DE10063996B4 - Sensoranordnung mit Funktionsstörungsdetektor - Google Patents

Sensoranordnung mit Funktionsstörungsdetektor Download PDF

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Abstract

Sensoranordnung (20), welche über eine Spannungszuführungsleitung (P), eine Masseleitung (G) und eine Ausgangsleitung (O) an eine Steuereinrichtung (10) angeschlossen ist, mit:
einer Sensorschaltung (21), welche eine physikalische Größe misst, wobei die Sensorschaltung zwischen der Spannungszuführungsleitung (P) und der Masseleitung (G) angeschlossen ist und ein erstes Signal ausgibt, welches eine gemessene physikalische Größe darstellt;
einem Spannungsdetektor (24), welcher eine Spannung zwischen der Spannungszuführungsleitung (P) und der Masseleitung (G) erfasst, wobei der Spannungsdetektor ein Funktionsstörungsignal ausgibt, wenn die erfasste Spannung (ΔV) außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt;
einem Oszillator (25), welcher an dem Spannungsdetektor angeschlossen ist und ein zweites Signal auf den Empfang des Funktionsstörungssignals von dem Spannungsdetektor hin erzeugt, welches zwischen einem Signal eines hohen Pegels (HL) und einem Signal eines niedrigen Pegels (LL) oszilliert, und
einer Ausgabeeinrichtung (23), welche der Ausgangsleitung (O) das erste Signal in Abwesenheit des zweiten Signals oder, wenn das zweite Signal vorhanden ist,...

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sensoranordnung, welche eine Funktion dahingehend aufweist, dass erfasst wird, ob sie normal arbeitet oder ob eine Funktionsstörung vorliegt. Die Sensoranordnung wird zur Messung einer physikalischen Größe wie eines Drucks, einer Beschleunigung, einer Gierrate oder dergleichen verwendet.
  • Eine Sensoranordnung zur Messung verschiedener Drücke in einem Automobil wie eines Bremsdrucks oder eines Kraftstoffdrucks ist an eine Steuereinrichtung wie eine elektronische Steuereinheit (ECU) angeschlossen, welche den Betrieb von verschiedenen Anordnungen auf der Grundlage von Ausgängen der Sensoranordnung steuert. Die Sensoranordnung wird mit einer Spannungsquelle betrieben. Ein Signal, welches eine erfasste physikalische Größe darstellt, wird in der Sensoranordnung verstärkt und eingestellt und danach der Steuereinrichtung als Spannung zugeführt, welche zu der gemessenen physikalischen Größe proportional ist.
  • Die Sensoranordnung ist mit der Steuereinrichtung über eine Spannungszuführungsleitung, welche der Sensoranordnung von der Steuereinrichtung eine Spannung zuführt, mit einer Masseleitung und einer Ausgangsleitung verbunden, durch welche die Sensorausgänge der Steuereinrichtung zugeführt werden. Derartige Verbindungsleitungen werden üblicherweise durch Verbindungsglieder, Koppler, durch Löten, Schweißen oder dergleichen verbunden bzw. angeschlossen. Dementsprechend besteht eine Möglichkeit, dass derartige Verbindungen locker oder unvollständig werden, wodurch der Kontaktwiderstand an Verbindungen erhöht wird. Wenn der Widerstand in der Spannungszuführungsleitung oder der Masseleitung sich erhöht, verringert sich die der Sensoranordnung zugeführte Spannung. Dies führt zu einer Funktionsstörung der Sensoranordnung, d. h. die Ausgänge der Sensoranordnung stellen nicht korrekt die zu messende physikalische Größe dar.
  • Aus der JP 62095485 A ist es bekannt, zwei Trägerwellenerzeugungsschaltkreise oder Oszillatoren vorzusehen, die bei Ausgabe eines „inhibition signal" genannten Fehlersignals den Oszillationsbetrieb unterbrechen. Dies wird von einer nachfolgenden Auswerteschaltung erkannt, die mit Ausgabe eines er kennbaren Fehlersignals reagiert. Allerdings sind bei der JP 62095485 A keine Angaben darüber gemacht, wie a) es der Sensorschaltung unmöglich wird, weiterhin korrekt zu arbeiten und wie b) das „inhibition signal" überhaupt erzeugt wird.
