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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung einer physikalischen
Größe zur Korrektur
der Beziehung zwischen einer zu erfassenden physikalischen Größe und einem
Sensorausgangssignal, um die physikalische Größe zu erfassen, sowie eine Sensorvorrichtung,
die das Erfassungsverfahren verwendet.
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In
jüngster
Zeit wurden verschiedene Typen von Steuerungen bzw. Regelungen,
die die Steuerung bzw. Regelung einer Umwandlung von von verschiedenen
Arten von Sensoren zur Erfassung physikalischer Größen wie
etwa der Temperatur, des Drucks, des Magnetfeldes, etc. ausgegebenen
Sensorsignalen in digitale Daten und die Steuerung bzw. Regelung
zum Beispiel des Betriebs eines Motors in einem Fahrzeug unter Verwendung
der so gewonnenen digitalen Daten, etc. umfassen, ausgeführt. Was diese
Sensoren betrifft, so besitzen sie normalerweise Parameter, die
von der Temperatur abhängen,
wie etwa Offset oder Empfindlichkeit, so dass sie den Nachteil haben,
dass die oben genannten Sensorsignale unterschiedliche Werte anzeigen,
je nach Umgebungstemperatur des Sensors zum Erfassungszeitpunkt,
obwohl die gewünschte
physikalische Größe, d.h.
die Größe, die
erfasst werden soll, diese Unterschiede in Wirklichkeit nicht besitzt.
Wenn aufgrund der Charakteristik des Sensors der Unterschied zwischen
dem tatsächlichen
Betrag der physikalischen Größe und dem
durch das Sensorsignal gelieferten scheinbaren Betrag, wie es oben
beschrieben ist, zunimmt, ist die Zuverlässigkeit der oben beschriebenen
Regelung bzw. Steuerung selbst stark herabgesetzt. Daher ist bisher
eine Korrek tur des Sensorsignals unter Zugrundelegung der Temperaturcharakteristik
des Sensors, wie es oben beschrieben ist, ausgeführt worden. Ein Verfahren, das
eine Sensorvorrichtung verwendet und in der JP-A-11-44585 (Druckschrift
1) beschrieben ist, ist als ein Beispiel des Korrekturverfahrens
bekannt.
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Das
heißt,
gemäß dieser
Sensorvorrichtung ist die Beziehung zwischen der Veränderung
des Betrages der physikalischen Größe und der des Sensorsignals
in etwa linear, d.h., durch einen linearen Ausdruck gegeben, der
den Offset und die Empfindlichkeit berücksichtigt, um einen Korrekturkoeffizient
zur Korrektur des Ausgangssignals von dem Sensor auf einen Wert,
der die Temperatur des Sensors zu diesem Zeitpunkt berücksichtigt,
zu bestimmen. Der so bestimmte Korrekturkoeffizient wird in geeigneter Weise
gespeichert, und wenn eine physikalische Größe erfasst wird, wird die Temperatur
des Sensors bestimmt, und die im Einzelfall erfasste physikalische Größe (die
in Echtzeit erfasste physikalische Größe) wird unter Verwendung des
Temperatur-Korrekturfaktors, der die so bestimmte Temperatur berücksichtigt,
korrigiert.
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Bei
einigen Sensorvorrichtungen verändern sich
die Parameter wie etwa der Offset, die Empfindlichkeit, etc. in
vielen Fällen
nicht linear mit der Temperatur. Aufgrund der nicht-linearen Temperaturcharakteristik
dieser Parameter ist hier der funktionale Zusammenhang zwischen
dem Sensorsignal und dem Betrag der physikalischen Größe komplizierter. Darüber hinaus
wird in der oben beschriebenen herkömmlichen Sensorvorrichtung
die Beziehung zwischen der zu erfassenden physikalischen Größe und dem
Sensorsignal in Anbetracht des Offsets, der Empfindlichkeit etc.
linear approximiert. Daher wird, wenn die Sensorvorrichtung auf
einen Sensor angewendet wird, bei dem die oben beschriebenen Parameter
selbst nicht-lineare Temperaturcharakteristiken aufweisen, wie etwa
ein Infrarotsensor, der eine Thermosäule verwendet, ein Magnetsensor,
der einen Magnetwiderstandssensor verwendet, ein Stromsensor oder
dergleichen, unvermeidlich die Erfassungsgenauigkeit herabgesetzt.
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Angesichts
dieser Situation ist es ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein
Verfahren zur Erfassung einer physikalischen Größe, in dem selbst bei einem Sensor
mit Parametern wie etwa Offset, Empfindlichkeit, etc., die in Abhängigkeit
von der Temperatur nicht-linear variieren, die betreffende Temperaturcharakteristik
sicher korrigiert und eine gewünschte
physikalische Größe mit hoher
Genauigkeit erfasst werden kann, sowie eine Sensorvorrichtung, die
das Erfassungsverfahren verwendet, bereitzustellen.
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Um
das oben genannte Ziel zu erreichen, wird gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung
die Beziehung zwischen einem Ausgangssignal eines Sensors und einem
tatsächlichen
Betrag einer von dem Sensor zu bestimmenden physikalischen Größe durch
eine quadratische Gleichung approximiert, deren Koeffizienten von
der nichtlinearen Temperaturcharakteristik des Sensors selbst bezüglich der
physikalischen Größe und der
Temperaturcharakteristik von Parametern, die das Ausgangssignal des
Sensors beeinflussen, gebildet werden, wobei jeder der Koeffizienten
durch eine Gleichung höherer Ordnung,
mit der Temperatur als unabhängiger
Variable, approximiert wird, der Temperaturkoeffizient hiervon in
einer Speichereinheit im Voraus gespeichert wird, und auf der Grundlage
des Echtzeit-Ausgangssignals des Sensors (a) die Verarbeitung der Substitution
des in der Speichereinheit gespeicherten Temperaturkoeffizienten
und der Echtzeit-Temperatur in die Gleichung höherer Ordnung, um die Temperaturcharakteristik
der Nichtlinearität
des Sensors selbst bezüglich
der physikalischen Größe und die Temperaturcharakteristik
der Parameter, die das Ausgangssignal des Sensors beeinflussen,
die die Koeffizienten der quadratischen Gleichung bilden, zu bestimmen,
und (b) die Verarbeitung der Substitution der so gewonnenen Koeffizienten
und des Ausgangssignals des Sensors in die quadratische Gleichung,
um den tatsächlichen
Betrag der zu bestimmende physikalische Größe zu berechnen, ausgeführt werden,
um den tatsächlichen
Betrag der physikalischen Größe zu bestimmen.
