DE102006047521A1

DE102006047521A1 - Verfahren zur Funktionsprüfung einer Beschleunigungssensoreinheit

Info

Publication number: DE102006047521A1
Application number: DE200610047521
Authority: DE
Inventors: Keith Gilbert Kraver; Thomas J. Scottsdale Grinter; Michael Chandler Collins; Thomas Hill; Hermann Küblbeck; Alexander Lämmle
Original assignee: Conti Temic Microelectronic GmbH
Current assignee: Aumovio Microelectronic GmbH
Priority date: 2006-10-07
Filing date: 2006-10-07
Publication date: 2008-04-10

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Funktionsprüfung einer Beschleunigungssensoreinheit mit zumindest zwei Hauptempfindlichkeitsachsen vorgestellt, wobei die Beschleunigungssensoreinheit für jede der Hauptempfindlichkeitsachsen ein Beschleunigungssignal erzeugt und zur Funktionsprüfung eine gemeinsame Anregung für beide Hauptempfindlichkeitsachsen erfolgt. Die Signale in die Hauptempfindlichkeitsachsen werden dann mit einer Vorgabe verglichen. Für zumindest ein Beschleunigungssignal einer Hauptempfindlichkeitsachse ist eine aktivierbare Signalverformungseinheit vorgesehen, welche bei Aktivierung das entsprechende Beschleunigungssignal unterscheidbar verformt und das verformte Beschleunigungssignal mit einer Vorgabe verglichen wird. Dadurch können Einfachfehler erkannt werden. Die Signalverformung kann bspw. als Invertierung, durch Amplitudenveränderung oder Zeitverzögerung erzielt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Funktionsprüfung einer Beschleunigungssensoreinheit mit zumindest zwei Hauptempfindlichkeitsachsen gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Bei den heutigen Beschleunigungsaufnehmern werden zum Nachweis der Funktionalität desselben, im Regelfall bei der Inbetriebnahme (Power On/Zündschlüssel passiv → aktiv) durch eine initiierte Testphase geprüft, ob der Beschleunigungsaufnehmer, ein auf eine Testanregung an einem dafür vorgesehenen Eingang, am Ausgang ein entsprechendes erwartetes Signal zeigt/erzeugt, um Aufgrund dessen Form und Amplitude auf die korrekte Funktionalität, insbesondere den Verstärkungsfaktor und Filtereigenschaften, des Beschleunigungssensors schließen zu können.
Zwar ist es denkbar, für jede der zumindest zwei Hauptempfindlichkeitsachsen eine individuelle Testanregung durchzuführen und die Signale für diese gerade getestete Hauptempfindlichkeitssachse auszuwerten, jedoch ist der materielle und zeitliche Aufwand dafür nicht unerheblich. Daher soll bevorzugt eine gemeinsame Anregung beider Hauptempfindlichkeitsachsen erfolgen. Aufgrund der gleichzeitigen Anregung sind die Signale der Hauptempfindlichkeitssachsen an sich identisch und können Einfachfehler nicht erkannt werden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Funktionsprüfung einer Beschleunigungssensoreinheit mit zumindest zwei Hauptempfindlichkeitsachsen anzugeben, welches mit geringem materiellen und zeitlichen Aufwand durchführbar ist und dennoch zumindest Einfachfehler sicher erkennt..
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sind aus den Unteransprüchen, wobei auch Kombinationen und Weiterbildungen einzelner Merkmale miteinander denkbar sind.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, dass für den Funktionstest für zumindest ein Beschleunigungssignal einer Hauptempfindlichkeitsachse eine aktivierbare Signalverformungseinheit vorgesehen ist, welche bei Aktivierung das entsprechende Beschleunigungssignal unterscheidbar verformt und das verformte Beschleunigungssignal mit einer Vorgabe verglichen wird. Selbst bei einer nachfolgenden zeitversetzten Übertragung beider Signale über einen Multiplexer auf einem gemeinsamen Kanal kann durch die Signalverformung eindeutig erkannt werden, welches Signal gerade verarbeitet wird. Selbst eine Funktionsstörung des Multiplexers, bspw. eine Übertragung immer nur eines Kanals ist erkennbar.