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben beschriebenen Schwierigkeiten gemacht, und es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Sensoranordnung zu schaffen, bei welcher die Funktionsstörung des Sensors infolge eines Ansteigens des Kontaktwiderstands in den Verbindungsleitungen automatisch erfasst wird.
  • Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird demnach allgemein gesagt das Funktionsstörungssignal dann ausgegeben, wenn die Betriebsspannung des Sensors außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt und insbesondere wird beim Gegenstand der vorliegenden Erfindung keine überlagerte Schwingung oder Oszillation verwendet, sondern es wird zwischen zwei Signalzuständen diskriminiert, die von der Ausgabeeinrichtung selektiv und ausschließlich ausgegeben werden, nämlich das erste (reguläre) Signal entsprechend einer vom Sensor gemessenen physikalischen Größe oder das zweite Signal, das in Form eines zwischen zwei Pegeln oszillierenden Signals ausgegeben wird. Darüber hinaus erzeugt der Oszillator das zweite Signal auf Empfang des Funktionsstörungssignals von dem Spannungsdetektor hin und iweiterhin gibt die Ausgabeeinrichtung der Ausgangsleitung das erste Signal in Abwesenheit des zweiten Signals oder, wenn das zweite Signal vorhanden ist, dann das zweite Signal aus, wobei die Ausgabeeinrichtung eine Umschalteschaltung ist, welche selektiv ausschließlich das erste Signal oder ausschließlich das zweite Signal ausgibt.
  • Es wird somit abhängig von dem Betriebszustand der Sensorschaltung, der wiederum von der vom Spannungsdetektor erkannten Spannung abhängt, entweder das reguläre Sensorsignal oder ein eine Fehlfunktion anzeigendes oszillierendes Signal ausgegeben.
  • Durch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung wird es möglich, den Grund der Funktionsstörung, also eines irregulären Spannungsabfalls in der Versorgung der Sensorschaltung genau zu lokalisieren, d. h. es kann festgestellt werden, ob der Spannungsabfall von einem Anstieg des Kontaktwiderstands oder von einem Anstieg des Kontaktwiderstands herrührt.
  • Die Sensoranordnung der vorliegenden Erfindung enthält im wesentlichen eine Sensorschaltung, einen Spannungsdetektor und einen Oszillator. Vorzugsweise sind diese Komponenten alle auf einem einzigen Halbleitersubstrat gebildet. Die Sensorschaltung misst eine physikalische Größe wie einen Druck, eine Beschleunigung, eine Gierrate oder dergleichen und gibt ein Sensorsignal (ein erstes Signal) aus, welches eine gemessene physikalische Größe darstellt. Der Spannungsdetektor erfasst eine Spannung, welche konkret der Sensorschaltung zugeführt wird, und gibt ein Sensorsignal aus, wenn die der Sensorschaltung zugeführte Spannung niedriger als ein vorbestimmter Pegel ist. Ein Oszillator erzeugt ein Signal (ein zweites Signal), welches zwischen einem hohen Pegel und einem niedrigen Pegel oszilliert, angesteuert von dem Detektorsignal, welches von dem Spannungsdetektor zugeführt wird. Das zweite Signal zeigt an, dass bei der Sensorschaltung eine Funktionsstörung auftritt, da die Sensorschaltung mit einer Spannung arbeitet, die niedriger als ein vorbestimmter Pegel ist.
  • Das erste Signal, welches ein normales Sensorsignal ist, und das zweite Signal, welches die Funktionsstörung der Sensoranordnung anzeigt, werden selektiv einer Steuereinrichtung zugeführt, welche an der Sensoranordnung angeschlossen ist. Die Steuereinrichtung steuert verschiedene daran angeschlossene Anordnungen auf der Grundlage des ersten Signals, während sie die Funktionsstörung der Sensoranordnung auf der Grundlage des zweiten Signal erfasst.
