DE4122635A1

DE4122635A1 - DEVICE FOR DETECTING DEFECTS IN SENSORS

Info

Publication number: DE4122635A1
Application number: DE19914122635
Authority: DE
Inventors: Guenter Kettenacker; Ulrich Dipl Ing Gerstung
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-07-09
Filing date: 1991-07-09
Publication date: 1993-01-14
Anticipated expiration: 2011-07-10
Also published as: GB9211524D0; GB2257524B; JPH05240898A; GB2257524A; DE4122635B4

Abstract

In order to detect defects in a sensor 10 which produces an output signal 13 forming the actual value feedback signal 13 for a controller 14 and which is preferably a differential inductive displacement sensor, a comparison is made in unit 16 of the actual value 13 with the output of the controller 14, a fault being detected if the actual value of the sensor lies within a predetermined range (around the normal mid-range value) and the controller is at the same time at one of its stops during a predeterminably longer time. As shown the sensor comprises inductors L1, L2 and a movable element 11. The inductors are fed with phase- opposed square waves +U, -U and their mid-point is connected to evaluation circuit 12. The output 13 of the circuit 12 is thus dependent on the position of the element 11 and forms the feedback signal for the controller 14 coupled to the element 11 via drive 15. Comparison logic 16 receives the actual value 13 and the controller output signal. A fault signal is produced by the logic circuit as described above, and also if the value 13 lies outside an allowed range. <IMAGE>

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Defekterkennung bei Sensoren, vorzugsweise differentiellen Induktivsensoren nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a device for defect detection Sensors, preferably differential inductive sensors according to the Genus of the main claim.

Solche Sensoren, einschließlich einer zugehörigen Auswerteschaltung werden üblicherweise eingesetzt, um Verstellwege von Bauteilen zu erfassen, dabei können dies Verstellwege bei Dreh- oder bei Linear bewegungen sein. Übliche induktive Differentialsensoren sind bei spielsweise Halb-Differential-Kurzschlußring-Sensoren oder Differen tial-Drossel-Sensoren.Such sensors, including an associated evaluation circuit are usually used to adjust the travel of components capture, this can be done with rotary or linear be movements. Usual inductive differential sensors are at for example half-differential short-circuit ring sensors or differences tial throttle sensors.

Bei solchen Sensoren besteht aufgrund der Symmetrie im allgemeinen die Schwierigkeit, daß bei gebrochener Zuleitung am Mittelabgriff in der Auswerteschaltung eine konstante Gleichspannung generiert wird, deren Höhe den üblichen Meßbereich nicht verläßt, so daß ein Fehler nicht einfach mit Hilfe eines sogenannten Signal-Range-Check erkannt werden kann. Um einen solchen Fehler zu erkennen, muß daher eine weitere Fehlererkennung durchgeführt werden. Such sensors generally exist due to their symmetry the difficulty that in the case of a broken lead at the center tap in the evaluation circuit generates a constant DC voltage, whose height does not leave the usual measuring range, so that an error not simply recognized with the help of a so-called signal range check can be. In order to recognize such an error, a further error detection can be carried out.

Aus der DE-OS 39 27 833 ist ein Differentialdrossel-Wegsensor be kannt, der eine Reihenschaltung zweier Induktivitäten aufweist, deren Wert in Mittelstellung gleich groß ist. Bewegt sich das zu messende Teil, wird eine der Induktivitäten kleiner, die andere im gleichen Maß größer.From DE-OS 39 27 833 a differential throttle displacement sensor be knows, which has a series connection of two inductors, whose value is the same in the middle position. Does that move to measuring part, one of the inductors becomes smaller, the other in same size larger.

Die beiden Induktivitäten werden durch hochfrequente Wechselspannung angeregt, an der Verbindung der beiden Induktivitäten wird das Meß signal abgenommen, das in der nachfolgenden Auswerteschaltung zur Positionserkennung verarbeitet wird. Die bekannte Sensoranordnung ist zwar sehr genau, sie hat jedoch den Nachteil, daß eine Unter brechung einer der Zuleitungen zu fehlerhaften Meßwerten führen kann.The two inductors are caused by high-frequency AC voltage the measurement is stimulated at the connection of the two inductors signal picked up, which in the subsequent evaluation circuit for Position detection is processed. The known sensor arrangement is very precise, but it has the disadvantage that a sub break of one of the leads leads to incorrect measured values can.