Als Signalverformung kommt dabei bspw. eine Invertierung, Filterung, Amplitudenveränderung und/oder Zeitverzögerung in Frage, auf die jeweils ein Vergleich mit einer angepassten Vorgabe folgt.
Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Zuhilfenahme der 1 bis 2 näher erläutert. Im Folgenden können für funktional gleiche und/oder gleiche Elemente mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sein. Es zeigen
1: Beschleunigungssensoreinheit mit zwei Hauptempfindlichkeitsachsen und zwei gemeinsam steuerbaren Anregungseinheiten
2: Beschleunigungssensoreinheit mit zwei Hauptempfindlichkeitsachsen und einer gemeinsamen Anregungseinheiten
1 zeigt skizzenhaft eine Beschleunigungssensoreinheit mit zwei Hauptempfindlichkeitsachsen entsprechend der Empfindlichkeitsrichtung des jeweiligen Sensorelements (2a, 2b), wobei die Beschleunigungssensoreinheit für jede der Hauptempfindlichkeitsachsen ein Beschleunigungssignal (s2a, s2b) erzeugt. Die Sensorelemente und Hauptempfindlichkeitsachsen sind unterschiedlich gerichtet, vorzugsweise 90 Grad zueinander versetzt, bspw. in Fahrtrichtung des Fahrzeugs und in Querrichtung ausgerichtet oder aber jeweils 45 Grad zu den X- und Y-Achsen versetzt. Die Sensorelemente können beispielsweise piezoelektrische oder kapazitiv auswertbare mikromechanische Beschleunigungssensorelemente sein.
Zur Funktionsprüfung erfolgt eine gemeinsame Anregung für beide Hauptempfindlichkeitsachsen (2a, 2b). In 1 ist für jede Hauptempfindlichkeitsachsen (2a, 2b) jeweils eine entsprechende Anregungseinheit 1a, 1b vorgesehen und entsprechend der Hauptempfindlichkeitsachsen (2a, 2b) gerichtet, d.h. erzeugt am Sensorelement eine entsprechende Auslenkung in diese Richtung.
Die Anregungseinheiten stehen also in mechanischer Kopplung mit den Sensorelementen 2a, 2b, wie durch den dicken Pfeil angedeutet werden soll.
Für zumindest ein Beschleunigungssignal einer Hauptempfindlichkeitsachse, hier den oberen Pfad s2a, ist eine aktivierbare Signalverformungseinheit 4 vorgesehen, welche bei Aktivierung das entsprechende Beschleunigungssignal unterscheidbar verformt, d.h. s2a invertiert in => –s2a. Das so verformte Beschleunigungssignal –s2a ist damit eindeutig vom Signal des anderen Pfads s2b unterscheidbar, selbst wenn die Signale s2a und s2b aufgrund der gemeinsamen Anregung identisch sein sollten. Das so verformte Beschleunigungssignal –s2a wird mit einer Vorgabe verglichen, die gegenüber den Normalwerten entsprechend ebenfalls angepasst, also bspw. invertiert ist.
Alternativ kann als Signalverformungseinheit auch eine Verstärkereinheit, Filtereinheit oder Verzögerungseinheit vorgesehen sein. Die Signalverformungseinheit ist für den Funktionstest aktivierbar, d.h. durch das Signal s4 zuschaltbar und im Normalbetrieb inaktiv, bspw. überbrückt. So kann bspw. auch ein erster Test ohne Signalverformung erfolgen und nachfolgend erst die Signalverformung für einen Pfad aktiviert werden. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass beide Pfade derartige Signalverformungseinheiten aufweisen, die dann vorzugsweise alternierend verwendet werden.
Die Verwendung der Erfindung erweist sich als besonders vorteilhaft für eine Beschleunigungssensoreinheit, bei der die Signale beider Hauptempfindlichkeitsachsen s2a,s2b über einen Multiplexer 3 auf einem Kanal s3 zeitversetzt an eine Auswerteeinheit übermittelt werden. Hier kann nur durch die zuschaltbare Signalverformungseinheit bei gemeinsamer Anregung sichergestellt werden, dass ein Fehler einer Signalstrecke, also eines Anregungselements oder Beschleunigungssensorelements oder aber des Multiplexers sicher erkannt wird. Ebenso erweist sich die Verwendung der Erfindung als vorteilhaft, wenn die Signale der beiden parallel in zwei unabhängigen Signalverarbeitungspfaden, bspw. bei zwei DSPs verarbietet werden.
2 verdeutlicht eine besonders vorteilhafte Weiterbildung, bei der die gemeinsame Anregung auch durch eine gemeinsame Anregungseinheit 1 erfolgt, die auf beide Hauptempfindlichkeitsachsen 2a, 2b wirkt.