  • Der maximale Pegel des ersten Signals ist auf einen Pegel (beispielsweise 4,5 V) festgelegt, welcher niedriger als ein normaler Betriebsspannungspegel (beispielsweise 5,0 V ist), und der minimale Pegel (beispielsweise 0,5 V) ist auf einen Pegel festgelegt, welcher größer als ein Massepegel ist. Der hohe Pegel des zweiten Signals ist auf einen Pegel festgelegt, welcher größer als der maximale Pegel des ersten Signals ist, und der niedrige Pegel ist auf einen Pegel festgelegt, welcher kleiner als der minimale Pegel des ersten Signals ist.
  • Die mit der Sensoranordnung verbundene Steuereinrichtung empfängt normalerweise das erste Signal (das Sensorsignal), während sie das zweite Sig nal empfängt (das oszillierende Signal, welches die Funktionsstörung der Sensoranordnung anzeigt), wenn die der Sensoranordnung konkret zugeführte Spannung kleiner als der vorbestimmte Pegel ist.
  • Die Wahl zwischen dem ersten Signal und dem zweiten Signal kann durch eine in der Sensoranordnung gebildete Umschalteschaltung erfolgen. Alternativ kann eine Schaltung, die ein Tiefpassfilter, welches lediglich das erste Signal, das eine niedrige Frequenz aufweist, hindurchlässt, und ein Hochpassfilter aufweist, welches lediglich das zweite Signal mit der hohen Frequenz durchlässt, zum Selektieren der Signale verwendet werden.
  • Das zweite Signal ist nicht auf einen Spannungspegel festgelegt, sondern oszilliert zwischen dem hohen Pegel und dem niedrigen Pegel, und die Funktionsstörung der Sensoranordnung wird erfasst, wenn entweder das Signal des hohen Pegels oder des niedrigen Pegels erfasst wird. Daher wird die Funktionsstörung der Sensoranordnung hervorgerufen entweder durch einen Spannungsabfall in der Spannungszuführungsleitung oder durch einen Spannungsanstieg in der Masseleitung sicher ohne ein Versagen oder einen Ausfall erfasst.
  • Die vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
  • 1 zeigt ein Blockdiagramm, welches eine mit einer Steuereinrichtung verbundene Sensoranordnung als Vergleichsbeispiel zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 2 zeigt ein Blockdiagramm, welches eine mit einer Steuereinrichtung verbundene Sensoranordnung als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt;
  • 3 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches einen Spannungsdetektor darstellt, der in der in 2 dargestellten Sensoranordnung verwendet wird;
  • 4 zeigt ein Schaltungsdiagramm, welches einen Oszillator darstellt, der in der in 2 dargestellten Sensoranordnung verwendet wird;
  • 5 zeigt einen Graphen, welcher Wellenformen eines Sensorausgangs und eines Oszillatorausgangs darstellt; und
  • 6 zeigt einen Graphen, welcher Wellenformen eines Tiefpassfilterausgangs und eines Hochpassfilterausgangs in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
  • Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu realisieren, wurde ein Prototyp einer in 1 dargestellten Sensoranordnung hergestellt und getestet. Dieser Prototyp wird dargestellt und hier beschrieben als Vergleichsbeispiel zu den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Eine Sensoranordnung 20 ist über eine Spannungszuführungsleitung P, eine Ausgangsleitung O und eine Masseleitung G mit einer Steuereinrichtung 10 verbunden. Ein Widerstand RP stellt einen Kontaktwiderstand in der Spannungszuführungsleitung P dar, und ein Widerstand RG stellt einen Kontaktwiderstand in der Masseleitung G dar.
  • Ein Spannungszuführungsanschluss PS der Sensoranordnung 20 ist mit einem Spannungszuführungsanschluss PE der Steuereinrichtung 10 über eine Spannungszuführungsleitung P verbunden, durch welche eine Spannung von der Steuereinrichtung 10 der Sensoranordnung zugeführt wird. Ein Ausgangsanschluss OS der Sensoranordnung 20 ist mit einem Eingangsanschluss OE der Steuereinrichtung 10 über die Ausgangsleitung O verbunden, durch welche eine Ausgangsspannung der Sensoranordnung 20 der Steuereinrichtung 10 zugeführt wird. Ein Masseanschluss GS der Sensoranordnung 20 ist mit einem Masseanschluss GE der Steuereinrichtung über die Masseleitung G verbunden, durch welche sowohl die Sensoranordnung 20 als auch die Steuereinrichtung 10 geerdet sind. Eine Betriebsspannung (power source voltage) Vcc wird dem Spannungszuführungsanschluss PE durch einen Regler 11 zugeführt.