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Gemäß dem Verfahren
zur Erfassung einer physikalischen Größe, wie es oben beschrieben
ist, wird die Beziehung zwischen dem Ausgangssignal des Sensors
und der von dem Sensor bestimmten tatsächlichen Betrag der physikalischen
Größe durch eine
quadratische Gleichung approximiert, und die Koeffizienten der quadratischen
Gleichung werden durch die Gleichung höherer Ordnung approximiert. Daher
wird die Temperaturcharakteristik auch bei einem Sensor sicher kompensiert,
der als Folge von Änderungen
der Temperatur ein nicht-lineares Verhalten zeigt. Folglich wird
der tatsächliche
Betrag der physikalischen Größe selbst,
die durch die Ausführung
der Verarbeitung von (a) und (b) erfasst (berechnet) wird, was der
Berechnung der Lösungen
dieser Gleichungen entspricht, notwendigerweise sehr genau erfasst.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt des Verfahrens zur Erfassung der physikalischen Größe kann, wenn
die Empfindlichkeit und der Offset des Sensors als die Parameter
verwendet werden, die das Ausgangssignal des Sensors beeinflussen,
und die Temperaturcharakteristik der Nichtlinearität des Sensors selbst
bezüglich
der physikalischen Größe, die
Temperaturcharakteristik der Empfindlichkeit und die Temperaturcharakteristik
des Offsets, die jeweils einem Koeffizienten der quadratischen Gleichung
entsprechen, durch die Gleichung höherer Ordnung, die eine quadratische
Gleichung ist und die Temperatur als unabhängige Variable enthält, approximiert
werden, die Zeit, die erforderlich ist, bis der tatsächliche Betrag
der physikalischen Größe erfasst
ist, durch Reduzierung der durch die Ausführung der Verarbeitung von
(a) auferlegten Belastung in geeigneter Weise verkürzt werden.
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Gemäß einem
dritten Aspekt des Verfahrens zur Erfassung einer physikalischen
Größe ist es
vorteilhaft, den tatsächlichen
Betrag X der physikalischen Größe durch
die folgende Gleichung: X = –{(co – c1)/B}·[1 + {A·(co – c1)/B2}]zu berechnen,
wobei die Nichtlinearität
des Sensors selbst bezüglich
der physikalischen Größe mit A
bezeichnet wird, die Empfindlichkeit des Sensors mit B bezeichnet
wird, der Offset des Sensors mit C0 bezeichnet
wird und das Ausgangssignal des Sensors mit C1 bezeichnet
wird.
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Gemäß dieser
Gleichung wird die quadratische Gleichung zur Definition der Beziehung
zwischen dem Ausgangssignal des Sensors und dem tatsächlichen
Betrag der von dem Sensor zu bestimmenden physikalischen Größe als Reihe
entwickelt, und die quadratische Gleichung wird bezüglich dem Betrag
X der physikalischen Größe dadurch
approximiert, dass nur die ersten zwei Terme der Entwicklung berücksichtigt
werden. Wenn der tatsächliche Betrag
der physikalischen Größe aus dem
Ausgangssignal durch Verwenden der Berechnungsgleichung berechnet
wird, wie es oben beschrieben ist, könnte die Berechnungsbelastung
weiter verringert werden, so dass die Berechnungszeit weiter verkürzt werden
könnte.
Insbesondere führt
die Berechnung der quadratischen Gleichung, wenn das Ausgangssignal
des Sensors in Form von digitalen Daten behandelt wird, zu einer
Berechnung eines Polynoms höherer
Ordnung, so dass nicht nur die Verringerung der Dimension einer
zur Berechnung erforderlichen Schaltung, sondern auch die Berechnungszeit
der physikalischen Größe nicht
vernachlässigbar
ist. In diesem Sinne wird gemäß dem Verfahren
zur Erfassung der physikalischen Größe unter Verwendung der obigen
Berechnungsgleichung die routinemäßige Verarbeitung wie etwa
die Verarbeitung (a) und die Verarbeitung (b) schnell ausgeführt, und
nicht nur die Berechnungszeit der physikalischen Größe kann
verkürzt
werden, sondern auch die Schaltungsdimension kann in geeigneter
Weise verkleinert werden.
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Gemäß einem
vierten Aspekt umfasst eine Sensorvorrichtung eine Einheit zur Eingabe
des Ausgangssignals eines Sensors zur Erfassung einer physikalischen
Größe, eine
Speichereinheit, wobei, wenn die Beziehung zwischen einem eingegebenen Ausgangssignal
des Sensors und einem tatsächlichen
Betrag einer von dem Sensor zu bestimmenden physikalischen Größe durch
eine quadratische Gleichung approximiert wird, deren Koeffizienten
durch die Temperaturcharakteristik der Nichtlinearität des Sensors
selbst bezüglich
der physikalischen Größe und der
Temperaturcharakteristik von Parametern, die das Ausgangssignal
des Sensors beeinflussen, gebildet sind, und jeder der Koeffizienten
durch eine Gleichung höherer
Ordnung mit der Temperatur als unabhängiger Variable approximiert
wird, die Speichereinheit die Temperaturkoeffizienten hiervon speichert,
und eine Berechnungseinheit, um die in der Speichereinheit gespeicherten
Temperaturkoeffizienten und die Echtzeit-Temperatur in die Gleichung
höherer
Ordnung zu substituieren, um die Temperaturcharakteristik der Nichtlinearität des Sensors selbst
bezüglich
der physikalischen Größe und die Temperaturcharakteristik
der Parameter, die das Ausgangssignal des Sensors beeinflus sen,
die die Koeffizienten der quadratischen Gleichung bilden, zu bestimmen,
und um die so gewonnenen Koeffizienten und das Ausgangssignal des
Sensors in die quadratische Gleichung zu substituieren, um den tatsächlichen
Betrag der zu bestimmende physikalische Größe zu berechnen und so den
tatsächlichen
Betrag der physikalischen Größe zu erfassen.
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Gemäß der so
aufgebauten Sensorvorrichtung kann das Verfahren zur Erfassung einer
physikalischen Größe gemäß dem ersten
Aspekt mit Hilfe der Berechnungseinheit zuverlässig ausgeführt werden. Demzufolge kann,
selbst wenn ein Sensor, bei dem Parameter wie etwa ein Offset, die
Empfindlichkeit, etc. als Folge einer Temperaturänderung eine Nichtlinearität zeigen,
die betreffende Temperaturcharakteristik sicher kompensiert werden,
und die gewünschte
physikalische Größe kann
mit Hilfe der Sensorvorrichtung mit hoher Genauigkeit erfasst werden,
wie es oben beschrieben ist.
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Ferner,
wenn die Parameter, die das Ausgangssignal des Sensors beeinflussen,
die Empfindlichkeit und der Offset des Sensors sind, führt gemäß einem
fünften
Aspekt die Berechnungseinheit in der oben beschriebenen Sensorvorrichtung
die Berechnung dadurch aus, dass die Temperaturcharakteristik der
Nichtlinearität
des Sensors selbst bezüglich
der physikalischen Größe, die
Temperaturcharakteristik der Empfindlichkeit und die Temperaturcharakteristik des
Offsets, die die Koeffizienten der quadratischen Gleichung bilden,
durch die Gleichung höherer
Ordnung, die eine quadratische Gleichung ist und die Temperatur
als unabhängige
Variable enthält,
approximiert werden, so dass das Verfahren zur Erfassung der physikalischen
Größe gemäß dem zweiten
Aspekt von der Berechnungseinheit zuverlässig ausgeführt werden kann. Demzufolge
kann die Berechnungslast selbst bei der wie oben be schriebene Sensorvorrichtung
verringert werden, und die zur Erfassung der tatsächlichen
physikalischen Größe erforderliche
Zeit kann verkürzt
werden.