Eine Einrichtung zur Wegmessung mit Hilfe eines Induktivsensors, bei der in einer Überwachungsschaltunganordnung erkannt wird, ob im Sen sor selbst oder in einer der Zuleitungen ein Fehler auftritt, ist aus der DE-OS 28 05 876 bekannt. Bei dieser bekannten Einrichtung wird insbesonders überprüft, ob die Signalspannung, beispielsweise bei Unterbrechung einer Zuleitung oder bei Auftreten eines Kurz schlusses einen vorgebbaren Bereich verläßt. Diese bekannte Ein richtung kann jedoch einen Fehler dann nicht erkennen, wenn die Ausgangsspannung bei Vorliegen besonderer Umstände den erlaubten Bereich nicht verläßt.A device for distance measurement using an inductive sensor, at which is recognized in a monitoring circuit arrangement, whether in Sen sensor or an error occurs in one of the supply lines known from DE-OS 28 05 876. With this known device it is checked in particular whether the signal voltage, for example if a supply line is interrupted or if a short occurs leaves a predeterminable area. This well-known one However, the direction cannot recognize an error if the Output voltage if special circumstances exist Area does not leave.

Advantages of the invention

Die erfindungsgemäße Einrichtung zur Defekterkennung bei Sensoren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs weist den Vor teil auf, daß durch die Verknüpfung zweier Bedingungen, deren Vor liegen nicht gleichzeitig während längerer Zeit möglich ist, der Fehler bzw. Defekt erkannt wird. Es ist damit eine einfache Fehlererkennung möglich. The device according to the invention for detecting defects in sensors with the characterizing features of the main claim shows the pre share in that by linking two conditions, their pre is not possible at the same time for a longer period of time Error or defect is recognized. It is an easy one Error detection possible.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind weitere Vorteile erzielbar, so ist es beispielsweise möglich, bei einem erkannten Fehler eine Anzeige auszulösen und Maßnahmen zur Beein flussung des Reglers vorzunehmen, so daß keine unzulässigen Be triebszustände auftreten können.The measures specified in the subclaims include further measures Advantages achievable, for example, it is possible with one detected errors trigger a display and measures to be taken flow of the controller so that no impermissible loading drive states can occur.

Vorteilhaft ist weiterhin, den Ist-Wert zusätzlich daraufhin zu überwachen, ob er innerhalb eines unter den gegebenen Umständen möglichen Bereiches liegt (Signal-Range-Check).It is also advantageous to additionally increase the actual value monitor whether he is within a given the circumstances possible range lies (signal range check).

Besonders vorteilhaft läßt sich die erfindungsgemäße Einrichtung im Zusammenhang mit einem induktivem Abgashubrückmelder einsetzen.The device according to the invention can be particularly advantageous in Use in connection with an inductive exhaust gas stroke detector.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung darge stellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigt die einzige Figur in Blocksymbolen eine erfindungsgemäße Überwachungseinrichtung für einen differentiellen Induktivsensor.An embodiment of the invention is shown in the drawing represents and is explained in more detail in the following description. The only figure in block symbols shows an inventive one Monitoring device for a differential inductive sensor.

Description of the embodiment

Ein differentieller Induktivsensor 10, beispielsweise ein Abgashub rückmelder, der aus den Induktivitäten L1 und L2 sowie einem beweg lichen Teil 11 besteht, dient als Ist-Wertgeber für eine nach folgende Regelstrecke. Die beiden Induktivitäten L1 und L2 sind in Serie geschaltet und liegen an einer oszillierenden Spannung mit den Spitzenwerten +U und -U. A differential inductive sensor 10 , for example an exhaust stroke feedback, which consists of the inductors L 1 and L 2 and a movable part 11 , serves as an actual value transmitter for a following controlled system. The two inductors L 1 and L 2 are connected in series and are connected to an oscillating voltage with the peak values + U and -U.