  • Die Sensoranordnung 20 setzt sich zusammen aus einer Sensorschaltung 21, einer Verstärkerschaltung 22, einer Umschalteschaltung 23 und einem Spannungsdetektor 24. Die Sensorschaltung 21 ist zwischen dem Spannungszuführungsanschluss PS und dem Masseanschluss GS angeschlossen. Der Spannungsdetektor 24 ist ebenfalls zwischen dem Spannungszuführungsanschluss PS und dem Masseanschluss GS angeschlossen, um eine Spannung V zu erfassen (eine Differenz zwischen einer Spannung Vps an PS und einer Spannung Vgs an GS), welche der Sensorschaltung 21 zugeführt wird. Der Ausgang der Sensorschaltung 21 wird der Verstärkerschaltung 22 durch die Umschalteschaltung 23 zugeführt. Wenn der Spannungsdetektor 24 erfasst, dass die der Sensorschaltung 21 zugeführte Spannung V kleiner als ein vorbestimmter Pegel ist, schaltet die Umschalteschaltung 23 das Ausgangssignal von der Sensorschaltung 21 auf einen Signalpegel, welcher außerhalb eines Sensorsignalbereichs liegt, auf der Grundlage des Signals um, welches von dem Spannungsdetektor 24 zugeführt wird. Somit wird eine Funktionsstörung der Sensoranordnung 20 der Steuereinrichtung 10 angezeigt.
  • Beispielsweise schaltet die Umschalteschaltung 23 unter der Annahme, dass die Betriebsspannung Vcc 5V beträgt und der normale Sensorausgang in einem Bereich von 0,5 V bis 4,5 V liegt, das Sensorsignal auf ein Signal eines niedrigen Pegels LL (beispielsweise 4% von V) oder auf ein Signal eines hohen Pegels HL (beispielsweise 96% von V) um, wenn V kleiner als ein vorbestimmter Pegel wird. Mit anderen Worten, es erscheint das Signal LL oder HL an dem Ausgangsanschluss OS, wenn die Funktionsstörung in der Sensoranordnung 20 erfasst wird. Die Steuereinrichtung 10 erfasst die Funktionsstörung auf einen Empfang des Signals LL oder HL.
  • Der Spannungsdetektor 24 bestimmt, ob eine Funktionsstörung aufgetreten ist, wenn V außerhalb eines vorbestimmten Spannungsbereichs liegt. In diesem Fall kann jedoch nicht bestimmt werden, ob die Spannung Vps sich infolge eines Ansteigens des Kontaktwiderstands RP verringert hat oder ob sich die Spannung Vgs infolge eines Ansteigens des Kontaktwiderstands RG erhöht hat. Dies führt zu der folgenden Schwierigkeit. Wenn beispielsweise der Funktionsstörungssignalpegel auf HL festgelegt worden ist (96% von V) und die Spannung V kleiner als der vorbestimmte Pegel (beispielsweise 4,5 V) infolge eines Ansteigens des Kontaktwiderstands RP wird, wird die Ausgangsanschlussspannung Vos relativ zu dem Massepegel (Vge) zu 4,32 V (= 4,5 V × 96%), was innerhalb des normalen Sensorausgangsbereichs liegt. Wenn die Spannung V kleiner als der vorbestimmte Pegel infolge eines Ansteigens des Kontaktwiderstands PG wird, wird die Ausgangsanschlussspannung Vos relativ zu dem Massepegel (Vge) zu 4,82 V (= 4,5 V × 96% + 0,5 V), was außerhalb des normalen Sensorausgangsbereichs liegt, da die Spannung Vgs um 0,5 V infolge des Ansteigens des Kontaktwiderstands RG ansteigt. Dies bedeutet, dass die Anschlussspannung Vos nicht die Funktionsstörung anzeigen kann, wenn sich Vps verringert, während sie die Funktionsstörung genau anzeigen kann, wenn sich Vgs erhöht.