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In
der oben beschriebenen Sensorvorrichtung ist es gemäß einem
sechsten Aspekt vorteilhaft, dass die Berechnungseinheit den tatsächlichen
Betrag X der physikalischen Größe durch
die Gleichung: X = –{(c0 – c1)/B}·[1
+ {A·(c0 – c1)/B2}]berechnet,
wobei die Nichtlinearität
des Sensors selbst bezüglich
der physikalischen Größe mit A
bezeichnet wird, die Empfindlichkeit des Sensors mit B bezeichnet
wird und das Ausgangssignal des Sensors mit C1 bezeichnet wird.
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Wie
es oben beschrieben ist, ist diese Berechnungsgleichung eine Approximationsgleichung zur
Berechnung des tatsächlichen
Betrages der von dem Sensor erfassten physikalischen Größe auf der Grundlage
des eingegebenen Sensorausgangssignals, jedoch kann durch Berechnen
des tatsächlichen
Betrages der physikalischen Größe aus dem Sensorausgangssignal
mit dieser Approximationsgleichung die Berechnungsbelastung der
Berechnungseinheit weiter reduziert und die Berechnungszeit verkürzt werden,
wobei die erforderliche Genauigkeit und die Zuverlässigkeit
gewährleistet
werden können.
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Ferner
ist gemäß einem
siebten Aspekt die Sensorvorrichtung gemäß dem sechsten Aspekt so ausgelegt,
dass die Einheit zur Eingabe des Ausgangssignals des Sensors mit
einem AD-Wandler ausgestattet ist, um das eingegebene Ausgangssignal
des Sensors in ein digitales Signal mit einer vorbestimmten Auflösung umzuwandeln,
und die Berechnungseinheit umfasst einen Digitalsignalprozessor
zur Ausführung
der betreffenden Berechnung auf der Grundlage des umgewandelten
digitalen Signals und der Daten, die einen jeweiligen Temperaturkoeffizienten
anzeigen, welche in der Speichereinheit (espeichert sind. Demzufolge
ist die Sensorvorrichtung besonders effektiv. Das heißt, da die
Berechnung der quadratischen Gleichung in dem Digitalsignalprozessor
zu einer Berechnung eines Polynoms höherer Ordnung führt, ist
die Verkleinerung der Größe der Schaltung
des Digitalsignalprozessors und die Verkürzung der Berechnungszeit nicht
zu vernachlässigen.
In diesem Sinne kann, wenn den tatsächlichen Betrag der physikalischen
Größe unter
Verwendung der oben beschriebenen Berechnungsgleichung (Approximationsgleichung)
berechnet wird, die Verarbeitung, bis der tatsächliche Betrag der physikalischen
Größe bestimmt
ist, von dem Digitalsignalprozessor schnell ausgeführt werden,
so dass die Berechnungszeit der physikalischen Größe verkürzt ist
und die Schaltungsdimension des Digitalsignalprozessors reduziert
werden kann.
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Gemäß einem
achten Aspekt ist die Sensorvorrichtung gemäß dem siebten Aspekt so ausgelegt, dass
die Speichereinheit einen elektrisch beschreibbaren ROM umfasst,
und die Daten, die einen jeweiligen Temperaturkoeffizienten anzeigen,
sind von außen
beschreibbar. Demzufolge kann der Temperaturkoeffizient durch das
Schreiben der Daten, die den Temperaturkoeffizienten anzeigen, flexibler
eingestellt werden, und die Temperaturcharakteristik kann mit einem
höheren
Grad an Freiheit oder enger kompensiert werden.
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Gemäß einem
neunten Aspekt kann die Sensorvorrichtung gemäß dem sechsten Aspekt so ausgelegt
sein, dass die Beziehung zwischen dem eingegebenen Sensorausgangssignal
und dem tatsächlichen
Betrag der von dem Sensor erfassten physikalischen Größe in dem
ROM als temperaturabhängige Daten
in Form einer Karte (Kartendaten) gespeichert sind, die durch Sammeln
der Berechnungsergebnisse der Berechnungseinheit zusammen mit der
Temperaturcharakteristik der Nichtlinearität des Sensors selbst bezüglich der
physikalischen Größe und der Temperaturcharakteristik
der Parameter, die das Ausgangssignal des Sensors beeinflussen,
gewonnen werden, und die von dem Sensor ausgegebene Information
zur Auswahl der Kartendaten werden dem ROM zugeführt, wodurch der tatsächliche
Betrag X der physikalischen Größe X direkt
aus dem ROM gelesen wird. Selbst in Fall eines Sensors, bei dem
die Parameter wie etwa ein Offset, die Empfindlichkeit, etc. in
Abhängigkeit
von der Temperatur nicht linear variieren, kann die Temperaturcharakteristik davon
sicher kompensiert werden, und die physikalische Größe kann
mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
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Die
obigen und weitere Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden
Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung,
die unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung gemacht wurde,
deutlicher ersichtlich. In den Zeichnungen sind:
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1 ein
Blockdiagramm, das einen Aufbau einer Sensorvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ein
Schaubild, das ein Beispiel der Beziehung zwischen einem AD-Umwandlungswert (Sensorausgangssignal)
und einem geschätzten Wert
(tatsächlicher
Betrag der physikalischen Größe) zeigt;
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3 eine
Tabelle, die die Beziehungen zwischen den entsprechenden Temperaturkoeffizienten, die
verwendet werden, wenn eine physikalische Größe erfasst wird, und einem
entsprechenden Parameter des Offsets, der Empfind lichkeit und Nichtlinearität unter
der Annahme der in 2 gezeigten Beziehung darstellt;
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4 ein
Flussdiagramm, das den Ablauf der Berechnung zeigt, die von einem
Digitalsignalprozessor ausgeführt
wird, der einen Berechnungsabschnitt der Sensorvorrichtung gemäß der Ausführungsform
bildet;
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5 ein
Flussdiagramm, das den Verarbeitungsfluss der von einem Steuerungsabschnitt
der Sensorvorrichtung gemäß der Ausführungsform
ausgeführten
Verarbeitung zeigt; und
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6 ein
Blockdiagramm, das eine Modifikation des Berechnungsabschnitts der
Sensorvorrichtung der Ausführungsform
zeigt.