Der Verbindungspunkt der beiden Induktivitäten L1 und L2 ist mit einer Auswerteschaltung 12 verbunden, an deren Ausgang der Ist-Wert entsteht. Die Auswerteschaltung 12 ist im Ausführungsbeispiel als vom Sensor getrennt dargestellt, sie kann jedoch auch Bestandteil des Sensors 10 sein.The connection point of the two inductors L 1 and L 2 is connected to an evaluation circuit 12 , at the output of which the actual value arises. In the exemplary embodiment, the evaluation circuit 12 is shown as separate from the sensor, but it can also be part of the sensor 10 .

Der Ausgang 13 der Auswerteschaltung 12, ist mit einem Eingang des Reglers 14 verbunden, über einen weiteren Eingang wird dem Regler 14 der Soll-Wert zugeführt.The output 13 of the evaluating circuit 12 is connected to an input of the controller 14, via a further input to the controller 14 of the desired value supplied.

Ein erster Ausgang des Reglers 14 führt auf ein Stellglied 15, das mittel- oder unmittelbar auf das bewegliche Teil 11 des Sensors 10 einwirkt. Ein zweiter Ausgang des Reglers 14 führt auf eine logische Schaltung 16, von dieser logischen Schaltung 16 führt eine weitere Verbindung zum Regler 14 zurück.A first output of the controller 14 leads to an actuator 15 , which acts directly or indirectly on the movable part 11 of the sensor 10 . A second output of the controller 14 leads to a logic circuit 16 , from this logic circuit 16 a further connection leads back to the controller 14 .

Weiterhin ist die Auswerteschaltung 12 über ihren Ausgang 13, an dem der Ist-Wert entsteht, mit der logischen Schaltung 16 verbunden, deren zweiter Ausgang auf eine Fehleranzeige 17 führt. Der differen tielle Induktivsensor 10 wird mit zwei gegenphasigen Spannungen, vorzugsweise Rechteck-Spannungen, konstanter Frequenz und Amplitude gespeist, in der Figur ist dies dargestellt durch +U und -U. In der in der Figur dargestellten Stellung des beweglichen Teils 11 sind die beiden Induktivitäten L1 und L2 gleich groß, bei einer Verschie bung des beweglichen Teils 11 in Pfeilrichtung wird die Induktivität L2 kleiner, während die Induktivität L1 im gleichen Maß größer wird.Furthermore, the evaluation circuit 12 is connected via its output 13 , at which the actual value arises, to the logic circuit 16 , the second output of which leads to an error display 17 . The differential inductive sensor 10 is supplied with two antiphase voltages, preferably square-wave voltages, constant frequency and amplitude, in the figure this is represented by + U and -U. In the position of the movable part 11 shown in the figure, the two inductors L 1 and L 2 are the same size, with a displacement of the movable part 11 in the direction of the arrow, the inductance L 2 becomes smaller, while the inductance L 1 increases to the same extent .

Die Spannung zwischen den beiden Induktivitäten L1 und L2 verändert sich in Abhängigkeit von der Stellung des beweglichen Teils 11, wo bei die Amplitude dieser Spannung näherungsweise proportional zur Differenz der beiden Induktivitäten L1 und L2 ist. The voltage between the two inductors L 1 and L 2 changes as a function of the position of the movable part 11 , where the amplitude of this voltage is approximately proportional to the difference between the two inductors L 1 and L 2 .

Durch die Auswerteschaltung 12 wird diese Spannung in geeigneter Weise weiterverarbeitet, so daß am Ausgang 13 dieser Auswerteschal tung 12 ein auswertbarer Ist-Wert entsteht.By the evaluation circuit 12 , this voltage is processed in a suitable manner, so that at the output 13 of this evaluation circuit 12 results in an evaluable actual value.

Dieser Ist-Wert wird ebenso wie ein Soll-Wert dem Regler 14 zuge führt, in dem die üblichen Vergleichsvorgänge zwischen Soll- und Ist-Wert ablaufen und der über das Stellglied 15 letztendlich auf das bewegliche Teil 11 einwirkt, so daß seine Stellung in geeigneter Weise geregelt wird.This actual value is fed to the controller 14 in the same way as a target value, in which the usual comparison processes between the target and actual values take place and which ultimately acts on the movable part 11 via the actuator 15 , so that its position is more suitable Way is regulated.