  • Wenn andererseits der Funktionsstörungssignalpegel auf LL festgelegt ist (4% von V) und die Spannung V kleiner als der vorbestimmte Pegel (beispielsweise 4,5 V) infolge eines Anwachsens des Kontaktwiderstands RP wird, wird die Ausgangsanschlussspannung Vos relativ zu dem Massepegel (Vge) zu 0,18 V (= 4,5 V × 4%), was außerhalb des normalen Sensorausgangsbereichs liegt. Wenn die Spannung V infolge eines Anwachsens des Kontaktwiderstands RG kleiner als der vorbestimmte Pegel wird, wird die Ausgangsanschlussspannung Vos relativ zu dem Massepegel (Vge) zu 0,68 V (= 4,5 V × 4% + 0,5 V), was innerhalb des normalen Sensorausgangsbereichs liegt, da die Spannung Vgs infolge eines Anwachsens des Kontaktwiderstands RG um 0,5 V ansteigt. Dies bedeutet, dass die Anschlussspannung Vos nicht die Funktionsstörung anzeigen kann, wenn Vgs ansteigt, während sie die Funktionsstörung korrekt anzeigt, wenn sich Vps verringert.
  • Eine erste Ausführungsform der in 2 bis 5 dargestellten vorliegenden Erfindung ist entwickelt worden, um die in dem oben beschriebenen Vergleichsbeispiel gefundenen Schwierigkeiten zu überwinden. Die Sensoranordnung 20 ist zur Verwendung in einem Automobil vorgesehen und zur Messung eines Öldrucks in einem Bremssystem, eines Kraftstoffdrucks in einem Kraftstoffeinspritzsystem oder dergleichen entworfen. Die in 2 dargestellte Sensoranordnung 20 ist ähnlich der in 1 dargestellten Sensoranordnung mit der Ausnahme, dass ein Oszillator 25 zwischen dem Spannungsdetektor 24 und der Umschalteschaltung 23 hinzugefügt worden ist. Die Sensoranordnung 20 ist mit der Steuereinrichtung 10 auf dieselbe Weise wie in dem in 1 dargestellten Vergleichsbeispiel verbunden und arbeitet ähnlich. Daher werden lediglich die Struktur und Funktion beschrieben, welche sich von denjenigen des Vergleichsbeispiels unterscheiden.
  • Die Betriebsspannung Vcc (beispielsweise 12 V) wird der Steuereinrichtung 10 durch einen Regler 11 zugeführt, welcher Vcc in eine Sensorbetriebsspannung Vps (beispielsweise 5 V) umwandelt. Die Sensorschaltung 21 gibt ein erstes Signal aus, welches einen gemessenen Druck darstellt, und der Oszillator 25 gibt ein zweites Signal aus, welches eine Funktionsstörung der Sensoranordnung 20 hergerufen durch eine Verringerung der Spannung V anzeigt, welche der Sensorschaltung 21 aufgebracht wird. Das erste und das zweite Signal werden durch die Umschalteschaltung 23 selektiv umgeschaltet und dem Ausgangsanschluss OS durch den Verstärker 22 zugeleitet.
  • Die Sensorschaltung 21 setzt sich zusammen aus einer Wheatstone-Brücke einschließlich von 4 Eich- bzw. Messwiderständen (gauge resistors) wie Diffusionswiderständen, welche auf einem (nicht dargestellten) dünnen Diaphragma eines Siliziumhalbleitersubtrats gebildet werden. Der Oszillator 25 gibt ein oszillierendes Signal aus, welches von dem Ausgang des Spannungsdetektors 24 getriggert bzw. angesteuert wird, welcher anzeigt, dass die Spannung V kleiner als ein vorbestimmter Pegel geworden ist. Die Sensorschaltung 21, die Verstärkerschaltung 22, der Spannungsdetektor 24 und der Oszillator 25 sind alle auf einem einzigen Halbleitersubstrat gebildet.