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Nachfolgend
sind bevorzugte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
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Eine
Ausführungsform,
in der ein Verfahren zur Erfassung einer physikalischen Größe und eine Sensorvorrichtung,
die das Verfahren zur Erfassung einer physikalischen Größe verwendet,
auf eine Stromsensorvorrichtung zur magnetischen Erfassung, d.h.
einer Erfassung auf der Grundlage des Betrages einer elektrischen
Feldstärke
oder eines magnetischen Vektors, der dem Betrag eines Stroms entspricht,
der Stärke
des in einem Stromweg fließenden
Stroms unter Verwendung eines magnetischen Erfassungselements wie
etwa einen Magnetwiderstandselement oder dergleichen angewendet
wird, ist mit Bezug auf die 1 bis 5 beschrieben.
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Wie
es in 1 gezeigt ist, umfasst die Sensorvorrichtung im
Wesentlichen einen Eingangsabschnitt 10, der mit einem
Sensor verbunden ist, einen Berechungsabschnitt (eine Berechnungseinheit) 20, einen
Ausgangsabschnitt 30 und einen Steuerungsabschnitt 40 zur
Steuerung der Operation jedes Abschnitts. In dieser Ausführungsform
umfasst der mit dem Eingangsabschnitt 10 verbundene Sensor
zwei Sensoren, einen Stromsensor vom Magnettyp und einen Temperatursensor
wie oben beschrieben.
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Der
Stromsensor umfasst einen Sensorchip mit einem Magnetwiderstandselement,
das zum Beispiel eine Halbbrükkenschaltung
umfasst, und einen Vormagnetisierungsmagneten, um einen magnetisches
Feld (einen magnetischen Vektor) zu erzeugen, dem das Magnetwiderstandselement
ausgesetzt ist, die beide auf einem Substrat ausgebildet sind. Das
Substrat ist an einem Stromweg wie etwa einer Stromschiene als ein
Stromerfassungsziel (ein zu untersuchendes Objekt) des Stromsensors
angeordnet, wobei das Substrat aus einem Gußmaterial aus Harz oder dergleichen
formgegossen ist. In diesem Aufbau wird der Winkel des Summenvektors
aus einem von dem in der Busschiene fließenden Strom erzeugten magnetischen
Vektor und dem magnetischen Vektor des Vormagnetisierungsmagneten
in Verbindung mit dem Strom verändert.
Der Stromsensor erfasst die Winkelveränderung des Summenvektors wie
oben beschrieben, um die Stärke
des in der Stromschiene fließenden
Stroms zu erfassen, und gibt das ursprüngliche Sensorsignal OX, das
der so erfassten Stromstärke
entspricht, aus.
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Ferner
ist der Temperatursensor als eine Vollbrückenschaltung ausgebildet,
in der wie bei dem in der Druckschrift 1 offenbarten Sensor
ein temperaturempfindliches Widerstandselement, das aus einem Diffusionswiderstand
gebildet ist (Bereich des Temperaturkoeffizienten von etwa 1500
bis etwa 1700 pm/°C),
und ein Diffusionswiderstnad (Referenzwiderstandselement), der zum
Beispiel aus CrSi gebildet ist, welches ein Material ist, dessen Temperaturkoeffizient
nahe bei Null liegt, abwechselnd miteinander verbunden werden. Der
Temperatursensor legt eine Brückenspannung
an die Brückenschaltung an
und gibt ein Temperaturerfassungssignal OT auf der Grundlage der
Veränderung
des Widerstandswertes des Temperaturerfassungswiderstandselements
aus, wenn sich die Temperatur während
des Zustandes, in dem die Spannung angelegt ist, verändert, d.h.
wenn sich die Potentialdifferenz wischen den gegenüberliegenden
Verbindungspunkten des Temperaturerfassungswiderstandselements und
des Referenzwiderstandselements verändert. Hier können das
ursprüngliche
Sensorsignal OX und das Temperaturerfassungssignal OT unterschiedliche
Signale sein.
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Zum
Beispiel dient in dem Fall, in dem die Sensorvorrichtung wie oben
beschrieben mit dem Sensor verbunden ist, der Eingangsabschnitt 10 der Umwandlung
des ursprünglichen
Sensorsignals OX, eingegeben von dem Stromsensor, und des Temperaturerfassungssignals
OT, eingegeben von dem Temperatursensor, in das entsprechende digitale
Signal mit vorbestimmter Auflösung.
Das heißt,
der Eingangsabschnitt 10 umfasst insbesondere einen Verstärker 11,
der mit dem Stromsensor verbunden ist, einen Verstärker 12,
der mit dem Temperatursensor verbunden ist, einen Multiplexer 13 und
einen AD-Wandler 14 zur Ausführung der Umwandlung in die
digitalen Signale wie es in 1 gezeigt
ist. Hier ist der Multiplexer 13 eine Schaltung zur Auswahl entweder
eines von dem Verstärker 11 verstärkten Sensorsignals
PX oder eines von dem Verstärker 12 verstärkten Temperatursignals
PT auf der Grundlage eines Schaltsignals von dem Steuerungsabschnitt 40 und
zur Ausgabe des ausgewählten
Signals an den AD-Wandler 14.
Somit wird die Umwandlung des von dem Multiplexer 13 eingegebenen
Signals mit der vorbestimmten Auflösung in das digitale Signal
durch den AD-Wandler 14 von einem von dem Steuerungsabschnitt 40 ausgegebenen
Umwand lungsstartsignal getriggert. Wenn die Umwandlung von dem Signal
in das entsprechende digitale Signal abgeschlossen ist, gibt der
AD-Wandler 14 ein Umwandlungsende-Signal, das den Abschluss
der Umwandlung anzeigt, an den Steuerungsabschnitt 40 aus.
Anschließend
gibt der AD-Wandler 14 das digitale Signal, das dem verstärkten Sensorsignal
PX, und das digitale Signal, das dem verstärkten Temperatursignal PT entspricht, als
einen AD-Umwandlungswert C1 bzw. als Temperaturdaten
T an den Berechnungsabschnitt 20 aus.
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Ferner
umfasst der Berechnungsabschnitt 20 in der Sensorvorrichtung
einen Digitalsignalprozessor 21 und einen ROM (eine Speichereinheit) 22. Eine
Mehrzahl von Temperaturkoeffizienten (nachstehend beschrieben),
die verwendet werden, um die Berechnung (nachstehend beschrieben)
durch den Digitalsignalprozessor 21 auszuführen, werden
im Voraus gespeichert. Der Digitalsignalprozessor 21 ist mit
einer Mehrzahl von Registern 21a ausgestattet und speichert
den AD-Umwandlungswert Cr des Sensorsignals oder die von dem AD-Wandler 14 in das
Register 21a eingegebenen Temperaturdaten T. Wenn das Berechnungsstartsignal
von dem Controller 40 eingegeben wird, führt der
Digitalsignalprozessor 21 eine vorbestimmte logische Operation
aus, um den tatsächlichen
Betrag (geschätzter
Wert X) der von dem Stromsensor zu bestimmenden physikalischen Größe, das
heißt,
das digitale Signal, das dem Betrag des in der Stromschiene fliegenden
Stroms entspricht, auf der Grundlage des AD-Umwandlungswertes C1,
der Temperaturdaten T und des Temperaturkoeffizienten zu berechnen.
