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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Lösung
der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
vorliegende Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter
Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert.
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1 zeigt
ein Blockdiagramm, welches eine mit einer Steuereinrichtung verbundene
Sensoranordnung als Vergleichsbeispiel zu Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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2 zeigt
ein Blockdiagramm, welches eine mit einer Steuereinrichtung verbundene
Sensoranordnung als erste Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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3 zeigt
ein Schaltungsdiagramm, welches einen Spannungsdetektor darstellt,
der in der in 2 dargestellten Sensoranordnung
verwendet wird;
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4 zeigt
ein Schaltungsdiagramm, welches einen Oszillator darstellt, der
in der in 2 dargestellten Sensoranordnung
verwendet wird;
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5 zeigt
einen Graphen, welcher Wellenformen eines Sensorausgangs und eines
Oszillatorausgangs darstellt; und
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6 zeigt
einen Graphen, welcher Wellenformen eines Tiefpassfilterausgangs
und eines Hochpassfilterausgangs in einer zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung darstellt.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Umschalteschaltung 23 kann durch eine Schaltung ersetzt
werden, welche sich aus dem Tiefpassfilter 12 und dem Hochpassfilter 13 zusammensetzt.
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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.
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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.