  • 3 stellt Details des Spannungsdetektors 24 dar, welcher an dem Oszillator 25 angeschlossen ist. Der Spannungsdetektor bestimmt, dass eine Funktionsstörung aufgetreten ist, wenn die Spannung V (Vps – Vgs) kleiner wird als ein vorbestimmter Pegel (beispielsweise 4,6 V). Wie in 3 dargestellt wird die Spannung V durch Widerstände geteilt, um eine geteilte bzw. aufgeteilte Spannung Vd zu erlangen. Die geteilte Spannung Vd wird mit einer Standardspannung Vs, welche von der Spannung V unabhängig ist, in einem Komparator 24a verglichen. Der Komparator 24a gibt ein Funktionsstörungssignal aus, um den Oszillator 25 anzusteuern, wenn die Spannung V kleiner als der vorbestimmte Pegel wird.
  • Unter Bezugnahme auf 4 wird der Betrieb des Oszillators 25 beschrieben. Ein Transistor 25a wird durch das von dem Spannungsdetektor 24 zugeführte Funktionsstörungssignal eingeschaltet, und es wird Strom einem Kondensator 25c durch einen Widerstand 25b zugeführt. Der Kondensator 25c wird mit einer durch den Widerstand 25b und den Kondensator 25c bestimmten Zeitkonstante geladen. Ein Komparator 25d vergleicht eine Anschlussspannung des Kondensators 25c mit einer Standardspannung 25f. Wenn die Anschlussspannung des Kondensators 25c größer als die Standardspannung 25f ist, gibt der Komparator 25d ein Signal eines hohen Pegels HL (beispielsweise 96% von V) aus, welches einen normalen Sensorausgangsbereich (beispielsweise 0,5 V bis 4,5 V) überschreitet. Ein Transistor 25e wird durch das Signal des hohen Pegels HL eingeschaltet, und dadurch wird der Kondensator 25c durch einen Wi derstand 25g mit einer durch den Kondensator 25c und den Widerstand 25g bestimmten Zeitkonstanten entladen. Wenn die Anschlussspannung des Kondensators 25c kleiner als die Standardspannung 25f ist, gibt der Komparator 25d ein Signal eines niedrigen Pegels LL (beispielsweise 4% von V) aus, welcher kleiner als der normale Sensorausgangsbereich ist.
  • Der Oszillator 25 arbeitet wie oben beschrieben und gibt das zweite Signal aus, welches zwischen dem Signal des hohen Pegels HL und dem Signal des niedrigen Pegels LL oszilliert. Die Frequenz und Wellenform des oszillierenden Signals kann durch Wählen der Kapazität des Kondensators 25c und des Widerstandswerts der Widerstände 25d, 25g willkürlich festgelegt werden.
  • Die Umschalteschaltung 23 gibt normalerweise das von der Sensorschaltung 21 zugeführte Sensorsignal (das erste Signal) aus, während sie das oszillierende Signal (das zweite Signal) ausgibt, wenn das oszillierende Signal von dem Oszillator 25 zugeführt wird. Die Ausgänge von der Umschalteschaltung 23 sind in 5 dargestellt. Wenn wie aus dem Graphen von 5 ersichtlich die Spannung V innerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt, gibt die Umschalteschaltung 23 den normalen Sensorausgang als das erste Signal aus. Wenn die Spannung V außerhalb des vorbestimmten Bereichs liegt (wenn bei der Sensoranordnung eine Funktionsstörung vorliegt), gibt die Umschalteschaltung 23 das oszillierende Signal als das zweite Signal aus.