Wenn die logische Operation abgeschlossen ist, gibt der Digitalsignalprozessor 21 ein
Operationsende-Signal an den Steuerungsabschnitt 40 aus.
Der Digitalsignalprozessor 21 führt die obige Operation synchron
mit einem Taktsignal aus, das von dem Steuerungsabschnitt 40 geliefert
wird.
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Nachfolgend
ist die logische Operation (Berechnung), die von dem Digitalsignalprozessor 21 ausgeführt wird,
ausführlicher
beschrieben. Die logische Operation wird als Standardverarbeitung
zur Berechnung des geschätzten
Wertes X durch Substitution des AD-Umwandlungswertes C1,
der Temperaturdaten T und des Temperaturkoeffizienten in den folgenden
logischen Ausdruck ausgeführt.
Zuerst ist ein Beispiel zur Ableitung des operativen Ausdrucks, der
in der oben beschriebenen Operation verwendet wird, mit Bezug auf
die 2 beschrieben.
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[Ableitung des operativen
Ausdrucks]
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In
dieser Ausführungsform
werden als die Temperaturcharakteristik des Sensors die Temperaturcharakteristik
der Nichtlinearität
des Sensors selbst bezüglich
der Intensität
eines Magnetfeldes und die Temperaturcharakteristik von Parametern, die
das Ausgangssignal des Sensors beeinflussen, d.h. einen Offset und
die Empfindlichkeit, betrachtet. Demzufolge wird, wenn die Beziehung
zwischen dem AD-Umwandlungswert C1 und dem
geschätzten
Wert X durch die nachstehende quadratische Gleichung definiert ist,
wobei die Nichtlinearität
des Sensors selbst bezüglich
der Intensität
des Magnetfeldes (der Betrag des magnetischen Vektors) mit A bezeichnet wird,
die Empfindlichkeit des Sensors mit B bezeichnet wird und der Offset
des Sensors mit Co bezeichnet wird, AD-Umwandlungswert
C1 = A·X2 + B·X
+ Co
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Die
Nichtlinearität
A, die Empfindlichkeit B und der Offset Co sind durch quadratische
Gleichungen approximiert, die jeweils die Temperaturdaten T als
eine unabhängige
Variable verwenden. Das heißt, wenn
die Temperaturkoeffizienten der Nichtlinearität A mit N0 bis
N2 bezeichnet werden, die Temperaturkoeffizienten
der Empfindlichkeit B mit S0 bis S2 bezeichnet werden und die Tempe raturkoeffizienten des
Offsets Co mit O0 bis O2 bezeichnet werden,
so sind die Nichtlinearität
A, die Empfindlichkeit B und der Offset Co wie folgt definiert: Nichtlinearität
A = N2·T2 + N1·T + N0 Empfindlichkeit
B = B2·T2 + B1·T + B0 Offset Co = O2·T2 + O1·T + O0
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2 ist
ein Schaubild, das die Beziehung zwischen dem AD-Umwandlungswert
C1 und dem geschätzten Wert X zeigt, wenn die
Temperaturcharakteristik wie oben beschrieben approximiert ist. 3 ist
eine Tabelle, die die quadratischen Gleichungen, die die Nichtlinearität A, die
Empfindlichkeit B und den Offset Co definieren, und die jeweiligen Temperaturkoeffizienten
der quadratischen Gleichung zeigt. Die Werte der Temperaturkoeffizienten O0 bis O2, S0 bis S2 und N0 bis N2 werden im
Voraus in dem ROM 22 gespeichert, der Teil des Berechnungsabschnitts 22 ist.
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Hier
gilt, wenn die quadratische Gleichung, die die Beziehung zwischen
dem AD-Umwandlungswert C1 und dem geschätzten Wert
X zeigt, nach dem geschätzten
Wert X aufgelöst
wird, Geschätzter
Wert X = {–B ± (B2 – 4·A·C)1/2}/2·A)
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Wenn
diese Gleichung für
den Fall gelöst wird,
in dem die Empfindlichkeit B positiv ist, könnte der geschätzte wert
X von dem Digitalsignalprozessor 21 verarbeitet werden.
Jedoch ist die Berechnung in dem Digitalsignalprozessor 21 auf
der Grundlage dieser Gleichung eine Berechnung eines Polynoms höherer Ordnung,
das als Ergebnis der Reihenentwicklung der betreffenden Gleichung
gewonnen wird, und somit sind die Berechnungsbelastung, die bis
der geschätzte
Wert X berechnet ist auferlegt wird, und die Berechnungszeit nicht
zu vernachlässigen.
Daher kann gemäß dieser
Ausführungsform
die durch die Berechnung des geschätzten Werts X dem Digitalsignalprozessor 21 auferlegte
Belastung reduziert und die Berechnungszeit gemäß der nachfolgenden Prozedur
verkürzt
werden.
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Das
heißt,
wenn (1 + X)1/2 in einer Reihe entwickelt
wird, erhält
man das folgende Polynom höherer
Ordnung: (1 + X)2 = 1
+ (1/2)·X – (1/8)·X2 + ...
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Die
quadratische Gleichung, die die Beziehung zwischen dem AD-Umwandlungswert
C1 und dem geschätzten Wert X zeigt, wird durch
Verwenden der Terme des Polynoms bis zur zweiten Ordnung aufgestellt.
Anschließend
wird durch Definition von C = Co – C1 der
nachfolgende operative Ausdruck (Approximationsgleichung) abgeleitet: Geschätzter
Wert X = –(C/B)·{1 + A·(C/B)2}
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In
dem Digitalsignalprozessor 21 dieser Ausführungsform
wird der geschätzte
Wert durch Verwenden dieser Approximationsgleichung berechnet. Das
heißt,
der Digitalsignalprozessor 21 substituiert die Echtzeit-Temperaturdaten
T in die quadratische Gleichung, die die Nichtlinearität A, die
Empfindlichkeit B und den Offset Co definiert, und substituiert
ferner jeden Parameter der so berechneten Nichtlinearität A, Empfindlichkeit
B und des Offsets Co in die Approximationsgleichung, um den geschätzten Wert X
zu berechnen.
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4 ist
ein Flussdiagramm, das die von dem Digitalsignalprozessor 21 ausgeführte Berechnung
zeigt, und die Verarbeitungsprozedur der Berechnung ist nachstehend
mit Bezug auf das Flussdiagramm beschrieben.
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[Prozedur der Berechnung]
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- 1. Die Nichtlinearität A, die Empfindlichkeit B
und der Offset Co werden alle aus den in dem Register 21a gespeicherten
Echtzeit-Temperaturdaten T und den in dem ROM 22 gespeicherten
Temperaturkoeffizienten O0 bis O2, S0 bis S2 und N0 bis N2 berechnet (Schritt S100 von 4).
