorrichtung |
DE19653291C1 (de) * | 1996-12-20 | 1998-04-02 | Pepperl & Fuchs | Sensor- und Auswertesystem, insbesondere für Doppelsensoren zur Endlagen- und Grenzwerterfassung |
DE19727204A1 (de) * | 1997-06-26 | 1999-01-07 | Bosch Gmbh Robert | Vorrichtung zur Erkennung eines fehlerhaften Signales |
JP3024949B2 (ja) * | 1997-08-22 | 2000-03-27 | 本田技研工業株式会社 | 変位検出器の故障検出方法 |
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