Claims

Verfahren zur Funktionsprüfung einer Beschleunigungssensoreinheit mit zumindest zwei Hauptempfindlichkeitsachsen (2a, 2b), wobei die Beschleunigungssensoreinheit für jede der Hauptempfindlichkeitsachsen ein Beschleunigungssignal (s2a, s2b) erzeugt und zur Funktionsprüfung eine gemeinsame Anregung (1, 1a, 1b) für beide Hauptempfindlichkeitsachsen (2a, 2b) erfolgt und die Signale in die Hauptempfindlichkeitsachsen (s2a, s2b) mit einer Vorgabe verglichen werden, dadurch gekennzeichnet, dass für zumindest ein Beschleunigungssignal (s2a) einer Hauptempfindlichkeitsachse eine aktivierbare Signalverformungseinheit (4) vorgesehen ist, welche (4) bei Aktivierung das entsprechende Beschleunigungssignal unterscheidbar verformt (s2a => –s2a) und das verformte Beschleunigungssignal (–s2a) mit einer Vorgabe verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine aktivierbare (s4) Invertierung (4) vorgesehen ist, welche bei Aktivierung das entsprechende Beschleunigungssignal invertiert (s2a => –s2a) und das invertierte Beschleunigungssignal (–s2a) mit einem Vorgabewert verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Aktivierung der Invertierung (4) auch ein Vorgabewert verwendet wird, der gegenüber Vorgabewert im nicht-invertierten Fall ebenfalls invertiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine aktivierbare Verstärkereinheit vorgesehen ist, welche bei Aktivierung das entsprechende Beschleunigungssignal in seiner Amplitude und das verstärkte Beschleunigungssignal mit einem Vorgabewert verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine aktivierbare Verzögerungseinheit vorgesehen ist, welche bei Aktivierung das entsprechende Beschleunigungssignal in seinem zeitlichen Verlauf verzögerte und das verzögerte Beschleunigungssignal mit einem Vorgabeverlauf verglichen wird.
Beschleunigungssensoreinheit mit zumindest zwei Hauptempfindlichkeitsachsen (2a, 2b), wobei die Beschleunigungssensoreinheit für jede der Hauptempfindlichkeitsachsen ein Beschleunigungssignal (s2a, s2b) erzeugt und zur Funktionsprüfung zumindest eine gemeinsam ansteuerbare Anregungseinheit (1, 1a, 1b) für beide Hauptempfindlichkeitsachsen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass für zumindest ein Beschleunigungssignal (s2a) einer Hauptempfindlichkeitsachse eine aktivierbare (s4) Signalverformungseinheit (4) vorgesehen ist, welche bei Aktivierung das entsprechende Beschleunigungssignal unterscheidbar verformt (s2a => –s2a) und eine Vergleichseinheit, welche das verformte Beschleunigungssignal mit einer Vorgabe vergleicht.
Beschleunigungssensoreinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die aktivierbare Signalverformungseinheit als Invertiereinheit (4) ausgestaltet ist.
Beschleunigungssensoreinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass genau eine gemeinsam ansteuerbare Anregungseinheit (1) für beide Hauptempfindlichkeitsachsen (2a, 2b) vorgesehen ist.
Beschleunigungssensoreinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Hauptempfindlichkeitsachse (2a, 2b) jeweils eine Anregungseinheit (1a, 1b) vorgesehen ist, wobei die Anregungseinheiten über ein gemeinsames Steuersignal (s1) gemeinsam ansteuerbar sind.
Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5 und/oder einer Beschleunigungssensoreinheit nach einem der Ansprüche 6 bis 9 für eine Beschleunigungssensoreinheit, bei der die Signale beider Hauptempfindlichkeitsachsen über einen Multiplexer (3) auf einem Kanal (s3) zeitversetzt an eine Auswerteeinheit übermittelt werden oder in zwei zueinander parallelen Signalauswertepfaden verarbeitet werden.