- 2. Die Variable C (=Co-C1) wird unter
Verwendung des Offsets Co und des AD-Umwandlungswertes C1 berechnet (Schritt S101 von 4).
- 3. Die Nichtlinearität
A, die Empfindlichkeit B und die Variable C werden in die oben beschriebene Approximationsgleichung
eingesetzt, um den geschätzten
Wert X zu berechnen (Schritt S102 von 4).
- 4. Der geschätzte
Wert X wird in einem Ausgaberegister in dem Register 21a gespeichert
(Schritt S103 von 4).
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Die
Berechnung, die die digitale Umwandlung in dem AD-Wandler 14 enthält, kann
von einem Mikrocomputer oder dergleichen ausgeführt werden. In diesem Fall
kann die Berechnung wie oben beschrieben die Verarbeitung in einer
elektronischen Steuerungsvorrichtung sein, die zur Motorsteuerung oder
dergleichen verwendet wird. Jedoch ist, wie oben beschrieben, der
Inhalt der betreffenden Berechnung die Standardverarbeitung, und
somit kann durch Einstellen dieser Verarbeitung als eine so genannte
DSP (Digital Signal Processor) – basierende Operation
des Digitalsignalprozessors 21 wie in dieser Ausführungsform
die Berechnung des geschätzten
Werts X mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt werden, und die Echtzeit-Performance
kann geeignet gewährleistet
werden.
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Ferner
umfasst in der in 1 gezeigten Sensorvorrichtung
der Ausgangsabschnitt 30 einen DA-Wandler 31 und
eine Spannungsverstärkerstufe 32.
Wenn ein Datenempfangssignal von dem Steuerungsabschnitt 40 dem
Ausgangsabschnitt 30 eingegeben wird, empfängt der
Ausgangsabschnitt 30 einen geschätzten Wert, der in dem Ausgaberegister des
Registers 21a des Digitalsignalprozessors 31 gespeichert
ist, wandelt den geschätzten
Wert X in dem DA-Wandler 31 in das analoge Signal um und
gibt anschließend
das so umgewandelte analoge Signal an die Spannungsverstärkerstufe 32 weiter.
wie es oben beschrieben ist, können
durch Umwandeln des geschätzten
Wertes X, der dem digitalen Wert entspricht, in das analoge Signal,
selbst wenn die Sensorvorrichtung und die elektronische Steuerungsvorrichtung
in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet sind, diese über eine
Signalleitung miteinander verbunden sein.
-
Die
Umwandlung des geschätzten
Wertes X in das analoge Signal ist optional, und der Ausgangsabschnitt 30 kann,
beispielsweise wenn die Sensorvorrichtung in der elektronischen
Steuerungsvorrichtung installiert ist und es kein Problem hinsichtlich
der Anzahl von Drähten
(der Anzahl von Signalleitungen) dazwischen gibt, weggelassen werden,
und der geschätzte
Wert X, der den digitalen Wert enthält, kann direkt zu dem Steuerungsabschnitt
(Mikrocomputer) in der elektronischen Steuerungsvorrichtung ausgegeben
werden. Ferner kann jeder Aufbau für den Ausgangsabschnitt 30 verwendet
werden, und er kann so aufgebaut sein, das er eine Parallel-Seriell-Umwandlungsschaltung
umfasst, und die Übertragung
des geschätzten
Werts X zu der elektronischen Steuerungsvorrichtung kann über eine
serielle Datenübertragung
erfolgen.
-
In
der in 1 gezeigten Sensorvorrichtung ist der Steuerungsabschnitt 40 mittels
einer wohl bekannten Logikschaltung aufgebaut und steuert zentral
den Multiplexer 13 und den AD-Wandler 14 des Eingangsabschnitts 10,
den Digitalsignalprozessor 21 des Berechnungsabschnitts 20 und
den DA-Wandler 31 des Ausgangsabschnitts 30 synchron
zu einem von einem Schwingkreis 41 eingegebenen Taktsignal. 5 ist
ein Flussdiagramm, das die von dem Steuerungsabschnitt 40 ausgeführte Verarbeitung
zeigt, und die Prozedur dieser Verarbeitung ist nachstehend mit
Bezug auf das Flussdiagramm beschrieben.
- 1.
Ein Eingangsschaltsignal, das anzeigt, das das verstärkte Sensorsignal
PX ausgewählt
wird, wird an den Multiplexer 13 ausgegeben (Schritt S200 von 5).
- 2. Das Umwandlungsstartsignal wird an den AD-Wandler 14 ausgegeben
(Schritt S201 von 5), wodurch die Umwandlung des
verstärkten Sensorsignals
PX in das digitale Signal gestartet wird.
- 3. Die Rückkehr
des Umwandlungsende-Signals von dem AD-Wandler 14 wird erwartet (Schritt S202
in 5).
- 4. Nachdem das Umwandlungsende-Signal von dem AD-Wandler 14 zurückgekehrt
ist, das heißt, nachdem
der AD-Umwandlungswert
C1 berechnet ist, wird ein Eingangsschaltsignal,
das anzeigt, dass das verstärkte
Temperatursignal PT ausgewählt
wird, zu dem Multiplexer 13 ausgegeben (Schritt S203 von 5).
- 5. Das Umwandlungsstartsignal wird an den AD-Wandler 14 ausgegeben
(Schritt S204 von 5), wodurch die Umwandlung des
verstärkten Temperatursignals
PT in das digitale Signal gestartet wird.
- 6. Die Rückkehr
des Umwandlungsende-Signals von dem AD-Wandler 14 wird erwartet (Schritt S205
von 5).
- 7. Nachdem das Umwandlungsende-Signal von dem AD-Wandler 14 zurückgekehrt
ist, das heißt, nachdem
die Temperaturdaten T gewonnen wurden, werden das Berechnungsstartsignal
und das Taktsignal an den Digitalsignalprozessor 21 ausgegeben
(Schritt S206 von 5). Demzufolge wird die oben
beschriebene Berechnung in dem Digitalsignalprozessor 21 ausgeführt.
- 8. Die Rückkehr
des Berechnungsende-Signals von dem Digitalsignalprozessor 21 wird
erwartet (Schritt S207 von 5).
- 9. Nachdem das Berechnungsende-Signal von dem Digitalsignalprozessor 21 zurückgekehrt
ist, das heißt,
nachdem der geschätzte
Wert X berechnet ist, wird das Datenempfangssignal an den DA-Wandler 31 ausgegeben
(Schritt S208 von 5), wodurch der berechnete geschätzte Wert X
in das analoge Signal umgewandelt wird.