  • Wenn das zweite Signal, welches die Funktionsstörung der Sensoranordnung 20 anzeigt, auf entweder den hohen Pegel HL oder den niedrigen Pegel LL festgelegt wird, kann die Funktionsstörung unter bestimmten Bedingungen wie oben in Verbindung mit dem Vergleichsbeispiel geschrieben nicht erfasst werden. Da das zweite Signal bei der ersten Ausführungsform ein Signal ist, welches zwischen dem Pegel HL und LL oszilliert, wird die Funktionsstörung der Sensoranordnung 20 stets ohne Ausfall erfasst. D. h. wenn das Signal des hohen Pegels HL, mit welchem die Funktionsstörung nicht erfasst werden, da es innerhalb des normalen Sensorausgangsbereichs liegt, infolge einer Verringerung von Vps erzeugt wird, wird die Funktionsstörung durch das Signals des niedrigen Pegels LL erfasst, welches unmittelbar dem Signal des hohen Pegels HL folgt. Wenn auf ähnliche Weise das Signal des niedrigen Pegels, mit welchem die Funktionsstörung nicht erfasst werden kann, da es innerhalb des normalen Sensorausgangsbereichs liegt, infolge des Ansteigens von Vgs erzeugt wird, wird die Funktionsstörung durch das Signal des hohen Pegels HL erfasst, welches unmittelbar dem Signal des niedrigen Pegels folgt. Kurz dargestellt, die Funktionsstörung wird stets durch das zweite Signal erfasst, welches zwischen dem Pegel HL und LL oszilliert, wobei keine Abhängigkeit auf Grund der Verringerung von V vorliegt.
  • Die Steuereinrichtung 10 führt ein periodisches Abtasten (beispielsweise mit einem Intervall von 5 bis 10 ms) des von der Sensoranordnung 20 zugeführten Signals durch. Wenn eine Oszillationsperiode des zweiten Signals auf etwa das 1,5-fache des Abtastintervalls festgelegt wird, kann dementsprechend wenigstens ein Signal des hohen Pegels HL oder ein Signal des niedrigen Pegels LL während der dreimaligen Abtastoperation erfasst werden.
  • Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform ist ein Tiefpassfilter 12 als erstes Filter und ein Hochpassfilter 13 als zweites Filter an dem Ausgangsanschluss OS der Sensoranordnung 20 angeschlossen. Ausgänge der jeweiligen Filter sind an dem Eingangsanschluss der Steuereinrichtung 10 angeschlossen. Wie in 6 dargestellt tritt lediglich das Sensorausgangssignal (das erste Signal) mit einer niedrigen Frequenz durch das Tiefpassfilter 12 hindurch. Demgegenüber tritt lediglich das Funktionsstörungssignal (das zweite Signal) mit einer hohen Frequenz durch das Hochpassfilter 13 hindurch.
  • Mit anderen Worten, das Sensorsignal wird der Steuereinrichtung 10 zugeführt, wenn die Sensoranordnung 20 normal arbeitet, während das Funktionsstörungssignal zugeführt wird, wenn bei der Sensoranordnung eine Funktionsstörung auftritt. Daher wird das erste Signal, welches durch das Tiefpassfilter 12 hindurchgetreten ist, verwendet, um verschiedene Anordnungen zu steuern, welche mit der Steuereinrichtung 10 verbunden sind, und es wird das durch das Hochpassfilter 13 hindurchgetretene zweite Signal dazu verwendet, die Funktionsstörung der Sensoranordnung 20 zu erfassen.
  • Die Umschalteschaltung 23 kann durch eine Schaltung ersetzt werden, welche sich aus dem Tiefpassfilter 12 und dem Hochpassfilter 13 zusammensetzt.
  • Die in der Wheatstone-Brücke verwendeten Eich- bzw. Messwiderstände, welche die Sensorschaltung 21 bilden, können durch andere Widerstände ersetzt werden. Beispielsweise können aus einem temperaturunempfindlichen Metall wie CrSi gebildete Dünnschichtwiderstände oder andere Sensoren wie Kapazitätssensoren verwendet werden. Obwohl die Sensoranordnung 20 als Drucksensor beschrieben worden ist, kann sie ebenfalls als Beschleunigungssensor, Gierratensensor oder dergleichen verwendet werden.