Die Stellung des beweglichen Teils 11, die am Ausgang der Auswerte schaltung 12 einen entsprechenden Ist-Wert erzeugt, soll nun erfin dungsgemäß zusammen mit dem Ausgang des Reglers 14 auf Plausibilität überwacht werden und zur Fehlererkennung in der Regelstrecke oder im Sensor selbst verwendet werden. Dazu wird sowohl der am Ausgang 13 der Auswerteschaltung 12 entstehende Ist-Wert als auch die Ausgangs stellung des Reglers 14 der logischen Schaltung 16 zugeführt. In dieser logischen Schaltung 16 werden die beiden Werte miteinander verglichen, dabei wird ein Fehler erkannt, wenn der Ist-Wert inner halb eines vorgebbaren Bereiches liegt und sich der Regler gleich zeitig während einer vorgebbar längeren Zeit an einem seiner An schläge befindet. Dieser vorgebbare Bereich wird dabei so festge legt, daß er alle möglichen Werte umfaßt, die am Ausgang 13 der Aus werteschaltung 12 entstehen können, wenn die Zuleitung unterbrochen ist, er liegt also etwa in der Mitte des Arbeitsbereiches des Sen sors. Die Fehlererkennung ist möglich, da sich einerseits, wenn sich der Regler an einem seiner Anschläge befindet, der Ist-Wert nach einiger Zeit ändern müßte und damit den vorgegebenen Bereich verlas sen müßte und andererseits ein Regleranschlag nicht vorkommen soll te, solange der Ist-Wert innerhalb des vorgegebenen Bereiches um die Mitte des Arbeitsbereiches liegt. The position of the movable part 11 , which generates a corresponding actual value at the output of the evaluation circuit 12 , is now to be monitored according to the invention together with the output of the controller 14 for plausibility and used for error detection in the controlled system or in the sensor itself. For this purpose, both the actual value arising at the output 13 of the evaluation circuit 12 and the output position of the controller 14 are supplied to the logic circuit 16 . In this logic circuit 16 , the two values are compared with one another, an error is detected when the actual value lies within a predeterminable range and the controller is at the same time at one of its stops for a predefinable longer time. This predeterminable range is determined so that it includes all possible values that can arise at the output 13 of the evaluation circuit 12 when the supply line is interrupted, so it is approximately in the middle of the working range of the sensor. Fault detection is possible because, on the one hand, if the controller is at one of its stops, the actual value would have to change after some time and thus have to leave the specified range and, on the other hand, a controller stop should not occur as long as the actual value is within the specified range around the center of the work area.

Bei erkanntem Fehler bzw. Defekt wird von der logischen Schaltung eine Anzeige 17 ausgelöst, weiterhin ist vorgesehen, daß in diesem Fall von der logischen Schaltung 16 eine Ansteuerung des Reglers 14 derart erfolgt, daß der Regler 14 über das Stellglied 15 das beweg liche Teil 11 in eine unkritische Stellung verschiebt.When an error or defect is detected, a display 17 is triggered by the logic circuit, it is further provided that in this case the logic circuit 16 controls the controller 14 in such a way that the controller 14, via the actuator 15, moves the movable part 11 moved to an uncritical position.

Die logische Schaltung 16 kann in analoger Schaltungstechnik oder als Mikroprozessor ausgebildet sein, die Anzeige 17 als Lampe, LED oder als akustische Einrichtung. Die in der Figur dargestellte An ordnung ist für beliebige differentielle Induktivsensoren einsetzbar.The logic circuit 16 can be designed in analog circuit technology or as a microprocessor, the display 17 as a lamp, LED or as an acoustic device. The arrangement shown in the figure can be used for any differential inductive sensors.

Claims

1. Device for defect detection in sensors, preferably dif ferential inductive sensors, with an evaluation circuit that provides a signal that serves as an actual value for a control device, the evaluation circuit providing a constant output signal when an error occurs, characterized in that a Defect detected when the actual value is within a predeterminable range and the controller is at one of its stops at the same time for a specifiable longer time.

2. Device according to claim 1, characterized in that at he Known error is displayed and / or measures to be taken flow of the controller in such a way that no impermissible loading drive states occur.

3. Device according to one of the preceding claims, characterized ge indicates that another area is defined for the actual value which includes all permitted values and then an error is recognized if an actual value occurs that is outside this range lies.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized records that the sensor is an inductive exhaust stroke feedback.