-
Ferner
ist der Steuerungsabschnitt 40 auch mit einer Schaltung
zur Ausführung
einer Verstärkungseinstellung,
einer Nullpunktseinstellung etc. der Verstärker 11, 12 des
Eingangsabschnitts 10 ausgestattet. Die Verstärkungseinstellung,
die Nullpunktseinstellung etc. der Verstärker 11, 12 erfolgt
zum Beispiel mit Hilfe dieser Schaltung beim Herstellungsprozess.
-
Gemäß dem Verfahren
zur Erfassung einer physikalischen Größe und der Sensorvorrichtung,
die das Erfassungsverfahren gemäß dieser
Ausführungsform
verwendet, können
die folgenden Effekte erzielt werden.
- 1. Die
Beziehung zwischen dem Ausgangssignal des Sensors (AD-Umwandlungswert
C1) und dem tatsächlichen Betrag (geschätzter Wert
X) der physikalischen Größe, bestimmt
durch den Sensor, wird durch eine quadratische Gleichung approximiert,
und die Koeffizienten dieser quadratischen Gleichung, das heißt, die
Nichtlinearität
A, die Empfindlichkeit B und der Offset Co, werden ebenfalls durch
eine quadratische Gleichung approximiert, die die Temperaturdaten
T als eine unabhängige
Variable verwenden. Daher wird die Temperaturcharakteristik des
Sensors sicher kompensiert. Ferner werden die Nichtlinearität A, die
Empfindlichkeit B und der Offset Co auf der Grundlage der Echtzeit-Temperaturdaten
T berechnet, so dass der geschätzte
Wert X mit hoher Genauigkeit berechnet werden kann.
- 2. Die Temperaturcharakteristik der Parameter der Nichtlinearität A, der
Empfindlichkeit B und des Offset Co wird durch die quadratische
Gleichung unter Verwendung der Temperaturdaten T als unabhängiger Variable
approximiert. Die Temperaturcharakteristik, die ursprünglich durch
eine Gleichung höherer
Ordnung definiert ist, wird durch die quadratische Gleichung approximiert, wodurch
die zur Ausführung
der Berechnung in dem Digitalsignalprozessor 21 erforderliche
Belastung verringert und die Berechnungszeit verkürzt werden
kann. Selbst wenn die Temperaturcharakteristik durch die quadratische
Gleichung approximiert wird, kann der geschätzte Wert X mit praktisch ausreichender
Genauigkeit berechnet werden.
- 3. In dem Digitalsignalprozessor 21 wird die quadratische
Gleichung, die die Beziehung zwischen dem AD-Umwandlungswert C1 und dem geschätzten Wert X definiert, als
Reihe entwickelt, um ein Polynom zu erhalten, und die Approximationsgleichung
für den
geschätzten
Wert X, die die Terme des Polynoms bis zum quadratischen Term verwendet,
wird zur Ausführung
der Berechnung verwendet. Daher kann die Be rechnungszeit stark verkürzt werden,
und die Berechnungsbelastung kann verringert werden. Ferner kann
durch Berechnung des geschätzten
Werts X mit der Approximationsgleichung die Schaltungsdimension
des Digitalsignalprozessors 21 verringert werden.
- 4. Die Verarbeitung bis der geschätzte Wert X aus dem AD-Umwandlungswert
C1, der dem Ausgangssignal des Sensors entspricht,
den Temperaturkoeffizienten O0 bis O2, S0 bis S2 und N0 bis N2 und den Echtzeit-Temperaturdaten T berechnet ist, wird
von der DSP (Digital Signal Processing) – basierenden Verarbeitung
des Digitalsignalprozessors 21 ausgeführt, so dass der geschätzte wert
X äußerst schnell
berechnet werden kann.
- 5. Die in dem ROM 22 gespeicherten Daten sind auf nur
neun Temperaturkoeffizienten O0 bis O2, S0 bis S2 und N0 bis N2 begrenzt, so dass ein ROM mit einer geringen
Speicherkapazität
als ROM 22 verwendet werden kann, was die Miniaturisierung der
Sensorvorrichtung vorantreibt bzw. begünstigt.
-
Das
Verfahren zur Erfassung einer physikalischen Größe und die Sensorvorrichtung
ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform begrenzt, und verschiedene
Modifikationen, die nachstehend beschrieben sind, können an
der oben beschriebenen Ausführungsform
durchgeführt
werden.
- 1. In der oben beschriebenen Ausführungsform wird,
um die Berechnungsbelastung des Digitalsignalprozessors 21 zu
verringern, die quadratische Gleichung, die die Beziehung zwischen
dem AD-Umwandlungswert C1 und dem geschätzten Wert
X angibt, in einer Reihe entwickelt, und die Approximationsgleichung wird
abgeleitet, indem nur die Terme des Polynoms bis zum quadratischen
Term verwendet werden, die durch die Reihenentwicklung gewonnen
werden, und der geschätzte
Wert X wird unter Verwendung dieser Approximationsgleichung gewonnen.
Jedoch wird die Anzahl der Terme des zur Ableitung der betreffenden
Approximationsgleichung verwendeten Polynoms auf jede beliebige
Zahl festgelegt, und wenn der Digitalsignalprozessor 21 eine
noch Rechenkapazitäten
besitzt, kann die Approximationsgleichung unter Verwendung der Terme
des Polynoms bis zu dem quadratischen Term abgeleitet werden. In
diesem Fall kann die Temperaturcharakteristik des Sensors mit hoher
Genauigkeit kompensiert werden.
- 2. In der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Daten
der für
die Berechnung des Digitalsignalprozessors 21 gelieferten
Temperaturkoeffizienten O0 bis O2, S0 bis S2 und N0 bis N2 im Voraus in dem ROM 22 gespeichert.
Alternativ können
die Temperaturkoeffizienten O0 bis O2, S0 bis S2 und N0 bis N2 für
jeden Sensor gesondert bestimmt werden, und die Daten der so bestimmten
Temperaturkoeffizienten O0 bis O2, S0 bis S2 und N0 bis N2 werden getrennt in dem ROM 22 gespeichert.
Insbesondere wird der ROM 22 durch einen elektrisch beschreibbaren
Flash-Speicher, EEPROM oder dergleichen, ersetzt. Ferner ist, wie
es in 1 durch eine strichpunktierte Linie gezeigt ist,
eine Eingangsschaltung (I/O) 50 zwischen einem Personalcomputer 51 und
dem Steuerungsabschnitt 40 vorgesehen, und der Inhalt des
ROM 22 wird über
die Eingangs-/Ausgangs-Schaltung 50 in
geeigneter Weise geändert.
-
In
dem oben beschriebenen Aufbau ist die Prozedur der Registrierung
der optimalen Temperaturkoeffizienten O0 bis
O2, S0 bis S2 und N0 bis N2 für jeden
Sensor mit Bezug auf das Blockdiagramm von 1 beschrieben.
- 1. Zuerst wird in dem Steuerungsabschnitt 40 der in
dem Register 21a des Digitalsignalprozessors 21 gespeicherte
AD-Umwandlungswert C1 empfangen und über die
Eingangs-/Ausgangs-Schaltung 50 zu dem Personalcomputer
(der Berechnungsvorrichtung) 51 ausgegeben.