  • Vorstehend wurde eine Sensoranordnung mit Funktionsstörungsdetektor offenbart. Die Sensoranordnung (20) enthält eine Sensorschaltung (21), welche eine physikalische Größe wie einen Druck misst, einen Spannungsdetektor (24), welcher eine Spannung (V) erfasst, die konkret der Sensorschaltung zugeführt wird, und einen Oszillator (25), welcher ein oszillierendes Signal erzeugt, wenn der Spannungsdetektor die der Sensorschaltung zugeführte Spannung als abnormal tief beurteilt. Das Sensorsignal und das oszillierende Signal werden einem Kontroller (10) selektiv zugeführt. Der Kontroller steuert verschiedene daran angeschlossene Einrichtungen auf der Grundlage des Sensorsignals, während er eine Funktionsstörung der Sensoranordnung (20) auf der Grundlage entweder eines Signals eines hohen Pegels (HL) oder eines Signals eines niedrigen Pegels (LL) in dem oszillierenden Signal erfasst. Somit wird die Funktionsstörung der Sensoranordnung ohne Ausfall bzw. Versagen automatisch erfasst.

Claims (6)

  1. Sensoranordnung (20), welche über eine Spannungszuführungsleitung (P), eine Masseleitung (G) und eine Ausgangsleitung (O) an eine Steuereinrichtung (10) angeschlossen ist, mit: einer Sensorschaltung (21), welche eine physikalische Größe misst, wobei die Sensorschaltung zwischen der Spannungszuführungsleitung (P) und der Masseleitung (G) angeschlossen ist und ein erstes Signal ausgibt, welches eine gemessene physikalische Größe darstellt; einem Spannungsdetektor (24), welcher eine Spannung zwischen der Spannungszuführungsleitung (P) und der Masseleitung (G) erfasst, wobei der Spannungsdetektor ein Funktionsstörungsignal ausgibt, wenn die erfasste Spannung (ΔV) außerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt; einem Oszillator (25), welcher an dem Spannungsdetektor angeschlossen ist und ein zweites Signal auf den Empfang des Funktionsstörungssignals von dem Spannungsdetektor hin erzeugt, welches zwischen einem Signal eines hohen Pegels (HL) und einem Signal eines niedrigen Pegels (LL) oszilliert, und einer Ausgabeeinrichtung (23), welche der Ausgangsleitung (O) das erste Signal in Abwesenheit des zweiten Signals oder, wenn das zweite Signal vorhanden ist, dann das zweite Signal ausgibt, wobei die Ausgabeeinrichtung (23) eine Umschalteschaltung ist, welche selektiv ausschließlich das erste Signal oder ausschließlich das zweite Signal ausgibt.
  2. Sensoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (10) verschiedene daran angeschlossene Einrichtungen auf der Grundlage des von der Ausgangsleitung (O) zugeführten ersten Signals steuert; und die Steuereinrichtung (10) eine Funktionsstörung der Sensoranordnung (20) auf der Grundlage des zweiten Signals erfasst.
  3. Sensoranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgabeeinrichtung (23) sich aus einem ersten Filter (12), welches lediglich das erste Signal ausgibt, und einem zweiten Filter (13) zusammensetzt, welches lediglich das zweite Signal ausgibt.
  4. Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorschaltung (21), der Spannungsdetektor (24) und der Oszillator (25) auf einem einzigen Halbleitersubstrat gebildet sind.
  5. Sensoranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Signal derart festgelegt wird, dass es einen maximalen Pegel, welcher kleiner als ein vorbestimmter Spannungspegel der Spannungszuführungsleitung (P) ist, und einen minimalen Pegel aufweist, welcher größer als ein normaler Spannungspegel der Masseleitung (G) ist; das Signal des hohen Pegels (HL) in dem zweiten Signal auf einen Pegel festgelegt ist, welcher größer als der maximale Pegel des ersten Signals ist, und das Signal des niedrigen Pegels (LL) in dem zweiten Signal auf einen Pegel festgelegt ist, welcher kleiner als der minimale Pegel des ersten Signals ist; und die Funktionsstörung der Sensoranordnung (20) erfasst wird, wenn entweder das Signal des hohen Pegels (HL) oder das Signal des niedrigen Pegels (LL) in dem zweiten Signal durch die Steuereinrichtung (10) erfasst wird.
  6. Sensoranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein erstes Filter (12), welches lediglich das erste Signal ausgibt, und ein zweites Filter (13), welches lediglich das zweite Signal ausgibt, wobei beide Filter jeweils an der Ausgangsleitung angeschlossen sind, so dass Ausgänge von beiden Filtern der Steuereinrichtung (10) zugeführt werden.
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