- 2. Der Personalcomputer 51 berechnet auf der Grundlage
des AD-Umwandlungswerts C1 die optimalen
Temperaturkoeffizienten O0 bis O2, S0 bis S2 und N0 bis N2 und gibt eine Einstellungsanweisung zum
Schreiben der so berechneten Temperaturkoeffizienten O0 bis
O2, S0 bis S2 und N0 bis N2 in den ROM 22 über die Eingangs-/Ausgangs-Schaltung
50 an den Steuerungsabschnitt 40 aus.
- 3. Auf der Grundlage der Eingabe der Temperaturkoeffizieten
O0 bis O2, S0 bis S2 und N0 bis N2 und der
Einstellungsanweisung von dem Personalcomputer 51 schreibt
der Steuerungsabschnitt 40 die Werte (Daten) der Temperaturkoeffizienten O0 bis O2, So bis
S2 und N0 bis N2 in den ROM 22.
- 4. Ferner gibt der Personalcomputer 51, um zu überprüfen, ob
die Temperaturkoeffizienten O0 bis O2, S0 bis S2 und N0 bis N2 in den ROM 22 geschrieben wurden, über die
Eingangs-/Ausgangs-Schaltung 50 eine Anweisung, die anzeigt, dass
das Einlesen des Speicherinhalts des ROM 22 erwünscht ist,
an den Steuerungsabschnitt 40.
- 5. Wenn die Anweisung, die anzeigt, dass das Einlesen des Inhalts
des ROM 22 erwünscht
ist, in den Steuerungsabschnitt 40 eingegeben wird, liest
der Steuerungsabschnitt 40 die in dem ROM 22 gespeicherten
Temperaturkoeffizienten O0 bis O2, S0 bis S2 und N0 bis N2 aus und gibt die Werte (Daten) der ausgelesenen
Temperaturkoeffizienten O0 bis O2, S0 bis S2 und N0 bis N2 über
die Eingangs-/Ausgangs-Schaltung 50 an
den Personalcomputer 51.
- 6. Durch Vergleichen der Werte der ausgegebenen Temperaturkoeffizienten
O0 bis O2, S0 bis S2 und N0 bis N2 mit den
eingegebenen Temperaturkoeffizienten O0 bis
O2, S0 bis S2 und N0 bis N2 beurteilt der Personalcomputer, ob das
Schreiben in den ROM 22 sicher ausgeführt wurde.
-
Wie
es oben beschrieben ist, kann die Temperaturcharakteristik des zu
verbindenden Sensors durch Speichern der optimalen Temperaturkoeffizienten
O0 bis O2, S0 bis S2 und N0 bis N2 in dem ROM 22 für jeden
Sensor zuverlässig
kompensiert werden, selbst wenn die Temperaturkoeffizienten O0 bis O2, S0 bis S2 und N0 bis N2 für jeden
Sensor verschieden sind. In diesem Fall ist ein Beispiel der Speicherung der
optimalen Temperaturkoeffizienten O0 bis
O2, S0 bis Sa und
N0 bis N2 für jeden
Sensor beschrieben worden. Jedoch können verschiedene Typen als
die Werte der Temperaturkoeffizienten O0 bis
O2, S0 bis S2 und N0 bis N2, die in dem ROM 22 registriert
werden sollen, angewendet werden. Zum Beispiel wird eine Mehrzahl
von optimalen Temperatukoeffizienten O0 bis
O2, S0 bis S2 und N0 bis N2 für
jeden Sensor im Voraus bestimmt, und der Durchschnittswert hiervon wird
in dem ROM 22 eingetragen.
-
Jeder
Aufbau kann für
den Berechnungsabschnitt 20 verwendet werden. Zum Beispiel
kann der Berechnungsabschnitt 20 statt des Digitalsignalprozessors 21 einen
ROM 61 und einen ROM 62 umfassen, wie es in 6 gezeigt
ist. Die Temperaturdaten DT, die dem digitalen Signal des verstärkten Temperatursignals
PT entsprechen, und die Temperatur T, die den Temperaturdaten DT
entsprechen, werden im Voraus als Kartendaten gespeichert. Wenn
die Temperaturdaten DT in den ROM 61 eingegeben werden,
bestimmt der ROM 61 die Temperaturdaten T, die den Temperaturdaten
DT entsprechen, zum Beispiel die Temperaturdaten T1 von den Kartendaten,
und gibt die Temperaturdaten T1 an den ROM 62 aus. Ferner
ist die Beziehung zwischen dem AD-Umwandlungswert C1 und
dem geschätzten
Wert X, der die Temperaturcharakteristik der Nichtlinearität des Sensors
selbst bezüglich
der physikalischen Größe und die
Temperaturcharakteristik der Parameter, die das Ausgangssignal des
Sensors beeinflussen, d.h. die Empfindlichkeit B und den Offset
Co, enthält,
als temperaturbasierende Kartendaten gespeichert, die die gleichen
integrierten Ergebnisse wie die Berechnung des Digitalsignalprozessors 21 enthalten.
Der geschätzte
Wert X wird auf der Grundlage der Lieferung der Temperaturinformation
zur Auswahl der Kartendaten und der Ausgangsinformation des Sensors vom
ROM 61 direkt aus dem ROM 62 ausgelesen. Das heißt, in diesem
Fall wird, wenn die Temperaturdaten T1 von dem ROM 61 eingegeben
werden und der AD-Umwandlungswert C1 von
dem Eingangsabschnitt 10 eingegeben wird, die gekrümmte Linie,
die den Temperaturdaten T1 entspricht, von den Kartendaten ausgewählt, und
der geschätzte
Wert x, der dem AD-Umwandlungswert C1 entspricht,
wird auf der ausgewählten
gekrümmten
Linie bestimmt. Wenn alle in dem Rom 612 und ROM 62 gespeicherten
Kartendaten ausgelesen sind, kann eine geeignete Interpolationsberechnung
angewendet werden. Durch Lieferung der Echtzeit-Temperaturinformation
und der Ausgangsinformation des Sensors an den ROM 62,
kann selbst bei der so aufgebauten Sensorvorrichtung die Temperaturcharakteristik
sicher kompensiert werden, selbst für einen Sensor, bei dem die
Parameter wie etwa der Offset Co, die Empfindlichkeit B, etc. durch
die Temperatur nicht-linear variiert werden, und die physikalische
Größe kann
mit hoher Genauigkeit erfasst werden.
-
Der
mit der Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung verbundene Sensor ist nicht auf den Stromsensor (Stromsensor
vom magnetisch erfassenden Typ), der oben beschrieben ist, begrenzt.
Die Sensorvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist auf einen Sensor anwendbar, in dem die Parameter wie
etwa die Empfindlichkeit B, der Offset Co, etc. durch die Temperaturänderung nichtlinear
verändert
werden.